区块链技术在医联体建设中的应用探讨*

黄敬英 范勤勤

(浙江大学医学院附属邵逸夫医院麻醉恢复室 杭州 310020) (上海海事大学物流研究中心 上海201306)

1 引言

医疗资源的配置和服务效率是医改的关键问题，而医联体的出现则是解决以上问题的一种有效措施。其功能主要体现在以大型公立医院的技术力量带动基层医疗卫生能力提升和共同发展。一方面使各地医疗资源得到均衡；另一方面可以提高资源利用率，进而大大提高服务质量[1]和建立合理有序的就医模式[2]，其核心职责是分级诊疗和信息共享。近几年虽然大中型医院的信息化[3-4]水平不断提升，但是医联体内各家医疗机构的信息系统能够实现互联互通的并不多见。其根本，信息不共享和标准不统一[5]是以上问题的一个主要根源。

区块链技术是下一代云计算的雏形，有望像互联网一样彻底改变人类社会的生活和工作方式[6]。本文将探讨区块链技术在医联体中的应用。

2 医联体

医联体是以一定区域内大型综合医院为核心、联合区域内其他医疗机构组成的医疗机构联合体[7]。长期以来，看病难和看病贵等问题一直阻碍我国卫生事业的发展，而这些问题是由医疗资源不平衡、使用效率低和医疗卫生服务的碎片化等引起[8]。相关文献[8]研究将我国医联体所面临的主要问题归结如下：没有统一的质量控制标准；双向转诊尚不规范；各医疗机构之间的利益平衡机制和信息共享机制还尚未建立；患者医疗服务流程的整合还未实现。为有效解决以上问题，国务院于2017年发布《关于推进医疗联合体建设和发展的指导意见》。该文件将医联体划为医疗集团、医疗共同体、专科联盟和远程医疗协作网4大模式[9]。具体研究情况可参考相关文献[10-14]。

3 区块链

区块链是Satoshi Nakamoto[15]于2008年提出的一个电子现金系统，是比特币系统的底层核心技术。按照时间顺序将数据区块以链的方式来组成数据结构[16]区块链结构，见图1。其被认为是继大型计算机、个人计算机、互联网、移动社交之后的第5次颠覆式计算范式[17]。其核心价值在于去中心化、分布式存储、可信任、安全可靠、透明等。区块链技术的研究还处于起步阶段，所以其基础架构模型还没有被统一。本文采用的区块链基础架构模型[6]，见图2。区块链技术利用分布式记账和共识机制来解决中心化问题。经过几年的快速发展，已经被成功地应用于金融、能源等领域。从目前发展趋势来看，区块链将会迸发更强的生命力。

图1 区块链结构

图2 区块链基础架构模型

4 区块链技术在医联体中的应用

4.1 建立医疗大数据

医联体的一个重要特征是信息共享。从当前情况来看，各个医疗机构之间都建有各自的中心服务器，患者信息也被集中保存其中。患者数据不断增长，当前由单个单位构建数据管理系统的方式正面临极大挑战，为保存日益增多的数据，只能投入更多的资金来建立大型数据中心。这种模式有很大弊端：一是设备的重复投资造成很大资源浪费。同时各个数据中心为保证自身安全会额外增加相关方面的投入，从而造成投资巨大。二是易受网络攻击，患者数据很可能被泄露，可靠性和安全性方面存在巨大问题。使用区块链来构建医疗大数据会有以下优势：一是医联体无需再投入大量资金来投资硬件设备，大大节省投资成本。此外由于区块链采用的是分布式账本技术，所有患者数据都是被分散地保存在区块链上的所有电脑等终端设备中[18]。任何一个医疗机构都能查看所有患者信息。当区块链某个节点上的数据进行更新后，其所有节点都会更新相应数据。这极大避免各个医疗机构资源的重复投资，进而节约成本。二是区块链上的数据都是被加密的，区块内部结构[6]，见图3。可以看出所有患者信息都会按照Merkle树的结构来保存。如果树的最低端有Hash值发生改变，那么会导致该区块的Hash值都发生变化。这使得该区块从区块链中断开，从而得不到区块链网络的认可。另外区块链采取的是完全冗余结构，若要篡改某个数据需对区块链上所有数据都进行修改，从理论上讲这种情况发生概率极低。综上所述，利用区块链建立医疗大数据，不仅可以节约成本和资源，而且安全、可靠。

