陳明陽，蔡映雪，陳伽

（1.廣東工業(yè)大學(xué)自動化學(xué)院，廣州510006；2.惠州學(xué)院，惠州516007）

0 引言

健康是人類永恒的追求，也是社會進步的重要標志[1]，隨著國民經(jīng)濟水平的不斷提高，民眾對醫(yī)療健康的要求也越來越高，傳統(tǒng)簡單的醫(yī)療服務(wù)已經(jīng)不能滿足民眾的需求[2]。計算機、移動終端技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)等的迅速發(fā)展，推動著“互聯(lián)網(wǎng)+”時代的來臨并對醫(yī)療健康服務(wù)產(chǎn)生深刻影響，社會上出現(xiàn)了“互聯(lián)網(wǎng)+醫(yī)療健康”新的消費生活方式，即以互聯(lián)網(wǎng)為載體和技術(shù)手段的健康教育、醫(yī)療信息查詢、電子健康檔案、疾病風(fēng)險評估、在線疾病咨詢、電子處方、遠程會診、及遠程治療和康復(fù)等多種形式的健康醫(yī)療服務(wù)，“互聯(lián)網(wǎng)+醫(yī)療健康”的出現(xiàn)為解決醫(yī)療資源供需失衡、醫(yī)療服務(wù)效率低下、病人問診流程繁瑣等提供全新思路[3]，而電子處方在這過程扮演著十分重要的角色。

2008 年，由一位化名中本聰?shù)娜嗽凇侗忍貛牛阂环N點對點的電子現(xiàn)金系統(tǒng)》文章中提出了去中心、工作量證明和非對稱加密等技術(shù)的數(shù)字貨幣比特幣[4]。隨著數(shù)字加密貨幣比特幣（bitcoin）深入人心，其背后的技術(shù)——區(qū)塊鏈技術(shù)引起大家的關(guān)注。區(qū)塊鏈技術(shù)所具有分布式去中心、透明化、不可篡改、易于審計等優(yōu)勢，天然適用于數(shù)據(jù)安全共享和隱私保護。

黨和國家對人民醫(yī)療健康事業(yè)高度重視，習(xí)總書記多次強調(diào)，沒有全民的健康就沒有全面小康，國家正在積極進行醫(yī)療體制的深化改革，制定和出臺了《國務(wù)院辦公室關(guān)于促進“互聯(lián)網(wǎng)+醫(yī)療健康”發(fā)展意見》[4]、《關(guān)于印發(fā)互聯(lián)網(wǎng)診療管理辦法（試行）等3 個文件的通知》[5]和《“健康中國2030”規(guī)劃綱要》[6]系列文件，旨在為規(guī)范互聯(lián)網(wǎng)醫(yī)療診療行為，促進“互聯(lián)網(wǎng)+醫(yī)療健康”發(fā)展，使其合法化。因此，在醫(yī)療服務(wù)不斷升級以應(yīng)對新的挑戰(zhàn)和區(qū)塊鏈技術(shù)發(fā)展的背景下，提出研究出一種基于區(qū)塊鏈技術(shù)電子處方使其能在互聯(lián)網(wǎng)中的醫(yī)生、藥企和病人安全、可靠、完整共享的研究具有十分重要的現(xiàn)實意義，將有望解決諸如“以藥養(yǎng)醫(yī)”、“看病難、看病貴”等社會瘧疾，促進醫(yī)療服務(wù)升級，同時，電子處方在安全共享過程還表現(xiàn)出增加病人在診療過程的主動權(quán)和知情權(quán)，減少醫(yī)患矛盾和藥物的監(jiān)督和回饋等方面具有突出的作用，為醫(yī)療信息化發(fā)展提供動力。

