[發明專利]基于非確定性有限自動機的隱私保護醫學診療系統

有效

• 申請號: 201910891804.8
• 申請日: 2019-09-20
• 公開（公告）號: CN110611567B
• 公開（公告）日: 2022-01-18
• 發明（設計）人: 楊旸;黃欣迪;郭文忠;劉西蒙;劉耿耿;程航
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: H04L9/08
• 分類號: H04L9/08;H04L9/30;G06F21/60;G06F21/62;G16H50/20;G16H80/00
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 陳明鑫;蔡學俊

本發明涉及一種基于非確定性有限自動機的隱私保護醫學診療系統。包括密鑰生成中心，負責生成系統公共參數，分發服務器的私鑰、用戶的公/私鑰，并執行遠程醫療授權操作；醫院，針對不同的疾病設計不同的醫療模型，并將其加密的醫療模型外包給云平臺以提供遠程診療服務；患者，將加密的醫療數據發送給云平臺以請求獲得診療服務，并使用自己的密鑰來解密云服務器返回的診療結果；云平臺，為醫院提供加密醫療模型的存儲服務；計算服務器，當接收到患者的遠程診療請求后，計算服務器和云平臺交互執行安全外包計算協議，并計算出最佳的加密治療過程。本發明可以為患者推薦最佳的加密治療建議，并且不會泄露患者的隱私。

技術領域

本發明涉及一種基于非確定性有限自動機的隱私保護醫學診療系統。

背景技術

隨著人口老齡化和慢性病的流行，許多社會問題日益加劇。遠程診療系統可以用于緩解這些社會問題：利用信息技術遠程提供可訪問的、低成本且優質的臨床醫療服務，使患者可以在家里繼續接受治療，并通過遠程診療系統及時獲取用藥和治療方法建議。醫療物聯網通過在患者身上部署無線可穿戴(或可植入)的傳感器來收集生命體征和生理數據，在遠程診療中發揮著關鍵作用。監測到的生理參數被遠程發送到醫院用于醫療診斷，從而提供比簡單的疾病描述更豐富的量化疾病數據。利用詳細的醫療物聯網監測數據，醫生可以為患者提出及時有效的治療建議(例如治療方法和藥物調整建議)。在遠程診療系統中，醫生的專業知識和經驗是影響診斷準確性的重要因素，但是不同的醫生的業務水平參差不齊。

醫療模型是根據(對疾病發展過程的)客觀醫學研究總結出來的，可用于規范治療過程并提供標準化的優質醫療服務。有限自動機(FA:finiteautomata)可用于表示醫療模型，與基于流程圖或框圖的模型相比，基于FA的醫療模型具有表達規范化、便于疾病狀態評估以及可擴展性好等優勢。FA可以分為兩類：確定性有限自動機(DFA:deterministicfinite automata)和非確定性有限自動機(NFA:nondeterministic finite automata)。確定性有限自動機的“確定性”是指：對于某個給定的輸入，其狀態每次只能轉移到一個特定狀態；而非確定性有限自動機的“非確定性”是指：對于某個給定的輸入，其狀態每次可能轉移到多個狀態。因此，DFA可視為NFA的特例；而 NFA的功能更全面，因為它能夠用于表達非確定性的狀態轉移，并允許空轉移(ε-move)，即 NFA也可在無符號輸入的情況下進行狀態轉移。NFA是一種重要的建模工具并廣泛應用于現實中的多個領域，例如正則語言處理，程序詞法分析和醫學建模等?；贜FA的醫療模型已被用于疾病監測、診療、病毒基因檢測等領域。

由于云平臺具有高可用性、易接入性以及算力強等優勢，基于NFA的醫療模型可以外包給云平臺，以根據(醫療物聯網監測的)患者生理數據來進行實時的診斷決策和治療方法推薦?；卺t療模型的定量分析，可以提高診斷的準確性。盡管遠程診療技術有很多優點，但如果沒有適當的安全和隱私保護機制，醫療服務提供者和患者仍然會對這項技術持保留態度。由于優質的NFA醫療模型通常被視為一個醫療機構的知識產權和核心競爭力，因此其所面臨的一個主要挑戰是如何在提供醫療服務過程中保護醫療模型的隱私。另一方面，患者健康狀況的隱私性受法律保護，在未授權的情況下應該禁止訪問。此外，患者接受的治療過程和方法也是個人敏感數據，不應被云平臺或其他第三方獲取或訪問。

Verma等人提出了一種基于云平臺和物聯網的疾病診斷框架，用于分析醫療物聯網檢測到的患者生理數據，并據此診斷患者可能患有的疾病。Kumar等人利用基于模糊規則的神經分類器來構建基于云平臺和物聯網的移動診療系統，用于監測和診斷疾病。Alkhaldi等人構建了以患者為中心的實時診療系統，通過基于離散事件的動態分析系統來輔助治療已出院的患者。針對妊娠糖尿病患者，Caballero-Ruiz等人設計了一個臨床決策支持系統，利用有限自動機來推斷患者的代謝狀況并提出治療建議。以上這些方案實現了基于明文醫療數據的在線診療，但沒有提供隱私保護機制。