区块链技术在医院患者诊疗信息系统设计的应用研究

查佳凌 张渊

摘  要：文中介绍了区块链技术的概念与其全网分布保存、多方共识记、防篡改与易追溯的特点;讨论了区块链技术的三类网络构架：公有区块链、私有区块链以及联盟区块链;完成了区块链技术在患者诊疗过程中的应用场景的分析，构建了基于区块链技术的患者诊疗信息管理平台，实现了患者診疗档案信息的防篡改与病人诊疗隐私的加密保护。实践证明，借助医疗数据区块链共享平台，可以保证患者诊疗信息在多个场景中的共享共建与安全保护。

关键词：区块链技术;诊疗信息;系统设计;防篡改

Abstract：This paper introduces the concept of block chain technology and its features of distributed preservation，multi-party consensus recording，tamper-proof and traceability，and discusses the three types of network architecture of block chain technology：public block chain，private block chain and alliance block chain;completes the analysis of the application scenarios of block chain technology in the process of patient diagnosis and treatment，constructs the patient diagnosis and treatment information management platform based on block chain technology，and realizes the tamper proof of patient diagnosis and treatment file information and the encryption protection of patient diagnosis and treatment privacy. Practice has proved that with the help of medical data block chain sharing platform，it can ensure the sharing，co-construction and security protection of patient diagnosis and treatment information in multiple scenarios.

Keywords：block chain technology;diagnosis and treatment information;system design;tamper-proof

0  引  言

2019年10月24日，中共中央政治局针对区块链技术的发展前景与趋势进行了集体学习，总书记关于区块链技术的讲话使得区块链技术的应用提升到国家战略层面的高度。截至2019年12月底，国家层面共计出台40余部区块链相关指导政策，其中，国务院和国务院办公厅出台区块链相关指导政策19部，内容涉及医疗、食品安全、数字货币、政务管理、交通等方面。目前，“区块链+行业”的应用已经成为互联网经济环境下众多企业关注的热点，“区块链+医疗”的应用也已经成为当前区块链技术应用的主要方向之一。因此，作为医院信息化管理与规划的主要技术人员，提出的区块链技术在医院患者诊疗信息系统设计方案，不仅为本单位未来的信息化规划提供了技术指导，也给医疗行业推行“区块链+医疗”提供了一套较为可行的发展路径。

1  区块链技术的概念、特点与网络构架

1.1  区块链技术的概念

从技术角度定义：区块链是一个开源的分散式架构数据库，这个技术使用了对等式（peer-to-peer）的网络技术原理，并且可以达到去中心化的设计，区块链通过开源的方式结合密码学和一些共识机制的结合来建立，确保在这个分散式资料库中的各个节点不但能够连贯起来，也能够持续运作，使得信息能够及时地被验证。简而言之，区块链是一个技术架构，所有的基础是存储。其存储方式为1+N，本地存储和远程存储互相印证，解决了底层数据的正确性。其中1为本地存储，哈希函数存在于底层，有一定的加密作用;N为远程存储，保证了数据不可篡改。

从应用角度定义：区块链就像是一个公开的账本，每一个交易的信息都由大家以分散式的运算方式来记录，可以使其提高效率，并且由大家来进行监督，一起共同维护这个账本，来降低第三方验证的成本，其信息可以透过查询来追踪，同时也具有信息无法被篡改的特性[1]。简而言之，假如区块链是一个实体账本，一个区块就相当于账本中的一页，区块中承载的信息就是这一页上记载的交易内容。该账本最完整的版本对参与该记账的所有成员公开，但每位成员只能看到自己的信息。

1.2  区块链技术的特点与内容

根据区块链技术的定义，可以看出，区块链技术具有以下特点：

（1）全网分布保存——防丢失;

（2）多方共识记账——防篡改;

（3）块的链式结构——易追溯。

由此衍生出区块链技术的核心内容为：

（1）分布式记账，借此保证了数据的完整可靠，避免了单一记账人被控制或记假账的可能性;

（2）智能合约，借助智能合约的防篡改机制为数据认证提供了一个共信平台;

