基于区块链的医疗健康数据共享应用研究

【摘 要】 近年来随着大数据的广泛普及和应用，数据资源的价值逐步得到重视和认可，数据交易需求也在不断增加。目前，互联网医疗蓬勃发展，“互联网+医疗健康”在医疗服务应用方面落地得多，但是支撑体系和安全保障均不完善，而支撑体系和安全保障其实是“地基”，这两方面工作做不扎实，医疗服务应用推动起来会遇到各种各样的问题和阻力。比如健康信息互通共享，电子健康档案的建设和开放便民应用，目前都是阻力重重，医疗大数据的建设没有实质性突破。因此，我们希望能够利用区块链的思维及技术，解决医疗健康领域支撑体系和安全保障层面的问题，为信息的互联互通，医疗健康数据的共享利用提供一种切实可行的渠道。

【关键词】联盟链 大数据 哈希 信息孤立 区块链技术

1.推进医疗健康数据共享应用需要引入新力量

首先，从我国医疗健康大数据中心建设的现状来看，各地建设了不少数据平台，有国家级，省级，区域级的，但在数据的收集、共享、应用方面都没有实质性的突破。数据上传动力不足，所以数据采集困难;数据标准不一致，所以信息“孤岛”依然存在;缺乏患者参与，所以健康数据缺失。由于上述因素的制约，目前用于分析利用的大数据量也远远不够。

另一方面，如今大家都在积极布局互联网医疗建设，互联网医疗意味着更大范围的开放和共享，势必会引起数据价值的外流，并且伴随着互联网医疗业务的扩大和市场份额的覆盖，互联网医疗势必会产生很多云（公有云或者私有云）数据中心。因此，如何能够既支撑业务需求，促使数据流通，使得数据价值最大化，同时又能够维护各方的合理利益，保障数据安全已经变得迫在眉睫。

综上所述，大数据的开发和共享已成为已成为推进医疗行业数字化升级的重要因素。释放医疗健康数据的价值，促进医疗健康数据的合法、有序流通既能满足人民对于健康的需求，又能促进临床科研的进步，进而推动大健康产业的发展。相比一般的消费数据，医疗数据具有特殊性和复杂性，关乎个人隐私和生命健康。所以医疗健康数据在开发、利用和共享的过程中，尤其要注重保护个人隐私等权利。既不能因为过度保护个人信息权利而限制数据产业发展，也不能为发展数据产业而牺牲个人权益。而传统的数据共享应用缺乏机制，存在诸多问题，不能够充分调动数据共享交换的动力，所以，引入新生力量，破解医疗健康数据共享难题是一项长期重要的课题。

2.区块链在医疗健康数据共享中可发挥的价值

区块链是（Blockchain）是一个由不同节点共同参与维护的分布式账簿系统（Ledger）。它是由一串按照密码学方法产生的数据块或数据包，即区块（block）组成，对每一个区块数据信息都自动加盖时间戳，从而计算出一个数据加密数值——哈希值（Hash）。每一个区块都包含上一个区块的哈希值，从创始区块（gnesisblock）开始链接到当前区域从而形成区块链。

区块链具有开放、共识，去中心化，不可篡改，交易透明，可追溯的特征，而区块链的这些特征，在医疗健康数据共享应用中可以发挥重要的價值。

2.1.建设去中心化的数据共享、应用机制

传统的数据库是一种单方维护的信息系统，不论是分布式架构，还是集中式架构，都对数据记录具有高度控制权。区块链引入了分布式账本，不仅体现为数据的分布式存储，也体现为数据的分布式记录 ，即多方共同维护。数据的写入和同步不仅仅局限在一个主体范围之内， 需要通过多方验证数据、形成共识，再决定哪些数据可以写入。 由于区块链的这种共同维护的模式，决定了区块链上的交易规则都是公开透明的，交易对所有节点可见，相当于是建立了一个大家可以互相监督的网络，这样我们就可以利用区块链的这种机制建立信任网络，逐步建设数据共享、应用机制。从根本上解决目前数据应用无序、缺乏效率的状态，并且这种多方维护的模式，规避了复杂的多方对账过程。

