基于區塊鏈的醫療健康數據共享應用研究

【摘 要】 近年來隨著大數據的廣泛普及和應用，數據資源的價值逐步得到重視和認可，數據交易需求也在不斷增加。目前，互聯網醫療蓬勃發展，“互聯網+醫療健康”在醫療服務應用方面落地得多，但是支撐體系和安全保障均不完善，而支撐體系和安全保障其實是“地基”，這兩方面工作做不扎實，醫療服務應用推動起來會遇到各種各樣的問題和阻力。比如健康信息互通共享，電子健康檔案的建設和開放便民應用，目前都是阻力重重，醫療大數據的建設沒有實質性突破。因此，我們希望能夠利用區塊鏈的思維及技術，解決醫療健康領域支撐體系和安全保障層面的問題，為信息的互聯互通，醫療健康數據的共享利用提供一種切實可行的渠道。

【關鍵詞】聯盟鏈 大數據 哈希 信息孤立 區塊鏈技術

1.推進醫療健康數據共享應用需要引入新力量

首先，從我國醫療健康大數據中心建設的現狀來看，各地建設了不少數據平臺，有國家級，省級，區域級的，但在數據的收集、共享、應用方面都沒有實質性的突破。數據上傳動力不足，所以數據采集困難;數據標準不一致，所以信息“孤島”依然存在;缺乏患者參與，所以健康數據缺失。由于上述因素的制約，目前用于分析利用的大數據量也遠遠不夠。

另一方面，如今大家都在積極布局互聯網醫療建設，互聯網醫療意味著更大范圍的開放和共享，勢必會引起數據價值的外流，并且伴隨著互聯網醫療業務的擴大和市場份額的覆蓋，互聯網醫療勢必會產生很多云（公有云或者私有云）數據中心。因此，如何能夠既支撐業務需求，促使數據流通，使得數據價值最大化，同時又能夠維護各方的合理利益，保障數據安全已經變得迫在眉睫。

綜上所述，大數據的開發和共享已成為已成為推進醫療行業數字化升級的重要因素。釋放醫療健康數據的價值，促進醫療健康數據的合法、有序流通既能滿足人民對于健康的需求，又能促進臨床科研的進步，進而推動大健康產業的發展。相比一般的消費數據，醫療數據具有特殊性和復雜性，關乎個人隱私和生命健康。所以醫療健康數據在開發、利用和共享的過程中，尤其要注重保護個人隱私等權利。既不能因為過度保護個人信息權利而限制數據產業發展，也不能為發展數據產業而犧牲個人權益。而傳統的數據共享應用缺乏機制，存在諸多問題，不能夠充分調動數據共享交換的動力，所以，引入新生力量，破解醫療健康數據共享難題是一項長期重要的課題。

2.區塊鏈在醫療健康數據共享中可發揮的價值

區塊鏈是（Blockchain）是一個由不同節點共同參與維護的分布式賬簿系統（Ledger）。它是由一串按照密碼學方法產生的數據塊或數據包，即區塊（block）組成，對每一個區塊數據信息都自動加蓋時間戳，從而計算出一個數據加密數值——哈希值（Hash）。每一個區塊都包含上一個區塊的哈希值，從創始區塊（gnesisblock）開始鏈接到當前區域從而形成區塊鏈。

區塊鏈具有開放、共識，去中心化，不可篡改，交易透明，可追溯的特征，而區塊鏈的這些特征，在醫療健康數據共享應用中可以發揮重要的價值。

2.1.建設去中心化的數據共享、應用機制

傳統的數據庫是一種單方維護的信息系統，不論是分布式架構，還是集中式架構，都對數據記錄具有高度控制權。區塊鏈引入了分布式賬本，不僅體現為數據的分布式存儲，也體現為數據的分布式記錄 ，即多方共同維護。數據的寫入和同步不僅僅局限在一個主體范圍之內， 需要通過多方驗證數據、形成共識，再決定哪些數據可以寫入。 由于區塊鏈的這種共同維護的模式，決定了區塊鏈上的交易規則都是公開透明的，交易對所有節點可見，相當于是建立了一個大家可以互相監督的網絡，這樣我們就可以利用區塊鏈的這種機制建立信任網絡，逐步建設數據共享、應用機制。從根本上解決目前數據應用無序、缺乏效率的狀態，并且這種多方維護的模式，規避了復雜的多方對賬過程。

