Publication: AI-blockchain based healthcare records management system
dc.contributor.affiliation | #PLACEHOLDER_PARENT_METADATA_VALUE# | en_US |
dc.contributor.author | Haddad, Alaa | en_US |
dc.contributor.supervisor | Mohamed Hadi Habaebi, Ph.D | en_US |
dc.contributor.supervisor | Md. Rafiqul Islam, Ph.D | en_US |
dc.contributor.supervisor | Suriza Ahmad Zabidi, Ph.D | en_US |
dc.date.accessioned | 2024-10-07T03:02:16Z | |
dc.date.available | 2024-10-07T03:02:16Z | |
dc.date.issued | 2023 | |
dc.description.abstract | Accessing healthcare services by several stakeholders for diagnosis and treatment has become quite prevalent owing to the improvement in the industry and high levels of patient mobility. Due to the confidentiality and high sensitivity of electronic healthcare records (EHR), the majority of EHR data sharing is still conducted via fax or mail because of the lack of systematic infrastructure support for secure and reliable health data transfer, delaying the process of patient care. As a result, it is critically essential to provide a framework that allows for the efficient exchange and storage of large amounts of medical data in a secure setting, where the storing the data over the cloud do not remain secure all the time. Since the data are accessible to the end user only by using the interference of a third party, it is prone to breach of authentication and integrity of the data. This thesis introduces the development of a Patient-Centered Blockchain-Based EHR Management (PCBEHRM) system that allows patients to manage their healthcare records across multiple stakeholders and to facilitate patient privacy and control without the need for a centralized infrastructure. In addition, the proposed system ensures a secure and optimized scheme for sharing data while maintaining data security and integrity over the Inter Planetary File System (IPFS). Further, the proposed system introduces a sophisticated End to End Encryption (E2EE) functionality by combining the ECC (Elliptic Curve Cryptography) method and the Advanced Encryption Standard (AES) method. This is to enhance the security of system, reduce the computational power for memory optimization, and ensure authentication and data integrity. We have also demonstrated how the proposed system design enables stakeholders such as patients, labs, researchers, etc., to obtain patient-centric data in a distributed and secure manner that is integrated using a web- based interface for the patient and all users to initiate the EHR sharing transactions. Finally, the thesis enhances the proposed PCBEHRM system with deep learning artificial intelligence capabilities to revolutionize the management of the EHR and offer an add-on diagnostic tool based on the captured EHR metadata. Deep learning in healthcare now had become incredibly powerful for supporting clinics and in transforming patient care in general and is increasingly applied for the detection of clinically important features in the images beyond what can be perceived by the naked human eye. Chest X-ray images are one of the most common clinical methods for diagnosing several diseases. The proposed enhancement integrated deep learning feature is a developed lightweight solution that can detect 14 different chest conditions from an X-ray image. Given an X-ray image as input, our classifier outputs a label vector indicating which of 14 disease classes does the image fall into. The proposed diagnostic add-on tool focuses on predicting the 14 diseases to provide insight for future chest radiography research. Finally, the proposed system was tested in Microsoft Windows@ environment by compiling a smart contract prototype using Truffle and deploying it on Ethereum using Web3. The proposed system was evaluated in terms of the projected medical data storage costs for the IPFS on blockchain, and the execution time for a different number of peers and document sizes. The results show that the proposed system achieves a reduced storage cost of 73.4172% and a 76% in execution time in comparison to other proposed systems in the open literature. The Results of the study conclude that the proposed strategy is both efficient and practicable. The add-on deep learning diagnostic feature flags any present diseases predicted from the health records and assists doctors and radiologists in making a well-informed decision during the detection and diagnosis of the disease. | en_US |
