The rapid development in Internet of Medical Things (IoMT) boosts the opportunity for real-time health monitoring using various data types such as electroencephalography (EEG) and electrocardiography (ECG). Security issues have significantly impeded the e-healthcare system implementation. Three important challenges for privacy preserving system need to be addressed: accurate diagnosis, privacy protection without compromising accuracy, and computation efficiency. It is essential to guarantee prediction accuracy since disease diagnosis is strongly related to health and life. By implementing matrix encryption method, we propose a real-time disease diagnosis scheme using support vector machine (SVM). A biomedical signal provided by the client is diagnosed such that the server does not get any information about the signal as well as the final result of the diagnosis while the proposed scheme also achieves confidentiality of the SVM classifier and the server's medical data. The proposed scheme has no accuracy degradation. Experiments on real-world data illustrate the high efficiency of the proposed scheme. It takes less than 1 second to derive the disease diagnosis result using a device with 4Gb RAMs, suggesting the feasibility to implement real-time privacy preserving health monitoring.


翻译:医疗物联网(IoMT)的快速发展推动了利用脑电图(EEG)和心电图(ECG)等多种数据类型进行实时健康监测的机遇。然而,安全问题严重阻碍了电子医疗系统的实施。隐私保护系统需解决三个关键挑战:精确诊断、不降低精度的隐私保护以及计算效率。由于疾病诊断与健康和生命密切相关,确保预测精度至关重要。通过采用矩阵加密方法,我们提出一种基于支持向量机(SVM)的实时疾病诊断方案。该方案在客户端提供生物医学信号后,服务器无法获取有关信号及诊断最终结果的任何信息,同时还能实现SVM分类器及服务器医疗数据的机密性。所提方案没有精度损失。基于真实数据的实验证明了该方案的高效性。在配备4GB RAM的设备上,获取疾病诊断结果耗时不足1秒,这表明实现实时隐私保护健康监测具有可行性。

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在机器学习中,支持向量机(SVM,也称为支持向量网络)是带有相关学习算法的监督学习模型,该算法分析用于分类和回归分析的数据。支持向量机(SVM)算法是一种流行的机器学习工具,可为分类和回归问题提供解决方案。给定一组训练示例,每个训练示例都标记为属于两个类别中的一个或另一个,则SVM训练算法会构建一个模型,该模型将新示例分配给一个类别或另一个类别,使其成为非概率二进制线性分类器(尽管方法存在诸如Platt缩放的问题,以便在概率分类设置中使用SVM)。SVM模型是将示例表示为空间中的点,并进行了映射,以使各个类别的示例被尽可能宽的明显间隙分开。然后,将新示例映射到相同的空间,并根据它们落入的间隙的侧面来预测属于一个类别。

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