[論文レビュー] Application of Intelligent Multi Agent Based Systems For E-Healthcare Security

Z. Faizal Khan, Omar Reyad|arXiv (Cornell University)|Apr 2, 2020

Innovation in Digital Healthcare Systems被引用数 4

ひとこと要約

本論文は、電子的医療記録（EHR）におけるセキュリティとプライバシーを強化するため、マルチエージェントシステムを用いたインテリジェントベースアクセス制御（IBAC）モデルを提案する。このシステムは、ユーザーインターフェース、認証、接続確立、管理の各専門的インテリジェントエージェントを採用し、ロールベースアクセス制御を実装することで、安全でリアルタイムかつ患者主導のデータ共有を実現するとともに、データ収集、送信、保存の各段階における脅威を軽減する。

ABSTRACT

In recent years, availability and usage of extensive systems for Electronic Healthcare Record (EHR) is increased. In medical centers such hospitals and other laboratories, more health data sets were formed during the treatment process. In order to enhance the standard of the services provided in healthcare, these records where shared and can be used by various users depends on their requirements. As a result, notable issues in the security and privacy where obtained which should be monitored and removed in order to make the use of EHR more effectively. Various researches have been done in the past literature for improving the standards of the security and privacy in E-health systems. In spite of this, it is not completely enhanced. In this paper, a comprehensive analysis is done by selecting the existing approaches and models which were proposed for the security and privacy of the E-healthcare systems. Also, a novel Intelligent-based Access Control Security Model (IBAC) based on multi agents is proposed to maintain and support the security and privacy of E-healthcare systems. This system uses agents in order to maintain security and privacy while accessing the E-health data between the users.

研究の動機と目的

• 医療機関間でのデータ共有の増加に伴い深刻化する電子的医療記録（EHR）におけるセキュリティとプライバシーの脅威に対処する。
• データ収集、送信、保存の各段階におけるEHRシステムの深刻な脆弱性を特定する。
• 信頼性とデータ機密性を向上させる、患者中心のアクセス制御モデルを構築する。
• 動的でロールベースのアクセス制御を統合することで、従来のセキュリティモデルの限界を克服する。
• 自律的かつ専門的エージェントを用いたスケーラブルで効率的なフレームワークを提供し、EHRシステムのセキュリティを確保する。

提案手法

• ユーザーインターフェース、認証、接続確立、接続管理の4つの専門的インテリジェントエージェントを有するマルチエージェントアーキテクチャを設計する。
• 認証エージェントを通じてロールベースアクセス制御（RBAC）を実装し、アクセスを許可する前にユーザーの資格情報と権限を検証する。
• 接続確立エージェントを用いて、ユーザーとEHRシステム間の通信チャネルを安全に確立および維持する。
• 監査可能性と動的ポリシー実行のため、接続および認証ポリシーを中央集約データベースに保存する。
• 意思決定論理アルゴリズムを適用：ユーザー資格情報（UN）がアクセスポリシー（AP）と一致する場合にのみ接続を確立し、一致しない場合はアクセスを拒否する。
• 患者のデータ項目（例：年齢、血液型、生命徴、病歴）およびユーザー資格情報を、アクセス制御用に安全で構造化されたデータベースに統合する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 インテリジェントマルチエージェントシステムは、データ収集、送信、保存の各段階におけるEHRシステムのセキュリティとプライバシーの脅威をどのように効果的に軽減できるか。
• RQ2 専門的インテリジェントエージェントは、eヘルスシステムにおけるアクセス制御、認証、および安全な通信の改善にどのような役割を果たすか。
• RQ3 提案されたIBACモデルは、柔軟性、スケーラビリティ、および患者主導の制御の観点から、既存のEHRセキュリティモデルに比べてどのように優れているか。
• RQ4 エージェントの統合は、リアルタイムで安全かつロールベースの機密性の高い健康データへのアクセスをどのように向上させるか。
• RQ5 現在のEHRセキュリティモデルの主な限界は何か。提案されたエージェントベースのフレームワークは、その限界をどのように是正するか。

主な発見

• 提案されたIBACモデルは、すべてのアクセス制御フェーズにインテリジェントエージェントを統合することで、不正アクセスに対する脆弱性を顕著に低減し、EHRセキュリティを効果的に強化する。
• システムは患者中心の制御を可能にし、個人が誰が自分の健康データにアクセスできるかを管理できるようにすることで、信頼性とデータ所有権を向上させる。
• ユーザーインターフェース、認証、接続管理などの専門的エージェントの使用により、通信の流れがスムーズになり、ユーザビリティとシステム効率が向上する。
• CARE、患者中心のマルチエージェントシステム、バイオメトリクスベース手法などの既存モデルに比べ、すべてのセキュリティ機能を統一的かつエージェント主導で実行するという点で優れたフレームワークを提供する。
• アクセス制御のアルゴリズム的論理により、正当なユーザーかつ有効なポリシーを持つユーザーにのみアクセスが許可されるため、データ漏洩や改ざんのリスクが顕著に低減される。
• 特に動的でリアルタイムな医療環境において、既存の技術に比べて健康データの保護において優れたパフォーマンスを示す。