电子病历(Electronic Medical Records,EMRs)共享对辅助诊断和提升医疗服务质量具有重大意义,但数据共享过程中的隐私泄露风险和数据安全隐患常使数据持有方拒绝共享.在保障数据安全的基础上激励数据持有方可信共享,打破数据孤岛,成为...电子病历(Electronic Medical Records,EMRs)共享对辅助诊断和提升医疗服务质量具有重大意义,但数据共享过程中的隐私泄露风险和数据安全隐患常使数据持有方拒绝共享.在保障数据安全的基础上激励数据持有方可信共享,打破数据孤岛,成为学术界的重要研究内容.针对该问题,提出基于联盟链和Stackelberg博弈的EMRs分布式共享模型,通过联盟链的去中心化特性与Stackelberg博弈策略优化机制来实现数据的安全高效共享及用户信息的隐私保护.首先搭建联盟链架构,通过多方参与者协作实现EMRs数据可信、安全共享.其次,运用Stackelberg博弈理论分析共享过程中的决策冲突,设计激励机制,保障各方数据共享过程中的合理回报.设计目标函数描述数据提供者利润最大化和消费者效用最大化的激励目标,利用交替方向乘子法(Alternating Direction Multiplier Method,ADMM)的分解特性与快速收敛性分布式求解函数以适应大规模机构间的病历共享需求.最后,模型通过凝聚层次聚类(Agglomerative Hierarchical Clustering,AHC)算法对共识节点聚类,改进传统区块链的PBFT共识算法为AHC⁃PBFT算法,提升数据共享效率,减少通信开销.实验表明,和传统的区块链共享模型相比,提出的共享模型可以提供安全的EMRs管理与交易服务,降低医疗节点间数据共享的通信开销和时延,提高吞吐量,增进医疗机构及相关部门间的数据可信共享.展开更多
文摘电子病历(Electronic Medical Records,EMRs)共享对辅助诊断和提升医疗服务质量具有重大意义,但数据共享过程中的隐私泄露风险和数据安全隐患常使数据持有方拒绝共享.在保障数据安全的基础上激励数据持有方可信共享,打破数据孤岛,成为学术界的重要研究内容.针对该问题,提出基于联盟链和Stackelberg博弈的EMRs分布式共享模型,通过联盟链的去中心化特性与Stackelberg博弈策略优化机制来实现数据的安全高效共享及用户信息的隐私保护.首先搭建联盟链架构,通过多方参与者协作实现EMRs数据可信、安全共享.其次,运用Stackelberg博弈理论分析共享过程中的决策冲突,设计激励机制,保障各方数据共享过程中的合理回报.设计目标函数描述数据提供者利润最大化和消费者效用最大化的激励目标,利用交替方向乘子法(Alternating Direction Multiplier Method,ADMM)的分解特性与快速收敛性分布式求解函数以适应大规模机构间的病历共享需求.最后,模型通过凝聚层次聚类(Agglomerative Hierarchical Clustering,AHC)算法对共识节点聚类,改进传统区块链的PBFT共识算法为AHC⁃PBFT算法,提升数据共享效率,减少通信开销.实验表明,和传统的区块链共享模型相比,提出的共享模型可以提供安全的EMRs管理与交易服务,降低医疗节点间数据共享的通信开销和时延,提高吞吐量,增进医疗机构及相关部门间的数据可信共享.