图3 区块内部结构

4.2 实现医疗责任终身制和决策科学化

只要患者或医护人员的信息被记录到区块链中，那么这些信息将被永久保存，这意味着区块链技术能够实现医疗责任终身制，从而激励医护人员做好本职工作并努力提高自身水平。另外，因为每个区块都有一个时间戳，所以患者治疗信息将被完整记录，具有很强的可追溯性和可验证性[19]，且不可被篡改。这为医患问题的解决提供便利，特别是在医联体中，患者的诊断或治疗往往由不同医疗机构完成，区块链将会在治疗责任认定中发挥重要作用。除实现医疗责任终身制外，区块链中还有智能合约机制，其运作机理，见图4，因此可以将当前治疗决策过程中大量专家经验实现自动执行，进而提高系统智能水平。另外，区块链上还有自我维护节点的功能，按照共识机制来进行。当区块链上有个别节点是被篡改或错误的情况下，只要其他大多数节点是正确的，即区块链能够高效对区块数据进行判断，进而达成共识。因此医联体可以利用区块链来实现决策的科学化，从而大大提高医护水平和能力，为患者提供更好的服务。

图4 区块链智能合约机制

4.3 构建高效、透明的医联体平台

对于医联体来说，各家医疗机构的信息能够实现高效率的互联互通是基础条件。区块链具有数据共享能力，并且存储的信息可通过公开密钥、私有密钥和数字签名的使用来提升安全性，因此不同医疗机构的医护人员可以利用不同权限来获知患者相应信息，即患者信息在区块链中是透明的。另外，区块链还可以用于建立医联体内各个医疗机构双向转诊通道，实现重病转至大型公立医院，慢病管理和康复期转至中型医院，而社区医疗机构则承担一些简单和常见的治疗。区块链不仅可以打通医联体内各个医疗机构的信息通道，而且可以实现患者信息的透明和高效对接。这不仅为患者提供高效的医疗服务，还能促进医疗资源共享和医疗服务的均衡[13]。区块链技术可以实现患者信息共享和有效地避免患者在不同医疗机构的重复检查治疗，不仅节约医疗资源，还减少患者就医成本。通过区块链技术能够打造高效、透明的医联体平台，基于区块链技术的医联体平台框架，见图5。

图5 基于区块链技术的医联体平台

4.4 医疗机构认证

为持续提高医院医疗质量，各家医疗机构会被不同机构评审或认证，不仅包括国内的评审，还包括国外的医院评价标准，如美国的国际医院管理标准和德国的医疗透明质量管理与标准。对于这些评审，共同特点是耗时费力且缺少来自患者的真实评价。特别是国内评审，一方面评审内容过于复杂，另一方面，评审过程往往涉及省和市级以上卫生行政部门、地方政府等[20]。虽然国家和地方花费大量时间和精力来提高医院医疗和服务水平，但是医院管理水平的直接感受者(即患者)却无法参与其中的医疗机构认证。这会导致3个严重问题：一是不排除有些医院会抱侥幸心理和不认真态度来应对评审或认证；二是导致评审机构和医疗机构关系不对等，从而引发双方的不互信；三是由于评审或认证的间隔时间较长，所以中间环节是否存在问题无从知晓。而区块链具有数据不可篡改的特点，可以大大提高医院信息的真实性和可信性。此外，如果区块链环境下可以为评审或认证部门在联盟链或私有链上开设一个监管节点，那么可以通过这个监管节点来实时对各家医院的医疗质量和服务进行监控。因此通过区块链技术来辅助医院的评审或认证工作具有广阔发展前景。

