林 鑫，許鳳娟

(哈爾濱醫(yī)科大學附屬第一醫(yī)院,黑龍江 哈爾濱 150001)

病案是醫(yī)務人員記錄疾病診療過程的文件,它記錄了病人的病情變化、診療經(jīng)過及轉歸情況。病案不僅是臨床科學診斷、治療的基礎資料,也是醫(yī)學科學研究、臨床教學、醫(yī)院管理、醫(yī)療保險、民事訴訟的寶貴資料?；颊叱３Ｒ驗楦鞣N原因不在同一醫(yī)院就診，因此病案經(jīng)常會在醫(yī)院、保險機構、藥店、患者家屬等機構和個人之間傳播共享[1]。對于一些傳染病患者和慢性病患者來說，及時了解病史及既往就醫(yī)過程至關重要。目前，患者病案信息大多保存在其就診醫(yī)院中，但各個醫(yī)院之間的信息卻互不相通。由于大多數(shù)患者并不了解其既往診療的詳細過程，因此僅僅通過詢問患者所獲得的病史可能并不完整[2]。有一些患者通過打印紙質版病歷的方式提供診療記錄，但是這種方式也存在保存性差、可操作性差以及攜帶不便等問題。隨著云計算技術的普及和應用，一些醫(yī)療機構在云平臺上開放了患者的診療信息，但是，這樣的技術卻存在著安全漏洞，同時面臨個人隱私泄漏和數(shù)據(jù)丟失、篡改的風險。因此，急需新的技術和手段來管理和共享患者的病案信息。

1 區(qū)塊鏈的概述、特點及意義

中本聰自2008年以來以比特幣的方式向全世界介紹區(qū)塊鏈，一經(jīng)推出就受到了全社會的廣泛關注。目前區(qū)塊鏈技術已成功應用到不同領域，包括金融服務，公共管理，供應鏈管理，醫(yī)療保健等領域[3]。區(qū)塊鏈是一個分布式的數(shù)據(jù)庫，其中稱之為塊的數(shù)據(jù)元素連接在一起形成一條鏈，所以命名為區(qū)塊鏈。每個塊包括數(shù)據(jù)的內容以及時間，并且通過加密指針相互連接，使得數(shù)據(jù)無法被篡改，這也稱之為區(qū)塊鏈的不變性。新的塊可以添加到區(qū)塊鏈中，但是需要大多數(shù)節(jié)點通過驗證達成協(xié)議，實現(xiàn)集體維護，公開透明。由于不同的企業(yè)和用戶有著不同的需求，單一通用的區(qū)塊鏈網(wǎng)絡并不適應所有的行業(yè)。這就產生了不同的區(qū)塊鏈平臺，總體上這些平臺分為兩大類：無許可的區(qū)塊鏈(以Ethereum為代表)和許可區(qū)塊鏈(以Hyperledger為代表)。

2 區(qū)塊鏈的分類

2.1 非許可區(qū)塊鏈這些區(qū)塊鏈也稱為公共區(qū)塊鏈，允許任何人進行交易并以驗證者身份加入。這些區(qū)塊鏈上的數(shù)據(jù)是公開的，總賬的完整副本存儲在全球各地。這就是很難檢查或破解這些系統(tǒng)的原因保護用戶免受開發(fā)者的影響。在非許可區(qū)塊鏈中，程序開發(fā)者無權干涉用戶，所以區(qū)塊鏈可以保護使用他們開發(fā)程序的用戶。非許可區(qū)塊鏈訪問門檻低。任何擁有足夠技術能力的人都可以訪問非許可區(qū)塊鏈，只要有一臺能夠聯(lián)網(wǎng)的計算機就能夠滿足訪問的條件。所有數(shù)據(jù)默認公開。雖然所有關聯(lián)的參與者都隱藏自己的真實身份，但每個參與者可以看到所有的賬戶余額和其所有的交易活動。其中非許可區(qū)塊鏈的典型代表是比特幣區(qū)塊鏈。

2.2 許可區(qū)塊鏈這些區(qū)塊鏈也稱為私有區(qū)塊鏈，可以認為是封閉的生態(tài)系統(tǒng)，只有被允許訪問的人才能訪問。任何對驗證交易或查看網(wǎng)絡上的數(shù)據(jù)感興趣的人都需要獲得中央機構的批準。許可區(qū)塊鏈的交易速度比其他任何區(qū)塊鏈都快，這是因為即使是少量的節(jié)點也具有很高的信任度，不需要每個節(jié)都來驗證交易過程。許可區(qū)塊鏈使得在一個區(qū)塊鏈上的數(shù)據(jù)隱私政策完全一致，不用處理訪問權限，個人數(shù)據(jù)不會對網(wǎng)絡中的所有人公開。此外，許可區(qū)塊鏈上可以進行完全免費或非常廉價的交易，不需要節(jié)點之間的完全協(xié)議，負責交易的節(jié)點非常少。

