基于算術(shù)基本定理的隨機(jī)對照試驗盲底信息加密方法

一、引言

隨機(jī)化是臨床科研的重要方法和基本原則之一。在科研設(shè)計中，隨機(jī)化方法包括兩種形式：第一，隨機(jī)抽樣，指被研究的對象從被研究的目標(biāo)人群中選出，借助于隨機(jī)抽樣的方法，使目標(biāo)人群中的每一個體都有同樣的機(jī)會被選擇作為研究對象。第二，隨機(jī)分組，將隨機(jī)抽樣的樣本（或連續(xù)的非隨機(jī)抽樣的樣本）應(yīng)用隨機(jī)化分組的方法，使其都有同等機(jī)會進(jìn)入“試驗組”或“對照組”接受相應(yīng)的試驗處理。這樣就能使組間若干已知的或未知的影響因素基本一致，使能被測量和不能被測量的因素基本相等，平衡混雜因素，減少偏倚的干擾，增強(qiáng)組間的可比性。

目前，在新藥臨床研究中，臨床對照試驗（RCT）是公認(rèn)的試驗研究的標(biāo)準(zhǔn)。但在具體試驗操作過程中，如果人員分工不合理或盲底保存有問題，也可能會有申辦方或監(jiān)查方接觸到盲底，導(dǎo)致的泄盲，對研究的影響會非常大。因此，如何對數(shù)據(jù)資料進(jìn)行集中加密保管，避免使用中泄密，同時又能有效抵御攻擊是目前新藥臨床研究中亟待解決的問題。

二、背景

在臨床試驗中，如果試驗的研究者或受試者不知道試驗對象分配所在組接受的是試驗措施還是對照措施，這種試驗方法稱為盲法試驗。盲法還用于對研究資料的分析與報告。盲法是為了有效地避免研究者或者受試者的測量性偏倚和主觀偏見。

盲法試驗可分為單盲法試驗、雙盲法試驗和雙盲雙模擬法試驗。單盲法試驗是指醫(yī)務(wù)人員不設(shè)盲，患者設(shè)盲，即試驗藥與對照藥外觀雖有區(qū)別但患者不知哪種為試驗藥哪種為對照藥。單盲法由于藥物外觀有區(qū)別，醫(yī)護(hù)人員無法設(shè)盲，因此不能排除醫(yī)護(hù)人員的主管偏倚。雙盲法試驗的前提是能夠獲得外觀與氣味等均無區(qū)別的A與B兩種藥，醫(yī)護(hù)人員與患者均不知A與B哪個是試驗藥，哪個是對照藥。雙盲雙模擬法用于A與B兩種藥的外觀或氣味均不相同又無法改變時，可制備兩種外觀或氣味與A、B分別相同的安慰劑，在患者分組服藥時，分別服A藥組加服B藥安慰劑和服B藥組加服A藥安慰劑，則兩組患者均分別服用同一種藥物和另一種藥物的安慰劑，且外觀與氣味均無不同，患者與臨床醫(yī)師均無法區(qū)別。

隨機(jī)對照試驗中盲底產(chǎn)生時需要在數(shù)據(jù)庫生成一個數(shù)據(jù)表，表中存放的是分組信息和藥物編號，以備二次揭盲時使用。如表1所示。

在數(shù)據(jù)庫安全的前提下，表1只在數(shù)據(jù)庫中存儲，不開放給臨床研究人員，實現(xiàn)隱藏數(shù)據(jù)關(guān)系信息的目的。但是，如果黑客（包括數(shù)據(jù)庫管理員）繞開信息系統(tǒng)，直接訪問數(shù)據(jù)庫，那么表1中的信息就可以被訪問到，隨機(jī)對照實驗盲底泄露。

三、方法

算術(shù)基本定理：任一整數(shù)n>1都可以表示成素數(shù)的乘積，且在不考慮乘積順序的情況下，該表達(dá)式是唯一的，即

n=p1p2…ps，p1≤p2≤…≤ps其中pi是素數(shù)，

并且若n=q1q2…qt，q1≤q2≤…≤qt其中qj是素數(shù)，則s=t，pi=qj，1≤i≤s。

仔細(xì)觀察表1可知。由于藥品編號為n個，而分組信息只有2個，二者不存在一一對應(yīng)關(guān)系，因此，即使對該表采用數(shù)據(jù)加密，加密后的表中也暗含分組信息。例如：在CBC模式，128位密鑰長度，密鑰值為1234567890123456的參數(shù)條件下，使用AES加密方式，明文、密文加密后的內(nèi)容如表2所示。

根據(jù)算術(shù)基本定理，只要將每個藥品編號設(shè)置為唯一的，大于1的素數(shù)，那么它們的乘積一定是唯一的。可以用來單獨表示一個分組，我們稱之為藥品分組碼。例如，兩組藥品，編碼分別為2、5、11和3、7、13，那么110（2*5*11），273（3*7*13）即可唯一標(biāo)示兩組藥品。這樣，表2重新計算應(yīng)如表3所示。

揭盲時，只要對解密后的藥品分組碼與藥品編號進(jìn)行模運算，如果藥品分組碼可以整除藥品編號，則該藥品屬于對應(yīng)的藥品分組。運算后的結(jié)果如表4所示。

四、結(jié)語

本文利用算術(shù)基本定理在數(shù)據(jù)庫中增加藥品分組碼，其中隱含藥品分組信息，切斷了藥品編號與分組信息之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，使得黑客（包括數(shù)據(jù)庫管理員）即使竊取到數(shù)據(jù)庫中的信息，仍然不能獲得相應(yīng)的盲底信息，實現(xiàn)盲底信息加密和隱藏。

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作者簡介：高超（1981— ），男，山東濟(jì)南人，工程師，研究方向：信息安全。