基于區塊鏈的老年護理平臺應用研究

□文/顧真源 劉予辰 張明睿 蘇 暢

（蘇州科技大學 江蘇·蘇州）

［提要］ 目前，中國人口老齡化程度已日趨嚴重，由于獨生子女居多，老年人的護理和陪護需求日益增大，護理平臺的使用日益增多。本文旨在基于區塊鏈技術，改變傳統護理平臺對于老年人各方面信息的存儲和處理模式，打造基于區塊鏈技術的老年人護理平臺。

一、引言

目前，中國人口老齡化趨勢越發嚴重。老年人口數量和占總人口的比重持續增長，老年人口高齡化趨勢日益明顯：80歲及以上高齡老人正以每年5%的速度增加，到2040年將增加到7，400多萬人。在這樣的大背景下，子女贍養護理老人的負擔日益增重，專業的老年人護理人員、護理平臺需求逐漸增長。然而，據中國老齡科學研究中心發布的報告顯示，目前全國養老機構平均空置率達48%，有超過30%的養老機構正在虧損。這種矛盾的現實表明，在老齡人口醫養服務領域存在著巨大的信息鴻溝，信息傳遞不暢導致的醫養服務供需不對等、不平衡是這種現象產生的源泉。

由于養老數據具有隱私性、多樣性、層次性，如何對其進行合理的整合存儲及有效的共享，成為一個研究熱點。同時，老年人電子檔案中包含許多隱私信息，在共享時如何防止隱私數據的泄露，也成為一個研究難題。而區塊鏈技術的不可篡改、去中心化、分布式存儲的特點，為解決這一問題帶來了新的機遇。

本文應用區塊鏈技術，打造一個去中心化、信息安全、交易透明、供需對等的老年人護理平臺，包括構建老年人電子檔案、電子護理檔案分布式網絡，并加入共識機制，通過加密算法和時間戳來保證護理數據的真實性和隱私性等，為國內老年人護理行業注入新的理念和技術，實現老年人健康護理新模式。

二、中國人口老齡化現狀

當今社會中是否進入老齡化社會的衡量標準是由聯合國制定的，即當65歲以上老年人口比率超過總人口的7%或60歲以上人口比率高于10%為限。依據聯合國制定的衡量標準，在2000年時中國就已步入老齡社會，根據每年大量老齡人口增長速度，2018年我國已有2.49億人次達到或超過60歲，是總比率的17.9%，而根據調查研究，上一年我國有25，388萬人次達到或超過60歲，已經上漲到人口比率的18.1%，65周歲及以上人口17，603萬人，占總人口的12.6%。根據預測，未來中國老齡人口將以較高速率上升，大致在“十四五”期間進入中度老齡社會，而大致將在2030年進入重度老齡社會。其中武康平和張永亮（2018）研究，通過借鑒Caiand Stoyanov的研究方法，利用中國1990～2010年出口貿易數據，實證研究了老齡化趨勢的加強對我國社會環境的影響，并得出人口老齡化的加重將影響到我國經濟發展、養老保障制度和科技進步等，更應努力發揮老齡化的正向外部性。而倪宣明、沈心如、黃嵩、張俊玉（2020）則以Leslie為基礎，結合生育率和死亡率假設，在人口動力系統差分方程組的基礎上分析人口年齡結構的遍歷性，得出無論初始人口如何，未來的人口年齡結構將會收縮到一個穩定分布，從而得出未來老齡人口占比也是穩定的，即證明了老齡化現象的收斂性。但雖然有收斂性，但穩定之后老齡人口的占比仍然很高，即老齡化的現象將是長期持續的。

