基于区块链的社区卫生服务平台应用模型构建

    陈亚 彭真 韦学玲 黄金殿 陈皓

    

    

    

    【摘要】在大数据和“互联网+”时代下，电子数据信息面临着权限限制、共享困难、隐私保密及其他安全问题的挑战。区块链技术被认为是目前最有可能引起第五次革命浪潮的核心技术，它的出现正在颠覆金融、网络安全、数据货币、供应链管理等相关领域传统的运作模式。区块链技术在医疗机构方面的研究不多，特别是在社区卫生服务方面还处于初期探寻阶段。文章从区块链技术特性入手，给出区块链技术在未来社区卫生服务平台方面的应用模型。

    【关键词】社区;卫生服务;区块链;共识机制;数据共享

    中图分类号：R126

    1.研究背景

    1.1区块链应用情况介绍

    区块链是一种基于互联网的分布式点对点协议，通常又被称为一种分布式的加密账本，可以将加密后的数据（称之为一个区块）按照时间序列叠加成一个链式结构[1]。

    区块链作为一种新型设计模式和架构，正在全球范围内得到开发，其应用领域有： 资产证券化、供应链金融、跨境支付、信用管理、各行业的积分管理、保险产品运营、家族信托、联合贷款过程中的资金对账、物联网、产品溯源、交通、能源、数字身份、医疗、版权管理、票据管理、社交游戏等。

    这些领域共同特点是，存在多方参与，相互之间信息不透明，需通过信息实时同步来减弱甚至消除信息不对称，从而达成共识;业务流程也比較长，使用传统方式，信息同步较慢。由于以上原因，导致信用成本及达成共识的成本增加，从而拉高了交易成本。采用区块链技术，能将交易信息在全网广播，防止信息篡改，在参与主体的范围内促进共识的达成，因此多个领域在进行应用尝试。

    1.2社区卫生服务平台应用现状分析

    在目前，大多数医疗机构已经建设并投入使用了相关医疗数据存储管理系统实现了数据信息化，提供了数据的存储方式，能实现一定范围内的信息共享，但仍存在许多不足：

    （1）首先医疗信息保密性差。医疗数据是患者最隐私的数据，在过去这些个人隐私数据却存在着大规模泄露的情况，这对患者造成了很大的困扰以及不同程度的威胁。

    （2）其次医疗机构和社区卫生服务平台间存在信息共通困难的问题。而医疗数据的分散严重阻碍了医疗数据的有效利用。譬如，社区服务中心对患者在医院中的诊疗情况信息的不了解，无法很好地完善患者后期的保健康复服务决策，服务过程中也很难实时为患者提供转诊意见。当医生、服务中心人员、病人在访问医疗的共享数据时，这个过程需要花费在校验数据、权限限制审查、实时传达的资源和时间太多，需要的时候甚至需要从信息交易所或其他第三方获取信息，而响应回来的数据在安全性和完整性方面都存在隐患。

    （3）再者是数据不透明造成的一些费用纠纷问题。在一些药品的真假、货品溯源、货品验真防伪医院流处方承接等场景都因为数据的不透明而容易造成费用纠纷问题。这些问题无疑对现代医疗未来的发展形成阻滞。

    （4）服务模式仍然落后。目前社区卫生服务平台的服务模式很大程度上效仿了医院的模式，大都限于病床、上门出诊等，服务的内容比较狭窄，在预防、保健、健康教育及计划生育技术指导等基本服务上所占比重较少，未能达到全方面为人民服务的宗旨。

    2.区块链在社区卫生服务平台的应用需求

    针对以上社区卫生服务平台现状，人们对社区卫生服务平台有了新的需求。区块链技术的出现恰巧能为解决传统社区卫生服务平台问题提供良好的方案。

    2.1针对医疗信息保密性差的问题，可发挥区块链技术中数据的耐久性、可靠性、长寿命和去中心化的优点建立更牢固的保密体系，保证医疗信息安全;

    2.2其次目前医疗机构与社区卫生服务平台还存在信息共通困难的问题，由此可利用区块链技术中数据是完整、一致、及时、准确和广泛使用的优点，建立完整的信息共享系统，实现及时高效的信息共享，提高医疗服务水平;

    2.3最后利用区块链去中心化的特点构建安全的信息传递系统，能减少医疗信息在不同层次医疗机构传递时的冗余度，让医疗信息更对等，减少因医疗信息不透明而造成的医疗纠纷问题。

    3.区块链背景下社区卫生服务平台模型

    目前常见的区块链技术一般应用模式有行业解决方案模式和平台模式[2]。前者适用于银行等金融机构，针对区块链技术需求，做一对一技术开发。后者适用于在技术开发平台的基础上，提供应用环境、用户导入、激励机制等，方便具体应用运行。