3 區(qū)塊鏈技術在國內外病案管理中的發(fā)展現(xiàn)狀

3.1 國外發(fā)展現(xiàn)狀愛沙尼亞是為數(shù)不多的公民醫(yī)療記錄100 %在線的國家?？偛课挥诤商m的數(shù)據(jù)安全公司 Guardtime 與愛沙尼亞政府合作建立了一個基于區(qū)塊鏈的框架實現(xiàn)了超過一百萬患者病案信息的存儲和管理[4]，這是目前使用人數(shù)最多的區(qū)塊鏈病案平臺。麻省理工Azaria等利用以太坊區(qū)塊鏈，實現(xiàn)了一個醫(yī)療區(qū)塊鏈和大數(shù)據(jù)相結合的醫(yī)療信息共享平臺MedRec。瑞士公司開發(fā)的Healthbank的區(qū)塊鏈應用允許患者掌握自己的信息，包括訪問記錄、睡眠模式、心率、血糖濃度和其他的物聯(lián)網(wǎng)設備記錄信息都能夠都能夠被查詢并記錄到healthbank的區(qū)塊鏈上。德國Noser醫(yī)療和瑞士Netcetera最近已經(jīng)加入了Healthbank合作發(fā)展該公司的全球健康數(shù)據(jù)處理平臺。英國區(qū)塊鏈平臺Medicalchain與倫敦一家醫(yī)療機構達成合作。這也是英國首家使用區(qū)塊鏈技術和接受加密貨幣支付的醫(yī)療機構，旗下四家醫(yī)療中心將通過區(qū)塊鏈技術幫助患者記錄電子檔案，并提供遠程醫(yī)療服務。

3.2 國內發(fā)展現(xiàn)狀中國是最早承認區(qū)塊鏈技術潛力的主要國家之一。并將區(qū)塊鏈列入“十三五”規(guī)劃之中，在病案管理領域，薛騰飛[5]等利用改進的DPOS共識機制提出了一種醫(yī)療機構聯(lián)盟服務區(qū)群和審計聯(lián)盟服務器群相結合的醫(yī)療區(qū)塊鏈系統(tǒng)MDSM。張超[6]等設計了機遇實用拜占庭算法的區(qū)塊鏈系統(tǒng)，實現(xiàn)多系統(tǒng)共同維護與共享，并能夠防止醫(yī)療數(shù)據(jù)被篡改與泄漏。Shen[7]等設計了一個MedChain模型，該模型利用兩個分散的網(wǎng)絡，將數(shù)據(jù)分為可變部分和不可變部分，實現(xiàn)病案數(shù)據(jù)的靈活存儲和共享。2018年螞蟻金服和上海復旦大學附屬華山醫(yī)院合作推出全國首個區(qū)塊鏈電子處方，能夠解決醫(yī)院處方防篡改、復診患者拿著處方不遵醫(yī)囑在外面重復開藥等多個問題。在醫(yī)療信息共享和患者隱私保護等方面作出積極探索。依托騰訊區(qū)塊鏈，2019年上海第一人民醫(yī)院和安徽省立醫(yī)院率先上線區(qū)塊鏈電子病歷，完成聯(lián)盟電子卡的調通和開卡，制定了統(tǒng)一的電子病歷展現(xiàn)標準。同年，上海仁濟醫(yī)院通通過醫(yī)聯(lián)體平臺的區(qū)塊鏈技術，已初步實現(xiàn)了上海、寧波兩地電子病歷的共享。今年一月份，浙大邵逸夫醫(yī)院聯(lián)合數(shù)秦科技在電子病歷與科研平臺領域展開區(qū)塊鏈技術賦能項目合作，上線區(qū)塊鏈醫(yī)療應用，也是國內首個在省級三甲醫(yī)院全面落地推行的“區(qū)塊鏈+醫(yī)療”應用。

4 區(qū)塊鏈技術在病案管理中的應用現(xiàn)狀

4.1 互操作性由于不同的開發(fā)商可以使用不同的平臺和程序進行數(shù)據(jù)管理，因此制定行業(yè)統(tǒng)一標準很有必要，它可確保區(qū)塊鏈網(wǎng)絡之間的互操作性，有助于病歷的統(tǒng)一存儲和跨不同平臺之間的病案共享。但是，目前各大機構將重點放在原型開發(fā)和概念證明上，對于互操作性關注不足。Dagher等[8]曾提出一個Ancile框架，該框架依托Ethereum平臺，將病案的所有權和控制權交給數(shù)據(jù)擁有者，開發(fā)多種智能合約并采用代理重加密技術進一步保護病案隱私。Ahram等[9]也開發(fā)了類似的區(qū)塊鏈程序HealthChain，但是這個程序使用的是IBM的Hyperledger Fabric平臺。這兩個病案管理系統(tǒng)建立在不同的平臺上，如果沒有明確的標準就很難將患者的記錄在兩個平臺之間共享。因此，應加快制定統(tǒng)一標準，提高不同系統(tǒng)之間的互操作性，將病案管理系統(tǒng)設計的重點應該放在數(shù)據(jù)共享上。

