張 根，唐 忠，李韶陽，佘富嬌*

(1.廣西醫(yī)科大學信息與管理學院，廣西 南寧 530021；2.廣西醫(yī)科大學人文與社會科學學院，廣西 南寧 530021；3.浙江大學工程師學院，浙江 杭州 310000)

1 引言

醫(yī)療隱私大數(shù)據(jù)是表示和人體健康有關的數(shù)據(jù)[1]。目前信息化不斷發(fā)展，全國大型醫(yī)院已經(jīng)開始對醫(yī)療隱私大數(shù)據(jù)實時管理。近幾年，醫(yī)療隱私大數(shù)據(jù)的增長速度快，數(shù)據(jù)信息量較大[2-4]。醫(yī)療隱私大數(shù)據(jù)對科學研發(fā)起到積極的推動作用，但因利益鏈的關系，一些不法人員將醫(yī)療隱私大數(shù)據(jù)泄露出去，以牟取高額的利潤[5]。另外，醫(yī)療數(shù)據(jù)在管理過程中，由于數(shù)據(jù)采集、存儲、應用、傳輸?shù)拳h(huán)節(jié)方法眾多，導致醫(yī)療隱私大數(shù)據(jù)發(fā)生泄露的風險，嚴重侵犯患者的合法權益，因此對醫(yī)療隱私大數(shù)據(jù)泄露風險的研究意義重大。

醫(yī)療隱私大數(shù)據(jù)泄露風險的研究需分析醫(yī)療隱私泄露行為與風險容忍度計量。醫(yī)療隱私泄露行為是個體通過互聯(lián)網(wǎng)平臺存儲的數(shù)據(jù)信息。風險容忍度屬于個人特征，與人口統(tǒng)計學相關因素有關。風險容忍度已廣泛應用于食品安全、金融等領域，因此將風險容忍度應用在醫(yī)療隱私大數(shù)據(jù)泄露的計量方面。

但以往醫(yī)療隱私大數(shù)據(jù)泄露風險容忍度研究中，通常使用條件價值法，利用問卷調查方法，調查結果會有假設性偏差，導致用戶心理真實值與實際差距很大[6-7]。本文對醫(yī)療隱私大數(shù)據(jù)泄露行為分析，通過BDM機制，分析在不同情境下的價值認知，減少假設性偏差，實現(xiàn)醫(yī)療隱私大數(shù)據(jù)泄露風險容忍度計量。

2 醫(yī)療隱私大數(shù)據(jù)泄露風險容忍度計量

2.1 醫(yī)療隱私大數(shù)據(jù)泄露行為分析及計算規(guī)則

為了對醫(yī)療隱私大數(shù)據(jù)泄露風險容忍度計量，需分析醫(yī)療隱私大數(shù)據(jù)泄露行為。根據(jù)分解結果將全部醫(yī)療隱私大數(shù)據(jù)泄露行為實施分類并構建PNN醫(yī)療隱私大數(shù)據(jù)泄露行為模型，具體包括γc表示應用模塊、γt表示傳輸模塊、γa表示采集模塊、γb表示存儲模塊。醫(yī)療大數(shù)據(jù)生命周期的流程，如圖1所示。

圖1 醫(yī)療大數(shù)據(jù)生命周期的流程

PNN模型的一個完整全局隱私泄露路徑形式，用式(1)描述

H1=(γa∪γb∪γc)∩γt

(1)

醫(yī)療隱私大數(shù)據(jù)泄露行為計算規(guī)則如下：

嚴重性計算規(guī)則，通過將權重導入各個子路徑里，求解醫(yī)療隱私大數(shù)據(jù)泄露行為路徑嚴重性。子路徑歸屬模塊有關聯(lián)的泄露行為用wφi1≤i≤m描述，此行為會導致后續(xù)影響的嚴重程度[8]。為了求解各個行為路徑獨立的嚴重性指標，需設置一個行為路徑用φpath1描述，且φpath1=inst1·proc=p1t1p2…pn-1tn-1pn，該路徑經(jīng)過m個PNN模塊，則求解該路徑嚴重性的過程，用式(2)描述

