The kidney exchange problem (KEP) seeks to find possible exchanges among pairs of patients and their incompatible kidney donors while meeting specific optimization criteria such as maximizing the overall number of possible transplants. In practice, patient-donor pairs register with so-called kidney exchange platforms which determine exchange cycles in a centralized fashion. Such a centralized approach raises numerous security concerns. Thus, several privacy-preserving protocols for solving the KEP have been proposed recently. However, the protocols known to date lack scalability in practice since the KEP is an NP-complete problem. We address this issue by proposing a novel privacy-preserving protocol which computes an approximate solution to the KEP that scales well for the large numbers of patient-donor pairs encountered in practice. In contrast to the only other existing protocol that computes an approximate solution to the KEP, our protocol is entirely data oblivious and it exhibits a far superior run time performance without suffering a loss in the quality of the approximation. As a second contribution, we simulate the application of our novel protocol as part of a kidney exchange platform, where patient-donor pairs register and de-register over time and exchanges are determined on a regular basis. In this dynamic setting, the application of our novel privacy-preserving approximation protocol yields a larger number of transplants over time than using the best known privacy-preserving protocol for solving the KEP. Our simulation further shows that the difference between the number of transplants found when using our novel protocol in this dynamic setting compared to the non-privacy-preserving state-of-the-art approach is negligible in practice.


翻译:肾脏交换问题(KEP)试图在病人及其不相容的肾脏捐赠者之间寻找可能的交流,同时满足特定的优化标准,如尽可能增加可能的移植总数等。在实践中,病人-捐助者对口向所谓的肾脏交换平台登记,以集中方式决定交换周期。这种集中的办法引起了许多安全关切。因此,最近提出了若干解决肾脏交换问题的隐私保护协议。然而,迄今为止已知的协议在实践上缺乏可缩放性,因为KEP是一个彻底的NP问题。我们通过提出一个新的隐私保护协议来解决这一问题,该协议为KEP提供了一种近似性的解决方案,为实际中遇到的大量病人-捐助者对口的对应方提供了适当的规模。与其他现有的协议相比,我们的协议完全忽视了解决肾脏交换机制的近似性,在不损及近似质量的情况下表现出更优越的运行性运行性。作为第二项贡献,我们模拟我们的新协议的应用方式是肾脏交换平台的一部分,在那里,病人-捐赠者对病人-捐赠者进行注册,对在实际中遇到的大量病人-捐赠者进行微变现的移植,在正常的顺序上,在确定我们所知道的保密性协定的进度上,在确定我们最保守的进度的进度的进度上,在确定一个固定的进度上,在确定最短的顺序的进度上,在确定一个固定的进度上比的进度上,在固定的进度上,在确定一个固定的进度上,在固定的进度上,在固定的比的比。</s>

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