dc.description.abstractarabic | أصبح الوصول إلى خدمات الرعاية الصحية من قبل العديد من أصحاب المصلحة للتشخيص والعلاج سائدًا إلى حد كبير بسبب التحسن في الصناعة والمستويات العالية من تنقل المرضى. نظرًا للسرية والحساسية العالية لسجلات الرعاية الصحية الإلكترونية (EHR) ، لا تزال غالبية مشاركة بيانات السجلات الصحية الإلكترونية تتم عبر الفاكس أو البريد بسبب عدم وجود دعم منهجي للبنية التحتية لنقل البيانات الصحية بشكل آمن وموثوق ، مما يؤدي إلى تأخير عملية رعاية المرضى . نتيجة لذلك ، من الضروري للغاية توفير إطار عمل يسمح بتبادل وتخزين كميات كبيرة من البيانات الطبية بكفاءة في بيئة آمنة ، حيث لا يظل تخزين البيانات عبر السحابة آمنًا طوال الوقت. نظرًا لأن البيانات لا يمكن الوصول إليها إلا من خلال استخدام تدخل طرف ثالث، فهي عرضة لخرق المصادقة وسلامة البيانات. تقدم هذه الأطروحة تطوير نظام إدارة السجلات الطبية الإلكترونية (PCBEHRM) القائم على Blockchain والمتمحور حول المريض والذي يسمح للمرضى بإدارة سجلات الرعاية الصحية الخاصة بهم عبر العديد من أصحاب المصلحة وتسهيل خصوصية المريض والتحكم فيه دون الحاجة إلى بنية تحتية مركزية. بالإضافة إلى ذلك، يضمن النظام المقترح مخططًا آمنًا ومحسّنًا لمشاركة البيانات مع الحفاظ على أمن البيانات وسلامتها عبر نظام الملفات الكوكبي (IPFS). علاوة على ذلك، يقدم النظام المقترح وظيفة تشفير من طرف إلى طرف (E2EE) متطورة من خلال الجمع بين طريقة ECC (تشفير منحنى إهليلجي) وطريقة معيار التشفير المتقدم (AES). هذا لتعزيز أمان النظام، وتقليل القوة الحسابية لتحسين الذاكرة ، وضمان المصادقة وتكامل البيانات. تم استخدام Ethereum blockchain و IPFS للتنفيذ لتخزين السجلات نظرًا لمزايا توزيعها، وضمان ثبات السجلات، والسماح بالتخزين اللامركزي للبيانات الوصفية الطبية (على سبيل المثال ، التقارير الطبية). لضمان وجود سياسة تحكم في الوصول آمنة وموزعة وجديرة بالثقة، اقترحت الأطروحة عقد Ethereum ذكي يسمى بروتوكول التحكم في الوصول المرتكز على المريض (PCAC). لقد أوضحنا أيضًا كيف يمكّن تصميم النظام المقترح أصحاب المصلحة مثل المرضى والمختبرات والباحثين، وما إلى ذلك، من الحصول على بيانات تتمحور حول المريض بطريقة موزعة وآمنة تتكامل باستخدام واجهة على شبكة الإنترنت للمريض وجميع المستخدمين بدء معاملات مشاركة السجلات الصحية الإلكترونية. أخيرًا، تعزز الأطروحة نظام PCBEHRM المقترح بقدرات الذكاء الاصطناعي للتعلم العميق لإحداث ثورة في إدارة السجلات الصحية الإلكترونية وتقديم أداة تشخيص إضافية تعتمد على البيانات الوصفية للسجلات الصحية الإلكترونية التي تم التقاطها. أصبح التعلم العميق في مجال الرعاية الصحية الآن قويًا بشكل لا يصدق لدعم العيادات وفي تحويل رعاية المرضى بشكل عام ويتم تطبيقه بشكل متزايد للكشف عن الميزات المهمة سريريًا في الصور بما يتجاوز ما يمكن أن تراه العين المجردة. تعد صور الصدر بالأشعة السينية واحدة من أكثر الطرق السريرية شيوعًا لتشخيص العديد من الأمراض. تعد ميزة التعلم العميق المدمجة والمعززة المقترحة حلاً خفيف الوزن مطورًا يمكنه اكتشاف 14 حالة صدر مختلفة من صورة الأشعة السينية. بالنظر إلى صورة الأشعة السينية كمدخلات، يقوم المصنف لدينا بإخراج متجه تسمية يشير إلى أي فئة من فئات المرض الأربعة عشر التي تقع فيها الصورة. تركز الأداة الإضافية التشخيصية المقترحة على التنبؤ بـ 14 مرضًا لتوفير نظرة ثاقبة لأبحاث التصوير الشعاعي للصدر في المستقبل. أخيرًا، تم اختبار النظام المقترح في بيئة Microsoft Windows @ عن طريق تجميع نموذج أولي ذكي للعقد باستخدام Truffle ونشره على Ethereum باستخدام Web3. تم تقييم النظام المقترح من حيث تكاليف تخزين البيانات الطبية المتوقعة لـ IPFS على blockchain، ووقت التنفيذ لعدد مختلف من النظراء وأحجام المستندات. أظهرت النتائج أن النظام المقترح يحقق تكلفة تخزين مخفضة بنسبة 73.4172٪ و76٪ في وقت التنفيذ مقارنة بالأنظمة الأخرى المقترحة في الأدبيات المفتوحة. خلصت نتائج الدراسة إلى أن الاستراتيجية المقترحة فعالة وعملية. تعمل ميزة التشخيص الإضافية للتعلم العميق على تمييز أي أمراض حالية متوقعة من السجلات الصحية وتساعد الأطباء وأخصائيي الأشعة في اتخاذ قرار مستنير أثناء اكتشاف المرض وتشخيصه. | en_US |
dc.description.callnumber | et QA76.9 B56 H126A 2023 | |
dc.description.cpsemail | cps2u@iium.edu.my | en_US |
dc.description.degreelevel | Doctoral | |
dc.description.email | alaa_haddad@live.com | en_US |
dc.description.identifier | Thesis : AI-blockchain based healthcare records management system / by Alaa Haddad | en_US |
dc.description.identity | G1925002AlaaHaddad | en_US |
dc.description.kulliyah | Kulliyyah of Engineering | en_US |
dc.description.nationality | SYRIA | en_US |
dc.description.notes | Thesis (Ph.D)--International Islamic University Malaysia, 2023. | en_US |
dc.description.physicaldescription | 1 online resource (xvi, 170 leaves) ; color illustrations. | en_US |
dc.description.programme | Doctor of Philosophy (Engineering) | en_US |
dc.identifier.uri | https://studentrepo.iium.edu.my/handle/123456789/2955 | |
dc.language.iso | en | en_US |
dc.publisher | Kuala Lumpur : Kulliyyah of Engineering, International Islamic University Malaysia, 2023 | en_US |
dc.rights | OWNED BY STUDENT | |
dc.subject.lcsh | Blockchains (Databases) | |
dc.subject.lcsh | Artificial intelligence | |
dc.subject.lcsh | Medical records -- Data processing | |
dc.title | AI-blockchain based healthcare records management system | en_US |
dc.type | Doctoral Thesis | en_US |
dspace.entity.type | Publication |