(2)

其中：權重用w描述。

隱私泄露路徑計算規(guī)則，通過路徑移動的實例屬性值求解隱私泄露路徑。設置一個隱私泄露路徑且path1=p1t1p2…pn-1tn-1pn，該路徑判決位置、原位置有n-1變遷。若inst1表示一個隱私實例在該隱私泄露路徑上實現(xiàn)移動，則隱私泄露路徑的求解過程，用式(3)描述

PLpath1=(inst1·Ctg，ins1·Cont，inst1·Proc，inst1·Dest)

(3)

全局隱私泄露計算規(guī)則，秘密數(shù)據(jù)傳輸模塊內(nèi)的一個泄露路徑與未授權數(shù)據(jù)訪問模塊內(nèi)的一個泄露路徑組成全局PPN[9]。求解全局隱私泄露，用式(4)描述：

PLglobal=(PLda1∨PLda2∨…∨PLdaN)

∧(PLct1∨PLct2∨…∨PLctM)

(4)

其中：各個屬性值的元素合并，元素內(nèi)個屬性的聯(lián)合用符號“∨”描述，其中一樣的內(nèi)容記載次數(shù)，但內(nèi)容僅能保留一回[10]。

可能性計算規(guī)則，路徑集用BPS描述，設置其中的一條路徑用path1描述，包含n1+1個位置、n1個變遷，變遷的權重用wti描述，其中1≤i≤ni，則給路徑泄露的可能性用式(5)描述

(5)

其中：變遷的ti權重為wti∈(0，1)，1≤i≤n-1，若BPS有N條行為路徑，該行為路徑集的隱私泄露可能性通過全部路徑的平均可能性得出，用式(6)描述

(6)

2.2 泄露風險容忍度計量

2.2.1 計量方案

在醫(yī)療隱私大數(shù)據(jù)泄露行為分析及計算規(guī)則的基礎上，進一步分析醫(yī)療數(shù)據(jù)隱私泄露容忍度的計量維度，如圖2所示。

圖2 醫(yī)療數(shù)據(jù)隱私泄露容忍度的計量維度

根據(jù)圖2中可知，醫(yī)療數(shù)據(jù)隱私泄露容忍度的計量維度包括數(shù)據(jù)類型敏感度、使用目的敏感性、以及泄露途徑敏感性。其中，數(shù)據(jù)類型敏感度包括精神類疾病、惡性腫瘤類疾病和傳染類疾病(除艾滋病)，使用目的敏感性包括科學研究和商業(yè)用途，泄露途徑敏感性包括非法途徑等。設計3*2=6個計量方案，具體如表1所示。

表1 計量方案

計量流程如圖3所示。

圖3 醫(yī)療數(shù)據(jù)隱私泄露容忍度的計量流程

Step 1：對患者的醫(yī)療數(shù)據(jù)實施采集，主要是獲取患者的電子病例；

Step 2：將醫(yī)療數(shù)據(jù)的使用者情況通知患者，科研使用者一般是醫(yī)藥科學研究院、商用使用者一般是保險公司，無論是科研還是商用都與患者簽協(xié)議并支付醫(yī)療數(shù)據(jù)價款；