（3）密码体系，借助区块链账户身份信息的高度加密算法，保证了数据的安全和个人的隐私不被泄露[2]。

1.3  区块链技术的网络构架

在区块链的发展上和具体应用项目，区块链技术的网络构架也不完全相同，其网络构架主要表现为公有区块链、私有区块链以及联盟区块链三种类型，如图1所示。

（1）公有链：对所有人开放，任何人都可随时进行读取或发送交易，并且都能够获得有效的认证，使用者权限不会被干涉。

（2）私有链：使用者的權限仅由一个组织规范，使用者必须通过审核才能够加入，通常为私人公司对于其产品所设计，此外，使用者的权限可能会因为不当使用而被判处罚则。

（3）联盟链：对于使用者有限制，如同由多个组织联合来建立规范，且每一个组织都经营着一个节点，必须透过部分组织的签名才会使该区块具有效益。

在具体应用中，区块链技术根据应用场景的不同，会选择不同的网络构架模式。目前，区块链技术已经广泛应用于数字货币、医疗、食品安全、物联网、政务管理、交通运输、产品追溯等领域，且取得了较为显著的应用成效。

2  卫生医疗领域引用区块链技术的趋势与意义

医疗数据是医疗领域非常宝贵的资源，包括病人身份、过往病史以及医疗支付情况等，但这些都是患者的隐私数据。当前，患者的私密信息都存储于医疗卫生机构的中心化数据库或者文件柜里，而信息泄露情况时有发生。另外，病历数据的质量问题是医疗行业面临的一大问题。错误的数据在很大程度上会导致误诊，如果同一个病人去过多家医院，接受了多位医生的治疗，那么数据可能就会存在不完整的现象。而区块链数据库上的病历不在医生、医院以及任何第三方手里进行保存，所有接受过治疗的病史和救治方案等都将被拴在链上，供所有的节点进行维护和保存，一旦病人需要急救时，就可以通过扫描可穿戴设备，获取完整的医疗信息，并且可以保护其隐私[3]。所以，区块链技术应用于医疗领域，将会极大改变当前医疗信息共享过程中的障碍，从根本上解决电子病历篡改泄露的风险，全面提升医疗数据安全。

3  区块链技术在医院患者诊疗信息系统设计

3.1  区块链技术在医疗卫生领域的应用场景

如图2所示，借助区块链技术，可以实现医院患者病历信息的共享、共建与安全传送。例如在场景一中，可以实现患者诊疗信息的留存与共享;在场景二中，可以实现结合患者诊疗信息进行综合研究与诊治;在场景三中，可以实现患者在医院不同科室间治疗，医生在会诊过程中分享患者的各类诊断信息，并借助智能医疗手段对患者整套的诊疗信息进行全面建模和机器学习，以预测患者的病情变化与发展趋势;在场景四中，可以实现患者诊疗信息的跨机构传送与共享，实现患者在第三方医疗机构开展复杂治疗和健康咨询[4]。

根据以上场景应用的分析，可以发现，借助医疗数据区块链共享平台，可以保证患者诊疗信息在多个场景中共享共建，并且所有应用过程中产生的数据，都会形成一个又一个区块，存储于公共网络之中。每一个患者的诊疗信息最终会形成其特有的一条区块链信息，该信息必须得到患者的授权才能更新或使用，任何第三方机构在使用过程中无权篡改该条信息的历史内容[5]。这样就保证了患者诊疗信息的安全存储、真实可靠，并且患者随时可控、可使用其个人诊疗信息。这在当前传统的医疗信息共享机制中是难以实现的。

3.2  基于区块链技术的患者诊疗信息管理平台构建

如图3所示，根据区块链技术的网络构架，本文把基于区块链技术的患者诊疗信息管理平台划分为三个层面：核心层、服务层和应用层。核心层主要完成数据的存储与安全传输;服务层主要完成医生对患者的诊疗过程与患者对诊疗结果利用;应用层主要完成患者诊疗信息的场景应用。借助基于区块链技术的患者诊疗信息管理平台，最终实现患者诊疗信息的生产、保存、运用与推送的全数据周期服务。