2.2.构建可信存证系统

传统的数据库具有增加、删除、修改和查询四个经典操作。在区块链里，放弃了删除和修改两个选项，只留下增加和查询两个操作，这从技术设计上保障了区块链中数据的不可修改性。另外在区块链中，每一个区块信息都记录有时间戳及上一个区块的哈希值，这种带有时间戳的链式结构本身就具备审计，追踪和溯源的能力。由于区块链是多节点共同维护的，每个节点都有一份完整的数据拷贝，单个甚至是多个节点对数据库的修改无法影响其它节点的数据库，除非能控制整个网络中51%的节点同时修改。 所以，区块链从这几个方面保障了记录的不可篡改性和可追溯，而基于这些能力，我们可以构建一个可信的数据存证系统，对关键数据及票据进行存证，对数据的授权使用记录进行存证，基于这样的存证系统，我们就可以对数据进行有效流转，合规应用。

2.3.固化数据交换及利益分配规则

可以利用区块链中的智能合约，智能合约是部署在区块链上可自动运行的程序，当满足智能合约被触发的条件，智能合约自动执行，智能合约里封装的其实是我们预先定义好的规则，所以，智能合约的执行，相当于是规则的自动执行和连带业务的自动执行，执行完成后，智能合约会将结果回写到区块链，将结果公布给大家。智能合约和传统数据库（如触发器）的区别是由外挂合约变为内置合约，一旦部署，无法干预，所以利用这种机制，我们可以在数据的共享应用中，固化监管规则，利益分配规则，将参与方的行为由被动变为主动参与，从而促进数据的共享交换，使数据价值最大化。并且利用区块链智能合约强制执行的特性约束标准的强制执行，可以最终提升数据质量。

3.建设基于区块链的数据共享交换平台

3.1.平台概述

基于基础资源平台，构建“一个区块链核心平台+一个数据协同服务平台”，实现医疗健康数据的存证，共享和交换。

基础资源平台，包含存储，容器，网络，性能相关的一系列基础资源，可基于目前已经成熟的云系列资源搭建，也可以支持机构自有服务器接入。

区块链核心平台可基于Hyperledger Fabric构建区块链核心引擎，Hyperledger Fabric也是目前产业界用于联盟链应用最多的一种。区块链核心层中实现了联盟、多链和证书的全面管理，方便用户随时掌握区块链的运行状态。区块链核心平台主要用于记录患者的数字身份，数据贡献方的行为记录，数据消费方的行为记录，数据授权使用的行为记录及相关标准和规则。

数据协同服务平台结合医疗健康应用场景，提供身份认证，授权认证，数据的共享应用，追溯监管等服务，是链接各应用系统和区块链的桥梁。数据协同服务平台通过数据共享交换前置服务实现和具体的应用系统进行交互。

3.2.建设路径

基于区块链的数据共享交换平台的建设是一个循序渐进，逐步推进的过程。由于区块链体系尚未完全成熟，尤其是性能方面还存在一定的瓶颈，所以对于大部分机构来讲，处于观望状态的较多，但是区块链的出现是互联网上的数字关系结构演化到一定阶段的产物，体现了时代的合理性，所以对区块链的应用研究是有价值的，并且需要不断的吐故纳新。基于区块链的数据共享交换平台的建设可以分为三步走：

1.实现数据存证与溯源

数据存证是实现数据共享应用的前提，由于区块链具有不可篡改、可追溯的特性，利用区块链对关键数据的流转和使用记账，可以追溯数据的来源、流转及变更，了解数据的来龙去脉，从而保障数据的真实性和有效性。

存证的信息分为两类，一类是经过脱敏后可用于科研共享的信息，一类是患者身份信息，无论是哪种信息，实际上链的均为数据指纹，即数据对应的Hash值。如下图举例：电子健康档案数据在上链前，会形成索引、档案类型、数字指纹（HASH），该数据会以交易的形式打包成区块，通过Gossip数据传播协议将数据广播发送到链上每个节点，最终每个节点都会收到这些区块，验证后追加到自己的链中。

2.建立数据共享机制

目前，制约医疗健康数据共享交换的重要因素之一是缺乏机制，机制的建立，一方面依赖于法律法规的建设和完事，另一方面可通过民间自组织的形式自下而上的推进，而区块链去中心化的机制正好为后一种方式提供了很好的支撑。通过建立医疗健康联盟，联盟成员可以共同制定数据交换共享的规则和利益分配的规则，利用智能合约固化这些利益规则，使得数据的共享和利用透明化，公正公平的实现互惠互利，从而促使医疗健康行业的数据共享应用，盘活数据。