Step 3：計量流程是在改進BDM機制下實現(xiàn)設計。為全面實施數(shù)據(jù)分析作準備，計量過程中需要患者填寫B(tài)DM價格表?；颊連DM價格表包括20種醫(yī)療數(shù)據(jù)價格及價格區(qū)間、患者決策各種醫(yī)療數(shù)據(jù)的價格、價格步長是5元[11]?；颊叩淖畹统鍪蹆r格是受嘗意愿(Willing to Accept，WTA)，患者可選擇拒絕出售其醫(yī)療數(shù)據(jù)的原因。將患者無條件出售其醫(yī)療數(shù)據(jù)用WTA=0描述，患者拒絕出售其醫(yī)療數(shù)據(jù)的患者用WTA=105描述。再預備K張價格卡片且卡片的價格、數(shù)量與BDM價格表一樣?；颊唠S機抽一張與患者BDM價格表內(nèi)該種價格的決策實施對比。使用者無法獲得醫(yī)療數(shù)據(jù)是當患者保留其醫(yī)療數(shù)據(jù)，同時決策顯示為“否”時，則患者無報酬；使用者獲得醫(yī)療數(shù)據(jù)是當決策顯示“是”時，向患者支付該價格的報酬。

2.2.2 數(shù)據(jù)處理

通過分析患者的隱私容忍行為，使用改造BDM機制，實現(xiàn)隱私泄露風險容忍度和患者對其醫(yī)療數(shù)據(jù)的價值認知的轉換。隱私泄露風險容忍度計算，用式(7)描述

(7)

其中：隱私泄露風險容忍度用PLT描述，最低出售價格用WTA描述。

按照式(7)可知，當PLT=1時，表示完全能容忍；當PLT=0時，表示完全不能容忍。

使用表格的形式呈現(xiàn)各個實驗方案內(nèi)無條件出售的患者比例、患者的隱私泄露容忍度平均值、拒絕出售的患者比例的計量結果[12]。

通過數(shù)據(jù)分析各類醫(yī)療數(shù)據(jù)的2種實驗方案中患者隱私泄露容忍度影響因素包括人口統(tǒng)計學變量、隱私泄露容忍度差異的顯著性、2種實驗方案中拒絕出售的患者比例。數(shù)據(jù)分析方法如下：

Step 1：通過獨立樣本t檢驗，分析數(shù)據(jù)類型變量；

Step 2：“使用目的”的變量分析是通過配對卡方檢驗拒接出售比例，經(jīng)配對樣本t檢驗患者對不同使用目的的隱私泄露容忍度差異。

Step 3：通過多元線性回歸分析人口統(tǒng)計學因素。通過上述步驟，由此實現(xiàn)醫(yī)療隱私大數(shù)據(jù)泄露風險容忍度計量。

3 仿真結果與分析

為了驗證醫(yī)療隱私大數(shù)據(jù)泄露風險容忍度計量的有效性，在MATLAB軟件的環(huán)境下進行仿真，實驗員為10人，隨機選取某醫(yī)院有關科室住院的255名患者參與實驗。

依據(jù)醫(yī)療隱私大數(shù)據(jù)泄露的行為計算規(guī)則，因傳輸模塊僅負責信息傳輸，故不考慮此模塊，計算醫(yī)療隱私大數(shù)據(jù)行為泄露的可能性、嚴重性結果如圖4所示。

圖4 醫(yī)療隱私大數(shù)據(jù)泄露的行為風險結果

在PNN全局模型下，其隱私泄露行為的計算需全面考慮四大模塊的嚴重性、可能性，結果如圖5描述。

圖5 醫(yī)療大數(shù)據(jù)全局隱私泄露行為風險結果

通過圖4、圖5可知，采集模塊醫(yī)療大數(shù)據(jù)隱私泄露風險發(fā)生的概率低，醫(yī)療大數(shù)據(jù)隱私泄露發(fā)生的重災區(qū)為應用模塊和存儲模塊。通過這兩個模塊，60%以上的醫(yī)療大數(shù)據(jù)隱私風險泄露均是由此發(fā)出，但應用模塊醫(yī)療大數(shù)據(jù)隱私泄露導致的后果嚴重性最高。

數(shù)據(jù)調查實驗結果如表2所示。

表2 數(shù)據(jù)調查實驗結果

由表2可知，患者在使用目的方面?zhèn)戎赜诳蒲校芙^出售比例明顯低于商用；依據(jù)患者拒絕出售比例，醫(yī)療數(shù)據(jù)類型的排序為傳染類疾病(艾滋病除外)大于惡性腫瘤類疾病、精神類疾病。