主要根據全國第五、第六次人口普查的街道級別數據和專家的調查研究數據得出，當前我國已有上百個城市的人口數量和人口密度在下降。而中西部地區除中心城市和極個別鄉鎮外，大部分縣市鄉鎮常住人口都呈現出明顯的縮減趨勢。按東北三省的人口變化情況來研究，可以發現在2000～2005年間東北三省的人口凈遷出量為88.20萬人；到2005～2010年及2010～2015年，地區的人口凈遷出分別上升到117.04萬人和136.93萬人，凈遷出率由0.74%上升到1.14%。而由于大量遷出人員屬于青壯年勞動力，更是加劇了當地的老齡化程度，如2010～2015年東北三省的勞動年齡（15～64歲）人口數量下降了1.73%，未成年（0～14歲）人口數量變動了0.81%，呈削減的趨勢，而65歲及以上老齡人口數卻上漲了2.54%。截至2018年東北三省老齡化率分別是吉林省12.38%、遼寧省14.35%、黑龍江省12%，均高于11.9%的全國平均水平。由此可以得出，老齡化趨勢最為嚴重的并非東部的北京、上海等城市，而是在中西部如重慶和四川、湖南、湖北等人口流失嚴重的省市及地區。

三、中國養老護理電子平臺數據存儲發展現狀

如今，老齡人口的日益增長使得養老醫療服務方面的需求日益增大，醫療健康數據急劇增多。隨著醫療水平的不斷提高，衛生部于1994年首倡研究我國的電子病歷系統，部分大型醫院也自1999年開始試行電子病歷，通過計算機將患者病歷的相關信息進行存儲記錄。許多養老機構也開始利用養老護理電子平臺，使用電子醫療病歷記錄老年人的醫療健康信息，實現數據存儲、網絡傳輸、統計分析、診療輔助等功能，從而為養老數據提供了更加便捷的存儲方式。

對于如今養老醫療方面領域的現狀，王婉娟（2018）認為老齡人口的增長引發了巨大的養老護理需求，然而目前全國養老機構的平均空置率達48%，超過30%的養老機構處于虧損狀態。這表明，如今的養老服務領域存在著信息不對稱、信息傳遞不暢的問題，這導致醫養服務供需不對等和不平衡。王輝、周明明（2019）則認為養老醫療信息孤島問題和養老醫療數據安全問題一直是目前養老護理電子平臺在數據存儲方面的難題。養老數據類型繁多，信息量大，數字化和云存儲等技術迅速發展，各養老機構信息系統也開始采用數字化存儲技術，養老數據信息化日趨成熟。但是，老年人基本信息和健康數據信息蘊藏的巨大價值使得醫療數據信息在不同醫療系統之間的傳輸壁壘較高。各個養老機構的存儲數據存在著結構不統一、工具不兼容、標準不相同等方面的差異，也無法完全實現信息的安全有效共享。且養老健康信息屬于個人隱私數據，即使集中存放在服務器或者直接外包給第三方維護，也很難保證數據的安全性。目前，大多數醫療信息系統都通過單點登錄進行各系統間的數據訪問，但如果一個單點遭到攻擊，則將面臨所有人信息泄露的風險，安全和隱私問題存在極大的威脅。基于云計算的電子醫療病歷共享方案的弊端就體現在這里，數據存儲的中心化使得其更易遭受集中攻擊、單點失效的危險。所以傳統的養老數據儲存方案還有待改進和優化。

四、區塊鏈技術

區塊鏈技術最早起源于比特幣，一位名叫“中本聰”的學者在 2008 年發表的標題為“A Peer－to－Peer Electronic Cash System”的文章中提出區塊鏈的概念。區塊鏈技術是一種去中心化的技術。區塊鏈上的數據可以由參與到系統的所有節點共同維護，每個參與維護的節點可以隸屬于不同組織，并且不需要節點之間相互信任，但是每個節點都能獲得一份完整記錄。從狹義上來講，區塊鏈是一種按時間順序連接數據區塊的鏈式數據結構，并利用密碼學方面的技術實現了數據安全傳輸與訪問的分布式賬本。