3.3  基于区块链技术的患者诊疗信息的生产、管理与运用

在基于区块链技术的电子病历管理平台的支撑下，患者首先注册诊疗账号，此诊疗账号一般以患者身份证号作为认证关键字段，在区域甚至全国的医疗机构中唯一标识。患者诊疗信息在其诊疗过程中保持全程的记录，并且全网分布保存，保证数据不会丢失。同时，患者诊疗信息按照区块链技术规则保存，可以最大限度保证数据不会被篡改[6]。

如图4所示，当有病人来医院进行诊疗，医生将看诊后的诊断记录发送至区块链上形成患者诊疗档案，患者可以随时查询其诊疗档案信息，也可以授权其他机构查阅其诊疗档案。对于患者诊疗档案信息的可信度，除了区块链不可篡改的特性之外，医生签章也是患者诊疗信息一项重要的证明，医生端在进行诊断信息加密之前，会使用其诊断信息的原始信息来进行杂凑取得摘要，进而使用医生端的私密金钥来加密此摘要，形成来自医生端的签章，连同加密后的诊断信息一同储存在区块链上[7]。倘若需要确认诊疗信息具有效用而并非伪造，可在解开加密的诊断信息取得原始信息后，借由医生签章的特性，对诊疗信息进行认证，让这份诊断证明书因为不可否认性而具有效力。具体运作过程中，主要过程包括：

（1）医生端：医生端的部分为诊断信息的建构与储存，大部分的信息转换以及加密部分也会在此得以实现，在借助区块链技术存储过程中，医生签章直接加密至区块信息之中。这一过程中医生签章具有不可篡改性，这是保证患者诊疗档案安全的关键。

（2）病人端：病人端需要查询自己的诊断证明信息，此情境中会将查询后的信息作转换以及解密处理，此过程需要患者的解密密钥，借此避免患者诊疗隐私外泄。

（3）第三方授权：当患者需要运用诊断证明书进行理赔申请、请假或其他鉴定的需求时，在患者授权下，可以生成具有不可篡改特性的就诊证明材料，供第三方查阅。

4  结  论

当前，区块链作为“价值互联网”的重要基础设施，正在引领全球新一轮技术变革，借助区块链技术的“交易溯源、不可篡改、去中心化、使用开放”的特点，较好地解决了医疗数据加密、数据分享与记录溯源的问题[8]。本文基于区块链技术的特性，完成了医院患者诊疗信息管理平台的设计，较好地完成了当前医疗机构患者诊疗信息的跨区域、跨机构、跨部门的共享与保存。借助基于区块链的医师签章技术，实现了患者诊疗档案信息的防篡改;借助区块链技术的身份唯一识别，使病人的隐私能够得到保护。

参考文献：

[1] 马永仁.区块链技术原理及应用 [M].北京：中国铁道出版社，2019.

[2] 朱建明，高胜，段美姣，等.区块链技术与应用 [M].北京：机械工业出版社，2017.

[3] 吴珊，张元友，邢文圣.区块链技术在医疗健康领域的应用与展望 [J].电子技术与软件工程，2019（10）：172.

[4] 张利华，蓝凡，姜攀攀，等.基于双区块链的医疗记录安全存储与共享方案 [J].计算机工程与科学，2019，41（9）：1581-1587.

[5] 徐健，陈志德，龚平，等.基于区块链网络的医疗记录安全储存访问方案 [J].计算机应用，2019，39（5）：1500-1506.

[6] 周辉，王丽丹，钟成跃.区块链助力电子医疗数据共享 [J].解放军医院管理杂志，2019，26（7）：645-647.

[7] 刘志豪，马金刚，李逢天，等.基于区块链的医疗数据安全存储研究 [J].医疗卫生装备，2019，40（3）：31-33+37.

[8] 邢春晓，张桂刚.中国区块链技术与产业发展报告 [M].北京：清华大学出版社，2018.

作者简介：查佳凌（1982—），男，汉族，浙江嘉兴人，副主任，工程师，硕士，研究方向：医院管理、信息管理;通讯作者：张渊（1962—），男，汉族，上海人，主任，高级工程师，学士学位，研究方向：计算机技术、信息管理、医院管理。