2.2.構建可信存證系統

傳統的數據庫具有增加、刪除、修改和查詢四個經典操作。在區塊鏈里，放棄了刪除和修改兩個選項，只留下增加和查詢兩個操作，這從技術設計上保障了區塊鏈中數據的不可修改性。另外在區塊鏈中，每一個區塊信息都記錄有時間戳及上一個區塊的哈希值，這種帶有時間戳的鏈式結構本身就具備審計，追蹤和溯源的能力。由于區塊鏈是多節點共同維護的，每個節點都有一份完整的數據拷貝，單個甚至是多個節點對數據庫的修改無法影響其它節點的數據庫，除非能控制整個網絡中51%的節點同時修改。 所以，區塊鏈從這幾個方面保障了記錄的不可篡改性和可追溯，而基于這些能力，我們可以構建一個可信的數據存證系統，對關鍵數據及票據進行存證，對數據的授權使用記錄進行存證，基于這樣的存證系統，我們就可以對數據進行有效流轉，合規應用。

2.3.固化數據交換及利益分配規則

可以利用區塊鏈中的智能合約，智能合約是部署在區塊鏈上可自動運行的程序，當滿足智能合約被觸發的條件，智能合約自動執行，智能合約里封裝的其實是我們預先定義好的規則，所以，智能合約的執行，相當于是規則的自動執行和連帶業務的自動執行，執行完成后，智能合約會將結果回寫到區塊鏈，將結果公布給大家。智能合約和傳統數據庫（如觸發器）的區別是由外掛合約變為內置合約，一旦部署，無法干預，所以利用這種機制，我們可以在數據的共享應用中，固化監管規則，利益分配規則，將參與方的行為由被動變為主動參與，從而促進數據的共享交換，使數據價值最大化。并且利用區塊鏈智能合約強制執行的特性約束標準的強制執行，可以最終提升數據質量。

3.建設基于區塊鏈的數據共享交換平臺

3.1.平臺概述

基于基礎資源平臺，構建“一個區塊鏈核心平臺+一個數據協同服務平臺”，實現醫療健康數據的存證，共享和交換。

基礎資源平臺，包含存儲，容器，網絡，性能相關的一系列基礎資源，可基于目前已經成熟的云系列資源搭建，也可以支持機構自有服務器接入。

區塊鏈核心平臺可基于Hyperledger Fabric構建區塊鏈核心引擎，Hyperledger Fabric也是目前產業界用于聯盟鏈應用最多的一種。區塊鏈核心層中實現了聯盟、多鏈和證書的全面管理，方便用戶隨時掌握區塊鏈的運行狀態。區塊鏈核心平臺主要用于記錄患者的數字身份，數據貢獻方的行為記錄，數據消費方的行為記錄，數據授權使用的行為記錄及相關標準和規則。

數據協同服務平臺結合醫療健康應用場景，提供身份認證，授權認證，數據的共享應用，追溯監管等服務，是鏈接各應用系統和區塊鏈的橋梁。數據協同服務平臺通過數據共享交換前置服務實現和具體的應用系統進行交互。

3.2.建設路徑

基于區塊鏈的數據共享交換平臺的建設是一個循序漸進，逐步推進的過程。由于區塊鏈體系尚未完全成熟，尤其是性能方面還存在一定的瓶頸，所以對于大部分機構來講，處于觀望狀態的較多，但是區塊鏈的出現是互聯網上的數字關系結構演化到一定階段的產物，體現了時代的合理性，所以對區塊鏈的應用研究是有價值的，并且需要不斷的吐故納新。基于區塊鏈的數據共享交換平臺的建設可以分為三步走：

1.實現數據存證與溯源

數據存證是實現數據共享應用的前提，由于區塊鏈具有不可篡改、可追溯的特性，利用區塊鏈對關鍵數據的流轉和使用記賬，可以追溯數據的來源、流轉及變更，了解數據的來龍去脈，從而保障數據的真實性和有效性。

存證的信息分為兩類，一類是經過脫敏后可用于科研共享的信息，一類是患者身份信息，無論是哪種信息，實際上鏈的均為數據指紋，即數據對應的Hash值。如下圖舉例：電子健康檔案數據在上鏈前，會形成索引、檔案類型、數字指紋（HASH），該數據會以交易的形式打包成區塊，通過Gossip數據傳播協議將數據廣播發送到鏈上每個節點，最終每個節點都會收到這些區塊，驗證后追加到自己的鏈中。

2.建立數據共享機制

目前，制約醫療健康數據共享交換的重要因素之一是缺乏機制，機制的建立，一方面依賴于法律法規的建設和完事，另一方面可通過民間自組織的形式自下而上的推進，而區塊鏈去中心化的機制正好為后一種方式提供了很好的支撐。通過建立醫療健康聯盟，聯盟成員可以共同制定數據交換共享的規則和利益分配的規則，利用智能合約固化這些利益規則，使得數據的共享和利用透明化，公正公平的實現互惠互利，從而促使醫療健康行業的數據共享應用，盤活數據。