區塊鏈的基本結構由不同的區塊組成，這些區塊起到了存儲數據的作用，每個區塊都包含著一個哈希值，這個哈希值來源于上一個區塊，通過哈希計算上一個區塊與此區塊相互連接，所以先后時間順序是固定的，這些區塊連接在一起形成一種鏈式結構，這種結構最大的好處在于由于相互連接，可以追溯數據，可以保證數據的安全性，數據從理論上來說只有具備全網51%的算力才可能對數據進行篡改，否則數據一旦被修改就無法通過區塊驗證，可以說數據是安全的。（圖1）

區塊鏈的工作原理：區塊鏈中的每一個數據塊都包含著交易和前一數據塊的哈希值（除了創世塊）。任何一個網絡節點都能訪問這個鏈式數據結構，讀取交易數據，并通過數學算法計算出所有交易的狀態。具體步驟如下：步驟1：當一筆交易產生時，用戶用私鑰認證，作為數字簽名，并且廣播新的交易到下一個節點。步驟2：在收到廣播的交易信息后，周圍的節點對廣播的交易進行驗證，如果驗證為有效交易，則向整個區塊鏈網絡廣播。步驟3：根據共識機制每個節點尋找關于工作量的難度證明。步驟4：找到的節點向全網廣播此區塊。步驟5：其他的節點來驗證在此區塊的交易是否有效。步驟6：驗證通過后，該節點擁有記賬權，此區塊接到上一區塊中，其他節點在此區塊下重復上述操作。

由此各個區塊先后形成區塊鏈，并且其中的信息不可修改。區塊鏈的組織形態分為了公有鏈、私有鏈和聯盟鏈。Merkle樹可以檢驗在交易中數據是否被修改，比特幣區塊鏈中的區塊采用二叉Merkle樹，通過在其中分組添加交易數據的Hash值，從底向上遞歸，最終得到一個Merkle根，用于交易驗證時其計算復雜度只有log2N，可以快速地在不運行整個區塊鏈網絡節點的情況下驗證某一交易是否存在。

五、養老數據應用特點

（一）數據隱私性。每位老人的所有家庭情況、身體狀況、醫療信息都被記錄在電子系統中，其數據包含了患者的部分隱私（如身份證號、健康信息等）。如果這些信息泄露，不乏有人會盜用這些數據去做違法的事，給患者的生活和身心健康帶來困擾。因此，在提升養老護理平臺的構建水平時，數據的隱私性應視為重點。

圖1 區塊鏈基本結構圖

（二）數據多樣性。在信息的表現形式上，養老數據更加龐大，數據類型復雜，包括老人基本信息（如病人身份信息、病史、病程記錄等）、醫療信息（如藥品名稱、醫療術語、病癥信息等）以及養老需求與護理平臺之間的供需信息等。養老數據在數據多樣性方面不同于其他電子數據，而具有高可靠性的區塊鏈技術可被應用于保護數據的多樣性。

（三）數據層次性。養老數據可以按照老齡人口的區域分布位置、常見病類型、年齡層、性別層等對用戶進行分區分層，并實時收集有關醫養產品和服務的使用信息，以供大數據分析和數據挖掘，提高平臺使用效率。

六、基于區塊鏈的養老護理數據系統建設模式

（一）系統的應用場景。傳統的老年人護理方案，由于護理人員的變動性大、流動性比較強，會導致在對于老年人的身體狀況以及病史方面等個人信息交接效率低、準確性下降以及容易發生隱私泄露等問題，例如：老年人在接受A護理機構提供的人員護理后，如果對人員不滿意要進行人員更替手續繁瑣，并且無法清楚地了解過去護理的細節特點，如若對機構不滿意在轉移到B護理機構時，關于原先留在護理機構A的個人信息可能會得不到安全保障，極有可能泄露出去。而基于區塊鏈技術的老年人護理平臺，則是來解決關于信息如何溯源，隱私如何得到保護這兩方面的問題。