1 電子處方需求

處方作為聯(lián)系醫(yī)生、病人、藥房的醫(yī)療文書，貫穿問診、配藥、核藥、發(fā)藥、計費等流程[7]，如圖1 所示。

隨著計算機技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的發(fā)展，處方從手寫紙質(zhì)處方到數(shù)字化的電子處方的發(fā)展。電子處方到目前還沒有官方定義，是指依托網(wǎng)絡(luò)傳輸，采用信息技術(shù)編程，在診療活動中填寫藥物治療信息，開具處方，并通過網(wǎng)絡(luò)傳輸至藥房，經(jīng)藥學(xué)專業(yè)技術(shù)人員審核、調(diào)配、核對、計費，并作為藥房發(fā)藥和醫(yī)療用藥的醫(yī)療電子文書，是數(shù)字化的處方。在實際的使用電子處方在醫(yī)生、藥企和病人共享過程，存在以下幾個需求。

圖1 開具處方過程

1.1 電子處方流通

小部分醫(yī)療機構(gòu)在診療全程采用無紙化形式在醫(yī)生、藥劑師、藥房流轉(zhuǎn)，到了最后環(huán)節(jié)才打印出來簽上簽名賦予法律效力，最后交給病人，而大部分醫(yī)療機構(gòu)則是在醫(yī)院信息系統(tǒng)（Hospital Information System，HIS）電子處方模塊生成，然后打印出來，在每次流轉(zhuǎn)中簽名使得該電子處方具有法律效力，因此目前的電子處方的法律地位需要依附紙質(zhì)處方和電子處方受限某家醫(yī)療機構(gòu)所有，很難在醫(yī)院之外在互聯(lián)網(wǎng)上和病人、藥企等進行流通，這會限制對互聯(lián)網(wǎng)醫(yī)療健康發(fā)展。

1.2 電子處方儲存

電子處方不同于供電、供水等公共事業(yè)服務(wù)的電子文書，是關(guān)乎人民生命健康的，特別在醫(yī)患產(chǎn)生糾紛時強而有力的證明材料，因此如何保證電子處方在醫(yī)院、病人和藥企共享過程中保證其存儲的真實性和有效性至關(guān)重要，傳統(tǒng)的電子處方都是將電子處方儲存在醫(yī)院內(nèi)部局域網(wǎng)，從而保證電子處方不會被篡改和破壞以達到滿足電子處方存儲需求，但是這樣子勢必導(dǎo)致看病人電子處方存儲的碎片化以及受限于中心化系統(tǒng)，單點故障容易造成電子處方的丟失，不利于互聯(lián)網(wǎng)醫(yī)療健康的發(fā)展。

1.3 電子處方隱私保護

電子處方不僅記錄著醫(yī)生給病人的醫(yī)療用藥記錄信息，還記載著病人諸如身高、體重等敏感的隱私信息。在醫(yī)生、藥企和病人共享過程中，如何保證病人的隱私信息不被泄露是電子處方設(shè)計又一大需求，在傳統(tǒng)的電子處方中，病人無法主動掌握自己的電子處方，因此隱私保護得不到妥善解決，常常會給病人造成不必要的麻煩。

2 區(qū)塊鏈技術(shù)

在完成了電子處方的需求分析的基礎(chǔ)上，介紹區(qū)塊鏈技術(shù)重要幾個概念和原理，最后設(shè)計一種整合區(qū)塊鏈技術(shù)優(yōu)勢，滿足需求的電子處方。

2.1 區(qū)塊鏈的區(qū)塊與鏈

區(qū)塊是區(qū)塊鏈的基本組成部分，它記錄了被創(chuàng)建期間區(qū)塊鏈中所有的交易記錄，并且會在區(qū)塊頭中記錄上一個區(qū)塊的地址，通過這種方式形成一種單向的鏈式結(jié)構(gòu)，即為區(qū)塊鏈。區(qū)塊的結(jié)構(gòu)如表1 所示。

表1 區(qū)塊結(jié)構(gòu)表

每個區(qū)塊都包括區(qū)塊頭、區(qū)塊大小、魔法數(shù)字、交易數(shù)量和交易5 個字段，其中交易字段記錄了具體的交易信息列表，魔法數(shù)字是一個固定值，區(qū)塊頭字段是對該區(qū)塊內(nèi)所有交易內(nèi)容的抽象，也是構(gòu)建區(qū)塊鏈的關(guān)鍵。區(qū)塊頭的結(jié)構(gòu)如表2 所示。

