一种多党同态加密方法在保密的联合Kaplan–Meier生存分析中的应用

《npj Digital Medicine》：A multiparty homomorphic encryption approach to confidential federated Kaplan–Meier survival analysis

　　

摘要

现实世界健康数据的增加使得多机构生存研究成为可能，但隐私限制阻碍了敏感记录的集中存储。我们提出了一种基于阈值CKKS（Cheon-Kim-Kim-Song）同态加密的隐私保护联邦Kaplan–Meier框架，该框架支持近似浮点运算和每个时间点的计数加密聚合，同时仅暴露公共输出结果。各站点在共享的时间网格上计算风险和事件统计信息，并对数据进行压缩加密；协调者负责汇总加密后的数据；解密委员会将每个块中的部分数据融合起来，以恢复聚合后的明文信息，而无需泄露每个时间点的详细数据。我们证明了该框架的正确性、稳定性以及向量打包的效率，并推导出其扩展性规律，表明通信量与站点数量成线性增长，与时间点数量呈可预测的关系。通过使用分布在500个站点上的合成乳腺癌数据（N = 60,000条记录）进行实验，发现加密后的联邦曲线结果与汇总后的数据在数值精度上完全一致。相比之下，明文协议可以通过简单减法轻松重构数据；而我们的阈值门控设计在所提出的威胁模型下有效防止了这种攻击，从而实现了高保真度的生存率估计，同时具有可预测的开销和大幅降低的隐私风险。