O Instituto Nacional de Tecnologia da Informação e Comunicação (NICT, Presidente:Hideyuki Tokuda, Ph.D.), Centro de Ciências da Saúde de Kochi (KHSC, Diretor:Yasuhiro Shimada) e equipes colaboradoras desenvolveram um sistema de backup de dados seguro em uma rede de 800 km conectando os servidores de dados em Kochi, Osaka, Nagoya, Otemachi e Koganei, Japão, usando compartilhamento de segredos e tecnologias de comunicação seguras, e demonstrou armazenamento distribuído de registros médicos e restauração imediata de itens importantes, como registros de receitas e informações sobre alergias, por meio de um link de satélite em um período de apenas 9 segundos.

Essa tecnologia seria útil para suporte médico em situações de desastre, bem como para compartilhar e cruzar registros médicos entre vários hospitais em situações normais. Os resultados serão apresentados na sessão de comunicação quântica no dia 16 de dezembro no Simpósio Internacional UE-EUA-Japão de Tecnologia Quântica 2019 realizado em Kyoto, Japão.

Fundo

No Grande Terremoto do Leste do Japão em 2011, muitas instituições médicas foram destruídas e servidores de dados que armazenavam registros médicos foram arrastados pelas águas do tsunami. Foi então reconhecido que os registros médicos deveriam ser salvos em locais remotos com segurança para tais contingências. No caso de atendimento de emergência após um desastre, exames médicos e tratamento devem ser administrados a muitas pessoas em um curto espaço de tempo. Durante esses tempos, há uma necessidade de restaurar prontamente um mínimo de itens necessários para o perfil de um paciente, como registros de receitas e informações sobre alergias.

Os registros médicos são informações pessoais altamente confidenciais. Portanto, o backup dos registros médicos deve ser protegido por técnicas de segurança apropriadas. Além disso, se o backup estiver em conformidade com um formato de dados padronizado comum, eles podem ser compartilhados e com referências cruzadas por muitas instituições médicas para evitar exames duplicados e medicação excessiva, bem como para desenvolver novas tecnologias médicas.

Até aqui, não há técnicas disponíveis que satisfaçam todos esses requisitos de uma vez.

Conquistas

Combinamos compartilhamento de segredo e tecnologias de comunicação seguras para realizar um sistema de backup de dados seguro e demonstrar armazenamento distribuído de registros médicos e restauração imediata de itens importantes, como registros de receitas e informações sobre alergias, através de um link de satélite. Esse sistema é conhecido como Sistema de proteção de integridade e confidencialidade de longo prazo de saúde (H-LINCOS).

Este H-LINCOS foi implementado em uma rede de 800 km conectando os servidores de dados em KHSC, e os pontos de acesso de uma plataforma de teste de rede de P&D de alta velocidade chamada JGN operada pela NICT, que estão localizados em Osaka, Nagoya, Otemachi, e Koganei (ver Figura 1). Para realizar um controle de acesso altamente seguro ao H-LINCOS, funções de autenticação também são implementadas, usando tecnologias de próxima geração de criptografia de chave pública segura quântica, que deve ser seguro mesmo contra ataques quânticos a computadores.

Neste experimento, dados de amostra de prontuários médicos de 10, 000 pacientes foram fornecidos pelo KHSC, cujo tamanho total de dados era 90 GB, convertido para o formato de dados padronizado para troca de informações médicas (SS-MIX), e armazenados de forma distribuída no H-LINCOS. Na demonstração de recuperação de dados, presumimos que a área de Kochi foi danificada por um desastre, e os links de comunicação terrestre para a área de Kochi foram desconectados. Nesse cenário, um link de satélite fornecido pela SKY Perfect JSAT foi apresentado ao H-LINCOS conectando as estações terrestres em Yokohama e KHSC. Após uma consulta por um item de dados do paciente de um dispositivo terminal em KHSC, os dados originais foram restaurados primeiro no servidor de dados Koganei combinando pedaços de dados de dois servidores de dados em Osaka, Nagoya ou Otemachi. Os dados restaurados foram então enviados para a estação terrestre de Yokohama, retransmitido para a estação terrestre KHSC através do link de satélite, e finalmente entregue ao dispositivo terminal em KHSC.

Podemos restaurar itens importantes com sucesso, como registros de receitas e informações sobre alergias, e exibi-los em uma tela em até 9 segundos após a consulta. Um tempo permitido para aguardar a aquisição de informações em medicina de emergência é normalmente de 15 segundos. Nosso resultado satisfez este critério. Nossa tecnologia permite a entrega imediata de informações médicas em situações de desastre. Também fornece um meio de compartilhar e cruzar registros médicos entre vários hospitais em situações normais.

Perspectivas futuras

Vamos melhorar ainda mais o desempenho e a confiabilidade do H-LINCOS. Em particular, analisaremos as latências de comunicação e o congestionamento do H-LINCOS quando o tamanho dos dados armazenados e o número de dispositivos terminais conectados para acessar aumentarem. Também investigaremos o suporte de saúde eficiente em situações de desastre, operando em conjunto o H-LINCOS e o sistema de informação digital para desastres / saúde e bem-estar (D24H).