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Enregistrement W3121567526 · doi:10.2196/22158

A Privacy-Preserving Log-Rank Test for the Kaplan-Meier Estimator With Secure Multiparty Computation: Algorithm Development and Validation

2021· article· en· W3121567526 sur OpenAlexvenueno aff
Marcel von Maltitz, Hendrik Ballhausen, David Kaul, Daniel F. Fleischmann, Maximilian Niyazi, Claus Belka, Georg Carle

Notice bibliographique

RevueJMIR Medical Informatics · 2021
Typearticle
Langueen
DomaineComputer Science
ThématiqueCryptography and Data Security
Établissements canadiensnon disponible
Organismes subventionnairesBundesministerium für Bildung und Forschung
Mots-clésComputer scienceData exchangeSecure multi-party computationEstimatorRank (graph theory)AlgorithmComputationThe InternetData miningDatabaseMathematicsStatistics

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

BACKGROUND: Patient data is considered particularly sensitive personal data. Privacy regulations strictly govern the use of patient data and restrict their exchange. However, medical research can benefit from multicentric studies in which patient data from different institutions are pooled and evaluated together. Thus, the goals of data utilization and data protection are in conflict. Secure multiparty computation (SMPC) solves this conflict because it allows direct computation on distributed proprietary data-held by different data owners-in a secure way without exchanging private data. OBJECTIVE: The objective of this work was to provide a proof-of-principle of secure and privacy-preserving multicentric computation by SMPC with real-patient data over the free internet. A privacy-preserving log-rank test for the Kaplan-Meier estimator was implemented and tested in both an experimental setting and a real-world setting between two university hospitals. METHODS: The domain of survival analysis is particularly relevant in clinical research. For the Kaplan-Meier estimator, we provided a secure version of the log-rank test. It was based on the SMPC realization SPDZ and implemented via the FRESCO framework in Java. The complexity of the algorithm was explored both for synthetic data and for real-patient data in a proof-of-principle over the internet between two clinical institutions located in Munich and Berlin, Germany. RESULTS: We obtained a functional realization of an SMPC-based log-rank evaluation. This implementation was assessed with respect to performance and scaling behavior. We showed that network latency strongly influences execution time of our solution. Furthermore, we identified a lower bound of 2 Mbit/s for the transmission rate that has to be fulfilled for unimpeded communication. In contrast, performance of the participating parties have comparatively low influence on execution speed, since the peer-side processing is parallelized and the computational time only constitutes 30% to 50% even with optimal network settings. In the real-world setting, our computation between three parties over the internet, processing 100 items each, took approximately 20 minutes. CONCLUSIONS: We showed that SMPC is applicable in the medical domain. A secure version of commonly used evaluation methods for clinical studies is possible with current implementations of SMPC. Furthermore, we infer that its application is practically feasible in terms of execution time.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction distillée sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,000
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,000
Version: codex-gemma-dda1882f352aStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Simulation ou modélisation · Signal consensuel: aucune
GenreSignal candidat: Méthodes · Signal consensuel: Méthodes
Score de désaccord entre enseignants0,949
Score d'incertitude au seuil0,368

Scores Codex et Gemma par catégorie

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,000
Bibliométrie0,0000,000
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0000,001
Science ouverte0,0010,001
Intégrité de la recherche0,0000,000
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0000,000

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,018
Tête enseignante GPT0,281
Écart entre enseignants0,263 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeSimulation ou modélisation
Domainenon disponible
GenreMéthodes

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations13
Publié2021
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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