    3.1区块链背景下社区服务平台的建设原则

    （1）基于区块链社区卫生服务平台建设是医疗卫生行业的新切入点，须纳入社区发展规划和区域卫生规划，同时在医疗体系改革的趋势之下应紧密配合，发挥齿轮的作用。

    （2）设置基于区块链的社区卫生服务平台须经过地市级政府卫生行政部门审批。

    （3）基于区块链的社区卫生服务平台以社区卫生服务中心为主体。须充分利用社区资源，明确服务中心、服务范围和服务群体，避免重复设置。

    （4）基于区块链的社区卫生服务平台应鼓励有资质的基层医疗机构加入，增强机构关联性。

    （5）基于区块链的社区卫生服务平台应配合上级部门监管，积极运行并反馈出现的问题。

    3.2 区块链六层架构模型

    区块链技术的模型是由自下而上的数据层、网络层、共识层、激励层、合约层和应用层组成。如图1所示。

    数据层：封装了底层数据块的链式结构、相关时间戳等技术和非对称公私钥数据加密技术，这是整个区块链技术中最底层的数据结构。

    网络层：包括数据传播机制、p2p组网机制[3]和和数据验证机制等。

    共识层：封装网络节点的各类共识机制算法。

    激励层：将经济因素集成考虑到区块链技术体系中，包括经济激励的发行机制和分配机制等，主要出现在公有链当中。

    合约层：封装各类脚本、智能合约[4]和算法，是区块链技术可编程特性的基础。

    应用层：封装了区块链的各种应用场景和案例，例如本文所研究的将区块链技术应用于社区卫生服务平台。

    3.3 新型社区卫生服务平台数据存储及访问模型

    在医疗机构、供应商、患者、政府授权的情况下，社区卫生服务平台应用云平台所提供的区块链技术，创建记载患者医疗信息的区块链，相关的医疗数据可通过云平台提供的API进行加密存储;平台运用时通过多级认证和多级访问控制机制来管理控制数据的访问。由社区卫生服务平台开始创建的用于存储医疗数据的区块链，保存着患者各类医疗信息档案，关键信息的访问都需经过患者授权同意，患者可以通过手机和电脑终端应用，或是通过社区卫生服务平台进行授权操作，信息请求方可浏览记过解密的数据，如图2所示。

    患者在社区卫生服务中心或是上级医院接受医疗服务，所产生的各项相关的医疗费用，在经过患者的确认并授权服务平台将相关的信息存储在区块链之上;当患者通过第三方支付医疗费用时，金融机构通过服务平台向患者提出访问请求，请求信息广播到各医疗机构区块链节点之上，医疗机构获得同步的费用查看请求信息，并创建新的访问信息区块，区块上链保存;患者可由服务平台了解相关请求，也可在终端获得请求信息。患者可以通过终端由秘钥生成公钥向金融机构授权，也可通過服务平台向金融机构授权，金融机构获得解密的医疗费用信息，随后确认医疗费用交易信息，并通知患者和医疗机构，三方确认，由服务平台创建新的交易信息区块，各节点获得广播信息通过智能合约自主完成确认区块有效，上链保存成功，交易完成。

    区块链卫生服务平台施行的行业标准有公共部门制定并监管其实际施行，医疗机构在从事医疗卫生服务的工作时，无论是信息上链还是有需求的查看患者的医疗信息，都必须按照行业规定运作，受到公共部门监管以获得不同时间的反馈情况从而改进行业标准;总的区块链信息由公共部门进行监管，医疗机构必须经过公共部门授权方可获得解密的医疗信息数据，公共部门拥有依据行业标准制定生成的智能合约所赋予的高级管理权限，可动用高级权限对所需求的医疗信息进行解密提取，同时生成信息提取区块，根据智能合约广播至各个节点，智能上链。

    区块链上不仅保存着患者的医疗信息，同样存储着医疗供应链的信息;医疗供应链按照行业标准加入区块链，由区域医疗供应云平台为医疗供应链提供信息服务，成为保存区块链网络中的节点;在医疗供应链中从供应商到医疗机构到患者这一过程之中所产生的信息数据，经过区域医疗供应链云平台整合，获得供应商、医疗机构和患者授权后，通过智能合约自行加密处理，向节点广播信息，各节点达成共识，经过公共部门授权，加密信息区块上链保存，即可并入区块链中存储;这个过程受到公共部门的全程监管。

    3.4? 新型社区卫生服务平台区块链应用模型

    数据区块链式结构、哈希算法、非对称加密等为区块链技术提供了底层技术支持。由脚本代码编写出的智能合约由于有相应的技术框架，所以对不同应用场景的适应性很强。区块链用户在公钥和私钥的使用中可以实现分布式记账。由于区块链去中心化的特点使得医疗数据不在被掌握在某一方中，而是通过共识机制解决了互信任的问题使得所有医疗数据能够被三者共享。行业联盟、医院和医生们、患者与医院间通过智能合约和安全多方计算技术可以实现数据在模型中透明、共享的同时保护隐私，实现数据的不可篡改。P2P网络传播和共识机制中的节点验证保证了所记录、流通的所有数据安全而又便于备份。如图3所示。