4.2 安全性和隱私性通常來說，任何系統(tǒng)都存在安全隱患。因此，即使在區(qū)塊鏈中采取了最先進的加密技術，仍然存在潛在的安全漏洞。其中，最出名的是51 %攻擊[10]，也就是當區(qū)塊鏈中惡意節(jié)點超過51 %的時候，惡意節(jié)點可能通過分布式共識機制來修改區(qū)塊鏈上的數(shù)據(jù)，從而抹殺區(qū)塊鏈的不變性。此外，區(qū)塊鏈還容易出現(xiàn)潛在的數(shù)據(jù)泄露，由于區(qū)塊鏈中的信息訪問是通過私鑰進行的，如果私鑰被竊取，可能導致未經(jīng)授權的數(shù)據(jù)訪問；如果密鑰丟失，則數(shù)據(jù)信息將永遠無法訪問。同時，量子計算等未來技術的出現(xiàn)也令人擔憂，它將打破區(qū)塊鏈鎖依賴的現(xiàn)有加密技術。在隱私方面，區(qū)塊鏈犧牲保密性為代價促進透明度，盡管使用哈希值作為公共地址實現(xiàn)匿名，仍有可能通過連接與該患者相關的足夠數(shù)據(jù)在區(qū)塊鏈中識別患者身份。最后，犯罪組織對病案管理系統(tǒng)的惡意攻擊也是潛在的安全風險。鑒于醫(yī)療數(shù)據(jù)的敏感性，任何病案管理系統(tǒng)的可行性方案既要保證數(shù)據(jù)的完整性，又必須保護患者的隱私。針對上述安全性和隱私性問題，在設計基于區(qū)塊鏈的病案管理系統(tǒng)時需要精心設計。比如，使用許可區(qū)塊鏈替代公共區(qū)塊鏈，僅允許通過認證的參與者對數(shù)據(jù)進行訪問管理。這種方法可以有效解決51 %攻擊問題，因為惡意節(jié)點無法控制超過一半的授權節(jié)點。解決隱私性問題的方法是在區(qū)塊鏈上僅儲存加密指針，在區(qū)塊鏈外儲存真實數(shù)據(jù)，使用智能合約實現(xiàn)數(shù)據(jù)管理協(xié)議的自動化。此外，遵循嚴格的軟件開發(fā)過程，并在代碼編寫過程中應用所有已知的安全措施，也會遏制大多數(shù)的安全威脅。

4.3 可擴展性和運行速度可擴展性是指區(qū)塊鏈系統(tǒng)處理信息的能力。眾所周知，區(qū)塊鏈病案管理系統(tǒng)的擴展性一直是一個巨大挑戰(zhàn)。根據(jù)我國國情，病案管理數(shù)據(jù)量非常龐大，將大量的病案數(shù)據(jù)存儲在區(qū)塊鏈上會導致嚴重的系統(tǒng)性能下降，因此提高其可擴展性十分必要。此外，可擴展性問題直接關系到系統(tǒng)的處理速度，根據(jù)區(qū)塊鏈的協(xié)議規(guī)定，系統(tǒng)處理過程中會產生顯著的延遲，這就限制了系統(tǒng)的可擴展性。例如Ethereum區(qū)塊鏈[11]的驗證機制需要網(wǎng)絡中的所有節(jié)點參與確認，當數(shù)據(jù)量很大的情況下，系統(tǒng)會發(fā)生明顯的數(shù)據(jù)延遲。解決這一問題的方法是將區(qū)塊鏈用作病案數(shù)據(jù)的索引，僅包含少量數(shù)據(jù)，而完整的數(shù)據(jù)則存儲在區(qū)塊鏈之外，但這種解決方法舍棄了區(qū)塊鏈可以完整保存數(shù)據(jù)的優(yōu)勢。此外，在許可區(qū)塊鏈中使用少量的關鍵節(jié)點參與驗證來替代在公共區(qū)塊鏈中使用區(qū)域共識算法，也可以提高系統(tǒng)的運行速度。

4.4 實用性和易用性區(qū)塊鏈的病案管理系統(tǒng)將使病案信息的管理權從各大醫(yī)療機構轉移到患者身上，然而并不是所有的患者都擁有管理自己病案數(shù)據(jù)的能力，尤其是老人和小孩[12]，他們對于新技術的使用存在一定的滯后，目前這項技術只有在相關專業(yè)人員手中才能發(fā)揮作用。但是區(qū)塊鏈病案管理系統(tǒng)的本質是每個患者參與管理數(shù)據(jù)，這也是這一系統(tǒng)存在的價值，這項技術的復雜性將嚴重阻礙其發(fā)展。因此，開發(fā)商在開發(fā)平臺和程序時，應考慮系統(tǒng)的實用性和易用性，簡化操作流程，降低學習門檻。政府應對使用者加強相關知識的培訓，建立相應的激勵措施。

5 展望

綜上，區(qū)塊鏈技術有利于病案數(shù)據(jù)的共享，同時保證數(shù)據(jù)的完整性和患者的隱私，但是其在互操作性、安全性、隱私性等方面仍存在較大的不足。區(qū)塊鏈作為新興的事物必然存在一些缺陷，但是其帶來的積極影響是更深遠的。在未來區(qū)塊鏈技術與深度學習和其他新興的人工智能相結合，可能在病案管理中發(fā)揮更大的作用。