5 区块链技术在医联体应用中的挑战及对策

5.1 安全和隐私

虽然区块链技术通过密码学来保证信息安全，但也不是绝对安全和隐私的[21]。其原因主要来源于两点：一是如果某个网络节点通过掌握51%的计算资源就有能力篡改或伪造数据，而在现实中很多机构已经具备这样的计算能力。另外，随着理论技术的不断发展，原有算法很难保障以后不会被破解。二是区块链技术能够使数据透明化，因此患者信息很可能会被很多医护人员看到，影响患者隐私保护。总的来说虽然区块链具有良好的安全性，但是当用于医联体中仍会存在患者隐私泄露的风险。针对以上安全问题，需研究更为安全和有效的共识机制。同时，通过加强对加密方法的研究，使其能够更加有效地提高医联体区块链的安全性，进而解决区块链安全问题。另外，可使用多重签名技术[22]和基于属性的密码访问控制技术来解决隐私保护问题，从而起到有效保护患者隐私信息的作用。

5.2 效率和存储

从目前的比特币和以太坊区块链来看，其每秒处理的交易有限。对于医联体来说这样的处理速度远远不够，极大影响区块链和医联体系统的融合。因此提高处理量将是今后亟需解决的一个问题。此外将所有信息以区块链的形式存储在数据库中，必然会涉及数据存储空间的问题。如果将区块链和医联体相结合，随着医联体内医疗单位或患者数量的不断增加，数据量将越来越大，导致数据存储空间不足。针对区块链效率问题，可采用增加区块大小、链下交易、闪电网络、分片等方法来缓解，从而使得医联体区块链的交易效率大大提升，提高其实时性。为解决区块链存储问题，可与其他数据库存储技术相结合，如Wilkinsom等和McConaghy等[23-24]分别采用云存储技术和巨链数据库来解决数据存储容量问题。以上方法可为医联体区块链的存储问题提供切实可行的解决方案。

5.3 推广

目前区块链技术的使用仅限于金融领域，并且区块链本身还存在很多争议。对于区块链在医联体的应用将会遇到以下问题：一是认识不足。由于区块链技术的实际应用并不是非常成熟，如果将区块链技术运用到医联体中，不管是医院管理者，还是相关部门更多地会持观望态度，这样会缺少推动区块链技术应用的强大动力。另外区块链技术涉及共识机制和智能合约，而目前医联体本身就存在很多问题，因此会影响管理决策者对区块链技术的看法。所以需从国家、行业层面加以引导并制定相关政策法规来改变对区块链的认识。二是投资成本。为保证区块链技术的可靠性，有必要开发一套高可靠性的系统，但同时会增加投资成本。由于目前各大中型医疗机构都已投入大量资金来实现信息化，如果摒弃原有信息系统将会造成原有投资的浪费。这导致在投资成本和收益上很难达到平衡。为解决投资成本问题，可采用各个医疗机构共同出资或政府与医疗机构共同出资的方式来减少各个医疗机构成本过高问题。三是客户体验。由于区块链技术是一项新兴事物，不管对于患者还是医护人员，其可能引起部分人员体验的不适感。因此如何提高系统的体验效果显得非常重要。为增强体验舒适感，首先要进行深入调研，明确目标。其次，由于医疗会涉及各个年龄段和不同层次的人群，因此需进行统筹和个性化设计。最后，根据客户意见及时对其进行分析和解决。

6 结语

区块链技术具有去中心化、可追溯、不可篡改和可编程等特点，将在各个领域带来广泛应用。阐述如何将区块链技术与医联体相结合，进而打造更加智能、安全、可靠、可信的医联体平台。分析区块链在医联体应用中可能会遇到的一些问题和挑战。可以预见虽然目前区块链技术在医联体的应用会受到不少约束，但其定将为我国医联体建设提供切实可行的帮助。