使用目的分析：患者在同一類型的醫(yī)療數(shù)據(jù)下，對不同使用目的容忍度計量差異的顯著性檢驗，結果如表3所示。

表3 不同使用目的的顯著性檢驗結果

由表3中配對樣本t檢驗結果表明，患者隱私泄露風險容忍度計量商用使用目的明顯低于科研使用目的；配對卡方檢驗結果表明，在各類醫(yī)療數(shù)據(jù)類型，患者拒絕出售比例明顯低于商用。經(jīng)分析可知，使用目的的拒絕出售比例與醫(yī)療數(shù)據(jù)的隱私泄露風險容忍度計量成反相關。

實驗對象的描述性統(tǒng)計結果如表4所示。

表4 描述性統(tǒng)計結果

人口統(tǒng)計學分析：實驗數(shù)據(jù)中學歷、性別、年齡都是自變量，因為醫(yī)療隱私大數(shù)據(jù)泄露風險容忍度計量受人口統(tǒng)計學的影響，隨機選取傳染類(艾滋病除外)的方案6，通過多元線性回歸分析，得出結果如表5所示。

表5 多元線性回歸結果

通過表5中數(shù)據(jù)分析可知，患者醫(yī)療隱私大數(shù)據(jù)泄露風險容忍度計量與年齡變量成不顯著相關；患者醫(yī)療隱私大數(shù)據(jù)泄露風險容忍度計量與學歷變量成顯著負相關，或許因為患者的學歷越高，注意保護個人隱私，對其醫(yī)療隱私大數(shù)據(jù)風險容忍度計量越低；患者醫(yī)療隱私大數(shù)據(jù)泄露風險容忍度計量與性別變量成正比，男性患者的醫(yī)療隱私大數(shù)據(jù)泄露風險容忍度計量明顯高于女性患者，因在醫(yī)療數(shù)據(jù)隱私敏感度方面女性患者大于男性患者。

4 結論

為了對醫(yī)療隱私大數(shù)據(jù)泄露風險容忍度計量，加強醫(yī)療數(shù)據(jù)的保護，本文通過在分析醫(yī)療大數(shù)據(jù)隱私泄露行為的基礎上，通過使用改造BDM機制，實現(xiàn)隱私泄露風險容忍度和患者對其醫(yī)療數(shù)據(jù)的價值認知的轉換后，對醫(yī)療隱私大數(shù)據(jù)泄露風險容忍度計量實施實驗，通過對醫(yī)療大數(shù)據(jù)在四個模塊中的隱私泄露程度、使用目的、人口統(tǒng)計學方面實施數(shù)據(jù)分析，實驗結果表明，在儲存、應用模塊的醫(yī)療隱私大數(shù)據(jù)泄露風險度高，其中，應用模塊醫(yī)療隱私大數(shù)據(jù)泄露風險導致的后果嚴重性最高；患者在使用目的方面?zhèn)戎赜诳蒲校芙^出售比例明顯低于商用，科研目的隱私泄露風險容忍度高；患者醫(yī)療隱私大數(shù)據(jù)泄露風險容忍度與年齡變量成不顯著相關；患者醫(yī)療隱私大數(shù)據(jù)泄露風險容忍度與學歷變量成顯著負相關，患者醫(yī)療隱私大數(shù)據(jù)泄露風險容忍度與性別變量成正比。因多種因素的影響，患者對醫(yī)療數(shù)據(jù)的隱私泄露容忍度總體偏低。因此，本文研究醫(yī)療隱私大數(shù)據(jù)泄露風險容忍度計量，可引起對醫(yī)療隱私大數(shù)據(jù)重視，適當?shù)夭扇〈胧?，提升醫(yī)療隱私大數(shù)據(jù)的安全性。