數據共享機制的建立是一個緩慢的過程，需要在符合既定法律法規的前提下逐步推進，在推進的過程中，若有監管部門的支持，將會事半功倍。

下圖是數據共享交互的主要流程：

3.衍生數據共享應用

數據共享平臺的建設，最終目的是應用，只有衍生出各種惠民惠醫的應用，平臺才能夠“活”起來，數據才能真正發揮價值。

對于基于區塊鏈的數據共享交換應用，總結如下：

個人健康檔案的構建

提供患者個人電子健康檔案的創建與存儲服務， 基于區塊鏈構建個人健康檔案的優勢在于：通過區塊鏈進行患者授權，實現患者的健康檔案數據由患者控制;通過區塊鏈構建一種去中心化的控制機制，在此機制下，所有人都是利益相關者，但是沒有一個人能夠獨占這些信息;利用區塊鏈時間戳技術與防篡改性可實現對健康檔案的審計追蹤功能，確保數據的有效性和合規應用。

跨機構間的病歷調閱

基于區塊鏈的數據共享交換平臺建成后，可以對鏈上的機構提供跨機構間的病歷調閱服務，方便診療，惠及患者。比如：對于存在院外病歷的患者，醫生工作站界面可以提示“院外病歷”入口，醫生點擊院外病歷，會彈出需要患者授權的二維碼，患者掃碼后會從共享平臺請求獲取病歷地址，區塊鏈核實用戶身份后，將用戶授權的病歷地址返回給醫生客戶端。醫生客戶端需要將解析好的地址和醫院的Key提交到區塊鏈認證請求的合法性，通過才能調閱數據，從而保障調閱請求的真實性。

醫療健康數據的交易

基于區塊鏈的醫療健康數據共享平臺最終可以提供醫療健康數據的自由交易。參與交易的各方需要通過監管機構的審核，只有加入聯盟鏈才能進行數據交易。參與交易的機構或個人可歸納為三類：數據生產者，數據消費者，監管機構。監管機構可以是衛建委及政府單位。數據生產者主要是醫療機構，健康服務機構，穿戴設備，患者等。數據消費者主要是醫療從業人員或醫療機構，保險機構，藥品制造商等。醫療機構等參與方可能既是數據生產者，也是數據消費者。交易的醫療健康數據可以分為：診療數據，體檢數據，監測數據，報銷數據，用藥數據，健康數據和科研數據。交易所提供的數據交易主要服務于科研，遠程診療，健康管理，藥品研發及報銷服務。交易數據交易雙方在交易前，需要保障數據所有權，合法可用。

4.總結

區塊鏈是分布式數據存儲、點對點傳輸、共識機制、加密算法等計算機技術在互聯網時代的創新應用模式。是互聯網發展到一定階段的產物，體現了時代的進步性。因此，推動區塊鏈和醫療健康行業的結合是一項重要的課題。

在醫療健康領域，我們一方面可以利用區塊鏈去中心化、多方共同維護的機制建立信任網絡，逐步建設數據共享、應用機制，從根本上解決目前數據應用無序、數據上傳缺乏動力的狀態。另一方面可以利用區塊鏈不可篡改、可追溯的特性構建一個可信的數據存證系統，對關鍵數據及票據進行存證，對數據的授權使用記錄進行存證，基于這樣的存證系統，我們可以對數據進行有效流轉，合規應用。同時，我們可以將區塊鏈的智能合約應用在數據的共享應用中，固化監管規則、利益分配規則等，保障各方的利益，從而促進數據的共享交換，使數據價值最大化。

但是由于醫療健康數據的特殊性，以及醫療行業的復雜性，在推動區塊鏈和醫療行業結合的過程中，需要平衡監管機構，醫療數據生產者，醫療數據消費者，醫療數據擁有者及平臺運營服務商之間的訴求，使用透明的規則，充分調動大家的積極性，共同建立醫療數據應用生態。

【參考文獻】

[1] 華為區塊鏈技術開發團隊， 《區塊鏈技術及應用》. 清華大學出版社 ，2019-03-01.

[2] 袁勇， 王飛躍. 區塊鏈技術發展現狀與展望[J]. 自動化學報， 2016， 42（4）.

[3] 中國信息通信研究院&可信區塊鏈推進計劃. 區塊鏈白皮書（2018年）

[4] 埃里克.托普，《顛覆醫療.大數據時代的個人健康革命》. 電子工業出版社，2014-01-01

作者簡介：張冬梅（1981.10—），性別：女，學歷：在職研究生在讀，單位：中國人民大學經濟學院，研究方向：企業經濟。