    模型中的智能合约是在计算机系统上，相当于一段脚本，当一定的条件被满足的情况下，可以被自动并且准确执行的合约，这种运用虽然传统技术也能实现，但是使用区块链技术，能够使得合约中的数据不会被修改、删除、只能查看和增加，同时运用到了区块链技术去中心化的特点，避免了人为因素。

    在整个模型中，医疗行业各级平台组建而成的行业联盟，依据区块链的智能合约制定一系列，适用于基于区块链的医疗体系网络的行业协议，对整个流程进行一定的约束，这里的智能合约不仅仅是一个可以自动执行的计算机程序，它更像是一个系统体系的参与者，可将其想象为绝对可信的个体，负责临时监管整个体系的流转的信息，并且严格按照事先商定好的规则执行操作。

    在受约束的体系之下，患者就诊时，医院会通过智能设备生成智能合约，将患者就诊及费用信息存储在区块链的节点上。随着就诊人数增加，节点也会增加，若要修改信息就必须修改每个节点中的信息，所以合约信息很难被随意篡改，保证了信息的安全性。

    患者就诊与医院生成智能合约的同时，会获得个人数字身份，每个人的数字身份是唯一的，类似于编码，能够较快并准确地将患者与区块链节点上患者的就诊信息进行查找并匹配。当医院或者第三方机构需要查看患者信息时，可以经过患者授权后通过患者的个人数字身份对患者的病例信息追踪达到指定数据共享。这里的指定数据共享既实现了患者个人病例信息共享，同时也保证了其他患者病例信息的安全性。

    当患者需要转院或者到社区卫生服务平台就诊时，患者无需自己对医生陈述自己的病情，由于区块链技术共享性的特点，在患者授权和相关行业联盟的约束条件下，医院可以通过患者的个人数字身份对患者的信息进行准确的定位，避免了患者对自己的病情表述不清楚从而浪费时间成本，同时也节省了转院之后需要重新检查病情的金钱成本。

    4.区块链主要特性在医疗方面的应用价值分析

    4.1? 处理数据的公开性与隐私性、安全性、准确性

    区块链技术的非对称性加密算法利用公钥和私钥可以很好解决数据共享中公开性与隐私性的矛盾问题，形成节点间互信任模式。另以数据区块链形成各自备份的分布式账本，令原有节点和不断加入的节点都全部参与其中使得交易信息透明化，使数据无法被篡改保证数据的安全准确性。

    4.2? 医疗数据可追溯性

    区块链的数据区块可提供去中心化的云存储方案。包括Storj、Sia、Maidsafe。即实现交易记录数据的永久存储。由于区块链技术中使用对网络节点中每一笔交易盖“时间戳”的方式，就可对服务中心及医院的药品管控和使用监督进行溯源。让医疗诊断信息和药品信息对患者透明化，也可对诊疗数据是否正确进行确认与改进，使服务中心和医院以此为据来优化治疗决策。储存的数据可以作为数据研究基数，运用大数据的分析技术、数据挖掘来对医疗事业做出贡献。

    4.3 费用支付与结算

    区块链技术的去中心化可以不依赖于第三方独立存在，在不可信网络中建立起一种可靠的交易机制，甚至交易双方不需要表明身份，直接剔除了第三方作为中心数据库的角色，提高医院和患者间的效率和交易的安全性，缓和两者之间由缴费情况引起的紧张关系。

    5.结论

    从区块链的提出到在近两年的飞速发展可以看到，這一发展前景广阔的新兴技术进一步推进了互联网应用技术的发展，对各个领域在大数据分析、云计算及人工智能等方面的深化应用产生了巨大的影响。目前，区块链技术中涉及医疗方面的应用研究较少，本文在分析区块链应用技术的特点基础上，结合社区卫生服务平台的需求，给出了基于区块链应用技术的社区卫生服务平台逻辑结构模型，集中论述了医患信息安全、数据追溯、支付与结算、数据记录存储、预测与分析、信息共享与交易等方面的应用模式及特点，对今后把区块链技术应用在医疗卫生服务方面具有重要的理论和指导意义。

    参考文献

    [1] 谢辉，王健.区块链技术及其应用研究[J].信息网络安全，2016（09）：192-195.

    [2] 江海峰.区块链技术在金融行业的应用模式研究[D].浙江大学，2018.

    [3] 曹佳. P2P组通讯的网络拓扑研究[D].中国科学院研究生院（计算技术研究所），2006.

    [4] 曹迪迪，陈伟.基于智能合约的以太坊可信存证机制[J/OL].计算机应用：1-8[2018-11-24].

    【作者简介】陈亚（1996—），女，就读于桂林电子科技大学商学院;彭真（1997—），女，就读于桂林电子科技大学商学院;韦学玲（1997—），女，就读于桂林电子科技大学商学院;黄金殿（1996—），女，就读于桂林电子科技大学商学院;通讯作者：陈皓（1968—），男，桂林电子科技大学商学院副教授，指导老师。