Het Nationaal Instituut voor Informatie- en Communicatietechnologie (NICT, Voorzitter:Hideyuki Tokuda, doctoraat), Kochi Health Science Center (KHSC, directeur:Yasuhiro Shimada) en samenwerkende teams hebben een veilig gegevensback-upsysteem ontwikkeld in een netwerk van 800 km dat de gegevensservers in Kochi verbindt, Osaka, Nagoya, Otemachi en Koganei, Japan, het gebruik van geheime delen en beveiligde communicatietechnologieën, en demonstreerde gedistribueerde opslag van medische dossiers en snel herstel van belangrijke items, zoals receptgegevens en allergie-informatie, via een satellietverbinding binnen een tijd van slechts 9 sec.

Deze technologie zou nuttig zijn voor medische ondersteuning in rampsituaties en voor het delen en vergelijken van medische dossiers tussen verschillende ziekenhuizen in gewone situaties. De resultaten zullen worden gepresenteerd tijdens de sessie van kwantumcommunicatie op 16 december in het EU-VS-Japan International Symposium on Quantum Technology 2019, gehouden in Kyoto, Japan.

Achtergrond

Tijdens de grote aardbeving in Oost-Japan in 2011, veel medische instellingen werden vernietigd en dataservers waarop medische dossiers werden opgeslagen, werden weggespoeld door tsunami-wateren. Toen werd erkend dat medische dossiers op afgelegen plaatsen veilig moesten worden geback-upt voor dergelijke onvoorziene omstandigheden. Bij spoedeisende hulp na een calamiteit, medische onderzoeken en behandelingen moeten in korte tijd aan veel mensen worden gegeven. Gedurende deze tijden, er is een noodzaak om snel een minimum aan noodzakelijke items te herstellen om een ​​patiënt te profileren, zoals receptgegevens en allergie-informatie.

Medische dossiers zijn zeer vertrouwelijke persoonlijke informatie. Daarom, de back-up van medische dossiers moet worden beschermd door passende beveiligingstechnieken. Verder, als de back-up voldoet aan een gemeenschappelijk gestandaardiseerd gegevensformaat, ze kunnen door veel medische instellingen worden gedeeld en ernaar worden verwezen om dubbel onderzoek en overmatige medicatie te voorkomen en om nieuwe medische technologieën te ontwikkelen.

Tot dusver, er zijn geen technieken voorhanden die aan al deze eisen tegelijk voldoen.

Prestaties

We combineerden geheim delen en veilige communicatietechnologieën om een ​​veilig gegevensback-upsysteem te realiseren en demonstreerden gedistribueerde opslag van medische dossiers en snel herstel van belangrijke items, zoals receptgegevens en allergie-informatie, via een satellietverbinding. Dit systeem wordt het Healthcare Long-term INtegrity and Confidentiality Protection System (H-LINCOS) genoemd.

Deze H-LINCOS is geïmplementeerd in een netwerk van 800 km dat de dataservers in KHSC verbindt, en de toegangspunten van een supersnel R&D-netwerktestbed genaamd JGN, beheerd door NICT, die zich in Osaka bevinden, Nagoya, Otemachi, en Koganei (zie figuur 1). Om een ​​zeer veilige toegangscontrole tot de H-LINCOS te realiseren, authenticatiefuncties zijn ook geïmplementeerd, gebruikmakend van de volgende generatie technologieën van kwantumveilige cryptografie met openbare sleutels, die naar verwachting zelfs tegen kwantumcomputeraanvallen veilig zal zijn.

In dit experiment, voorbeeldgegevens van medische dossiers van 10, 000 patiënten werden geleverd door KHSC, waarvan de totale gegevensgrootte 90 GB was, omgezet in het gestandaardiseerde gegevensformaat voor medische informatie-uitwisseling (SS-MIX), en gedistribueerd opgeslagen in de H-LINCOS. Bij de demonstratie van gegevensherstel, we gingen ervan uit dat het Kochi-gebied was beschadigd door een ramp, en terrestrische communicatieverbindingen met het Kochi-gebied werden verbroken. Onder dit scenario, een satellietverbinding van SKY Perfect JSAT werd geïntroduceerd bij de H-LINCOS die de grondstations in Yokohama en KHSC met elkaar verbindt. Bij het opvragen van een patiëntgegevensitem van een eindapparaat in KHSC, de oorspronkelijke gegevens werden eerst hersteld in de Koganei-gegevensserver door gegevensstukken van twee gegevensservers in Osaka te combineren, Nagoya of Otemachi. De herstelde gegevens werden vervolgens naar het grondstation van Yokohama gestuurd, via de satellietverbinding doorgestuurd naar het KHSC-grondstation, en uiteindelijk afgeleverd op het eindapparaat in KHSC.

We konden met succes belangrijke items herstellen, zoals receptgegevens en allergie-informatie, en toon ze op een scherm binnen een tijd van slechts 9 seconden na de vraag. Een toegestane tijd om te wachten op informatieverwerving in spoedeisende geneeskunde is typisch 15 sec. Ons resultaat voldeed aan dit criterium. Onze technologie maakt snelle levering van medische informatie in rampsituaties mogelijk. Het biedt ook een middel om medische dossiers tussen verschillende ziekenhuizen in gewone situaties te delen en te vergelijken.

Toekomstperspectieven

We zullen de prestaties en betrouwbaarheid van de H-LINCOS verder verbeteren. Vooral, we zullen communicatielatenties en H-LINCOS-congestie analyseren wanneer de opgeslagen gegevensgrootte en het aantal aangesloten eindapparaten om toegang te krijgen toenemen. Ook gaan we onderzoek doen naar efficiënte zorgondersteuning in rampsituaties door gezamenlijk de H-LINCOS en het Disaster/Digitaal informatiesysteem Gezondheid en welzijn (D24H) te exploiteren.