National Institute of Information and Communications Technology (NICT, President:Hideyuki Tokuda, Ph.D.), Kochi Health Science Center (KHSC, Direktör:Yasuhiro Shimada) och samarbetande team har utvecklat ett säkert databackupsystem i ett 800 km nätverk som ansluter dataservrarna i Kochi, Osaka, Nagoya, Otemachi och Koganei, Japan, använder hemlig delning och säker kommunikationsteknik, och demonstrerade distribuerad lagring av medicinska journaler och snabb restaurering av viktiga föremål, såsom receptjournaler och allergiinformation, via en satellitlänk inom en tid så kort som 9 sek.

Denna teknik skulle vara användbar för medicinskt stöd i katastrofsituationer samt för att dela och korshänvisa medicinska journaler mellan olika sjukhus i vanliga situationer. Resultaten kommer att presenteras i kvantkommunikationssessionen den 16 december i EU-USA-Japan International Symposium on Quantum Technology 2019 som hålls i Kyoto, Japan.

Bakgrund

I den stora jordbävningen i östra Japan 2011, många medicinska institutioner förstördes och dataservrar som lagrade journaler sköljdes bort av tsunamin. Det insågs då att medicinska journaler bör säkerhetskopieras på avlägsna platser på ett säkert sätt för sådana oförutsedda händelser. Vid akutvård efter en katastrof, läkarundersökningar och behandling bör ges till många människor på kort tid. Under dessa tider, det finns ett behov av att snabbt återställa ett minimum av nödvändiga föremål för att profilera en patient, såsom receptjournaler och allergiinformation.

Medicinska journaler är mycket konfidentiell personlig information. Därför, säkerhetskopiering av medicinska journaler bör skyddas med lämpliga säkerhetstekniker. Vidare, om säkerhetskopian överensstämmer med ett vanligt standardiserat dataformat, de kan delas och korsreferens av många medicinska institutioner för att förhindra dubbla undersökningar och överdriven medicinering samt för att utveckla ny medicinsk teknik.

Än så länge, inga tekniker har funnits tillgängliga som uppfyller alla dessa krav på en gång.

Prestationer

Vi kombinerade hemlig delning och säker kommunikationsteknik för att realisera ett säkert säkerhetskopieringssystem och demonstrerade distribuerad lagring av medicinska journaler och snabb återställning av viktiga föremål, såsom receptjournaler och allergiinformation, via en satellitlänk. Detta system kallas Healthcare Long-term INTEgrity and Confidentiality Protection System (H-LINCOS).

Denna H-LINCOS har implementerats i ett 800 km nätverk som ansluter dataservrarna i KHSC, och åtkomstpunkterna för ett höghastighets-FoU-nätverk som heter JGN som drivs av NICT, som ligger i Osaka, Nagoya, Otemachi, och Koganei (se figur 1). För att uppnå mycket säker åtkomstkontroll till H-LINCOS, autentiseringsfunktioner är också implementerade, med hjälp av nästa generations teknik för kvantsäker kryptografi med offentliga nyckel, vilket förväntas vara säkert även mot kvantdatorattacker.

I detta experiment, exempeldata från medicinska journaler på 10, 000 patienter tillhandahölls av KHSC, vars totala datastorlek var 90 GB, omvandlas till det standardiserade dataformatet för utbyte av medicinsk information (SS-MIX), och lagras på ett distribuerat sätt i H-LINCOS. I demonstrationen av dataåterställning, vi antog att Kochi-området skadades av en katastrof, och markbundna kommunikationslänkar till Kochi-området kopplades bort. Under detta scenario, en satellitlänk tillhandahållen av SKY Perfect JSAT introducerades till H-LINCOS som förbinder markstationerna i Yokohama och KHSC. Vid en förfrågan om ett patientdataobjekt från en terminalenhet i KHSC, originaldata återställdes först i Koganeis dataserver genom att kombinera databitar från två dataservrar i Osaka, Nagoya eller Otemachi. Den återställda informationen skickades sedan till Yokohama markstation, vidarebefordras till KHSC markstation via satellitlänken, och slutligen levereras till terminalenheten i KHSC.

Vi kunde framgångsrikt återställa viktiga föremål, såsom receptjournaler och allergiinformation, och visa dem på en skärm inom en tid så kort som 9 sekunder efter frågan. En tillåten väntetid på informationsinhämtning inom akutmedicin är vanligtvis 15 sek. Vårt resultat uppfyllde detta kriterium. Vår teknik möjliggör snabb leverans av medicinsk information i katastrofsituationer. Det ger också ett sätt att dela och korsreferens medicinska journaler mellan olika sjukhus i vanliga situationer.

Framtida prospekt

Vi kommer att ytterligare förbättra prestandan och tillförlitligheten hos H-LINCOS. Särskilt, vi kommer att analysera kommunikationslatenser och H-LINCOS-överbelastning när den lagrade datastorleken och antalet anslutna terminalenheter att komma åt ökar. Vi kommer också att undersöka effektivt sjukvårdsstöd i katastrofsituationer genom att gemensamt driva H-LINCOS och Disaster/Digital Information System for Health and wellbeing (D24H).