圖2 基于區塊鏈的養老護理模型圖

圖3 基于區塊鏈的養老護理平臺圖

（二）方案模型。區塊鏈模型的搭建，通過構建區塊鏈層次模型的合約層、數據層、應用層、共識層、實現護理數據的動態化管理。首先，在數據層方面，搜集老年人的個人身體狀況信息和過往病史，形成老年人個人的身體檔案并且按區塊鏈信息處理的過程通過加密算法蓋上時間到區塊鏈上，并且在網絡層通過各種數據處理機制讓數據分布在各個節點中，并且引入恰當的共識機制來有效地完成數據之間的傳輸并且防止數據被篡改，在合約層上加入各種管理老年人護理信息的管理規范和運行條例，使得該系統的運行符合法律的標準，達到規范標準化。應用層的護理平臺數據管理系統使得護工，護理機構和老年人參與到對信息的查詢，運行和管理當中，加密算法使得用戶和護工的隱私都得以保護，蓋上時間戳使得每一次的護理流程、護理人員以及護理時間都可以追溯查詢，分布式的數據存儲則保證了數據的安全。形成如圖2所示的區塊鏈模型。（圖2）

基于區塊鏈的老年人護理平臺工作流程，老年人的護理檔案包括：個人身體數據信息、個人往期病史、日常護理記錄和護理需求等，護理機構可以根據所上傳的信息來進行護工和老年人的實時匹配，此護理平臺的工作流程包含了對信息的采集、加密、統計和匹配應用等操作。（圖3）

七、系統平臺的特點

（一）隱私保護。根據區塊鏈的特點由密鑰來代替姓名進行信息的交易，使得每一筆交易都是匿名交易，而且所有發布在護理機構內部的信息鏈上關于老年人的身體數據和病史，只有通過本人的允許和授權，才可以獲得真實的數據并且使用，其他任何機構和個人都沒有權力去查看和使用數據，可以有效地保障交易的安全性和個人的隱私。

（二）真實性與不可篡改。基于區塊鏈的老年人養老護理平臺可以保證數據的真實性和可靠性，老年人身體狀況檔案通過共識機制，分布存儲，確保數據在區塊鏈中寫入每一次的修改都會被區塊鏈所記錄。每次交易時，每個節點在進行本次交易的同時還要驗證其他的交易記錄，一旦出現信息的錯誤，則不能被整個區塊鏈認可寫入，可以減少錯誤信息被寫入的情況，提高護理信息的準確性。在這種情況下，老年人的個人身體數據和病史除非遭受51%的算力攻擊才會被篡改，在現實情況中，各個養老服務平臺會集體參與維護系統的數據，所以本系統下的老年人各方面數據都具有不可篡改的特性，可以保證數據的真實和可靠性。

（三）可溯源。在數據寫入后就沒有辦法進行篡改，每一次修改都會蓋上時間戳和簽名認證寫入在鏈上，數據具有前后時間順序，由此理論上可以追溯老年人在被護理階段任何數據。

（四）法律有效性。由于每一次的交易都要進行簽名認證并且蓋上一個時間戳，所以每個數據都具有唯一性，由此可以保證電子護理檔案的法律效益，在出現護理糾紛的時候可以使用基于區塊鏈技術的老年人護理檔案作為有效的法律專家，用來保護護理機構、老年人和護理者的合法權益。

八、結論

基于區塊鏈技術的老年人護理數據平臺，主要包括對于老年人電子檔案的構建，電子護理檔案分布式網絡的構建，加入共識機制，通過加密算法和時間戳來保證護理數據的真實性和隱私性，存儲在分布式賬本中確保不被篡改。并且在輸入信息之前由于各個節點的驗證確保了信息的真實性。

區塊鏈技術的應用大大提升了護理平臺對于信息存儲的安全性和準確性，提高了對老年人護理的效率，在面對我國日益嚴重的老齡化問題上，有著一定的參考價值和實用價值。