表2 區(qū)塊頭字段

區(qū)塊頭部中的hashPrevBlock 字段是構(gòu)成區(qū)塊鏈的關(guān)鍵，它始終指向上一個的區(qū)塊，使得所有的區(qū)塊能夠連接起來，形成單向的鏈式結(jié)構(gòu)，最終指向創(chuàng)世區(qū)塊。除了創(chuàng)世區(qū)塊之外，其他區(qū)塊的hashPrevBlock 字段都不能為空，否則該區(qū)塊就不能通過其他節(jié)點的驗證。區(qū)塊鏈的鏈式結(jié)構(gòu)如圖2 所示。

圖2 區(qū)塊鏈的鏈式結(jié)構(gòu)

2.2 區(qū)塊鏈的共識機制

區(qū)塊鏈擁有眾多分散的節(jié)點，節(jié)點往往分布在世界各地，且相互之間的通信存在著不同的延遲，因此需要采用一種算法來保證這些分散的節(jié)點之間區(qū)塊和鏈數(shù)據(jù)的一致性，這種算法被稱為共識機制[8]。不同的區(qū)塊鏈項目中，根據(jù)其不同的需求選擇了不同的共識機制，這些共識機制在安全性、效率、資源損耗等方面各不相同[9]。當(dāng)前主流的幾種共識機制，包括工作量證明、權(quán)益證明和委托權(quán)益證明機制。

2.3 區(qū)塊鏈的智能合約

智能合約是“執(zhí)行合約條款的計算機化交易協(xié)議”，最早是跨領(lǐng)域法律學(xué)者尼克·薩博（Nick Szabo）1995 年提出[10]，但是受限于當(dāng)時的技術(shù)，沒有可信化的執(zhí)行環(huán)境，而區(qū)塊鏈技術(shù)出現(xiàn)天然成為智能合約執(zhí)行環(huán)境并且賦予智能合約新的生命力，成為區(qū)塊鏈技術(shù)的核心構(gòu)成元素。區(qū)塊鏈因為智能合約的加入使得區(qū)塊鏈從原有金融交易拓展到社會方方面面，甚至撼動現(xiàn)有的生產(chǎn)生活狀態(tài)?；趨^(qū)塊鏈技術(shù)的智能合約是根據(jù)場景需要的，編寫程序化規(guī)則和邏輯，部署在區(qū)塊鏈上的共享程序代碼，具有區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)的一般特征，解決目前無需信任環(huán)境下安全可靠的交互。

3 基于區(qū)塊鏈技術(shù)的電子處方

通過前面的需求分析和區(qū)塊鏈技術(shù)的學(xué)習(xí)，本文設(shè)計和實現(xiàn)了基于區(qū)塊鏈技術(shù)的電子處方，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖3 所示。

該電子處方由醫(yī)院、藥企充當(dāng)聯(lián)盟鏈節(jié)點，負責(zé)區(qū)塊生成和鏈式結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)維護，而由政府機關(guān)扮演授權(quán)認證中心的角色，負責(zé)審核藥企和醫(yī)院的準入和合法性驗證。其電子處方流通過程如圖4 所示。

圖3 基于區(qū)塊鏈技術(shù)電子處方結(jié)構(gòu)圖

圖4 藥企、醫(yī)生和病人流通過程

系統(tǒng)主要功能具體實現(xiàn)如下：

圖5 病人簽名處方界面

4 結(jié)語

醫(yī)療健康發(fā)展在我國的新時代面臨前所未有的機遇和挑戰(zhàn)，解決好人民的醫(yī)療健康有利于更快更好實現(xiàn)中國偉大復(fù)興的中國夢且造福子孫后代。本文分析了電子處方在病人、醫(yī)生和藥企共享過程面臨的需求和區(qū)塊鏈的技術(shù)的基礎(chǔ)上，使用軟件工程設(shè)計的方法設(shè)計一種符合要求的電子處方，充分發(fā)揮區(qū)塊鏈技術(shù)的優(yōu)勢，相信不久的將來區(qū)塊鏈技術(shù)與其他實體有機的整合，加快傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的升級換代，為經(jīng)濟社會發(fā)展注入新的動力。