数据共享机制的建立是一个缓慢的过程，需要在符合既定法律法规的前提下逐步推进，在推进的过程中，若有监管部门的支持，将会事半功倍。

下图是数据共享交互的主要流程：

3.衍生数据共享应用

数据共享平台的建设，最终目的是应用，只有衍生出各种惠民惠医的应用，平台才能够“活”起来，数据才能真正发挥价值。

对于基于区块链的数据共享交换应用，总结如下：

个人健康档案的构建

提供患者个人电子健康档案的创建与存储服务， 基于区块链构建个人健康档案的优势在于：通过区块链进行患者授权，实现患者的健康档案数据由患者控制;通过区块链构建一种去中心化的控制机制，在此机制下，所有人都是利益相关者，但是没有一个人能够独占这些信息;利用区块链时间戳技术与防篡改性可实现对健康档案的审计追踪功能，确保数据的有效性和合规应用。

跨机构间的病历调阅

基于区块链的数据共享交换平台建成后，可以对链上的机构提供跨机构间的病历调阅服务，方便诊疗，惠及患者。比如：对于存在院外病历的患者，医生工作站界面可以提示“院外病历”入口，医生点击院外病历，会弹出需要患者授权的二维码，患者扫码后会从共享平台请求获取病历地址，区块链核实用户身份后，将用户授权的病历地址返回给医生客户端。医生客户端需要将解析好的地址和医院的Key提交到区块链认证请求的合法性，通过才能调阅数据，从而保障调阅请求的真实性。

医疗健康数据的交易

基于区块链的医疗健康数据共享平台最终可以提供医疗健康数据的自由交易。参与交易的各方需要通过监管机构的审核，只有加入联盟链才能进行数据交易。参与交易的机构或个人可归纳为三类：数据生产者，数据消费者，监管机构。监管机构可以是卫建委及政府单位。数据生产者主要是医疗机构，健康服务机构，穿戴设备，患者等。数据消费者主要是医疗从业人员或医疗机构，保险机构，药品制造商等。医疗机构等参与方可能既是数据生产者，也是数据消费者。交易的医疗健康数据可以分为：诊疗数据，体检数据，监测数据，报销数据，用药数据，健康数据和科研数据。交易所提供的数据交易主要服务于科研，远程诊疗，健康管理，药品研发及报销服务。交易数据交易双方在交易前，需要保障数据所有权，合法可用。

4.总结

区块链是分布式数据存储、点对点传输、共识机制、加密算法等计算机技术在互联网时代的创新应用模式。是互联网发展到一定阶段的产物，体现了时代的进步性。因此，推动区块链和医疗健康行业的结合是一项重要的课题。

在医疗健康领域，我们一方面可以利用区块链去中心化、多方共同维护的机制建立信任网络，逐步建设数据共享、应用机制，从根本上解决目前数据应用无序、数据上传缺乏动力的状态。另一方面可以利用区块链不可篡改、可追溯的特性构建一个可信的数据存证系统，对关键数据及票据进行存证，对数据的授权使用记录进行存证，基于这样的存证系统，我们可以对数据进行有效流转，合规应用。同时，我们可以将区块链的智能合约应用在数据的共享应用中，固化监管规则、利益分配规则等，保障各方的利益，从而促进数据的共享交换，使数据价值最大化。

但是由于医疗健康数据的特殊性，以及医疗行业的复杂性，在推动区块链和医疗行业结合的过程中，需要平衡监管机构，医疗数据生产者，医疗数据消费者，醫疗数据拥有者及平台运营服务商之间的诉求，使用透明的规则，充分调动大家的积极性，共同建立医疗数据应用生态。

【参考文献】

[1] 华为区块链技术开发团队， 《区块链技术及应用》. 清华大学出版社 ，2019-03-01.

[2] 袁勇， 王飞跃. 区块链技术发展现状与展望[J]. 自动化学报， 2016， 42（4）.

[3] 中国信息通信研究院&可信区块链推进计划. 区块链白皮书（2018年）

[4] 埃里克.托普，《颠覆医疗.大数据时代的个人健康革命》. 电子工业出版社，2014-01-01

作者简介：张冬梅（1981.10—），性别：女，学历：在职研究生在读，单位：中国人民大学经济学院，研究方向：企业经济。