發布時間：2020-04-06所屬分類：醫學論文瀏覽：1次
摘 要： 【摘要】：區塊鏈技術是一種通過去中心化、高信任的方式來集體維護一個可靠數據庫的技術方案 ，是繼云計算、物聯網、大數據之后的一項顛覆性信息應用技術。其核心技術包括分布式賬本技術、非對稱加密算法以及智能合約等，具有去中心化、共識機制、可追溯性以
【摘要】：區塊鏈技術是一種通過去中心化、高信任的方式來集體維護一個可靠數據庫的技術方案 ，是繼云計算、物聯網、大數據之后的一項顛覆性信息應用技術。其核心技術包括分布式賬本技術、非對稱加密算法以及智能合約等，具有去中心化、共識機制、可追溯性以及高度信任等特征。區塊鏈技術作為比特幣的底層技術在金融和其他商業領域應用已日趨成熟，同時在醫療領域也具有較大的應用潛力，有助于推動醫療體系變革，醫療數據的安全共享和協作。借鑒金融領域區塊鏈應用的經驗，醫療領域的區塊鏈主要體現為七大應用模式，包括醫聯體、醫療去中心化、電子健康檔案、醫療器械追溯管理、可穿戴設備、醫院信息集成平臺以及保障信息安全等。鑒于醫療服務本身的高風險和復雜性，區塊鏈技術在醫療領域的應用存在運行推廣難、存儲空間有限以及其自身安全隱患可能面臨的數據隱私保護風險等挑戰。
【關鍵詞】：區塊鏈;醫療領域;去中心化;隱私保護;數據共享
區塊鏈技術( blockchain technology)是一^種被稱之為分布式賬本技術的互聯網數據庫技術[]，是繼云計算、物聯網、大數據之后的又一項顛覆性的應用技術 。它將許多已有跨領域的學科整合到一起，從而形成一種涉及數學、密碼學、計算機科學等領域的技術，是互聯網TCP/I P 比特的升級版[]。具有去中心化、高度信任、集體維護數據庫可靠性及分布式技術解決方案的特點[3]，最早應用于金融機構，未來將被拓展到健康醫療、供應鏈及資產管理等多個領域。
2 0 1 6年 ，美國、英國、日本等發達國家相繼將區塊鏈技術上升至國家戰略層面，成立了區塊鏈發展聯盟 。同年，區塊鏈首次被列入中國國務院《十三五” 國家信息化規劃》，將其確定為我國戰略性前沿技術。隨著區塊鏈技術的快速發展，醫療領域區塊鏈的研究備受關注。區塊鏈為醫療領域提供了集互通性、數據庫 、安全性等功能為一體的創新技術。國內首個醫療場景常州市合作醫聯體攜手阿里健康，成功將最前沿的區塊鏈技術應用于醫聯體底層技術架構體系中，并已實現當地部分醫療機構之間安全、可控的數據互聯互通，用低成本、高安全的方式，解決長期困擾醫療機構的“信息孤獨”和數據安全問題。
由于全人類幾乎人人都涉及的龐大個體數量及各個個體信息的個性化和動態分散分布特點，醫療健康領域有可能成為區塊鏈技術繼金融領域之后的第二大應用領域，具有巨大的應用潛力。文章在介紹區塊鏈技術的基本概念和技術原理的基礎上，分析區塊鏈應用對醫療實踐的啟示、建設思路與經驗，并提出其可能存在的問題和思考，以期推動區塊鏈技術在醫療領域的應用。
1 區塊鏈技術
1 . 1 區塊鏈的概念
區塊鏈(blockchain)技術由中本聰( satoshi nakamoto)于 2008年在密碼學郵件組發表的奠基性論文《比特幣：一種點對點電子現金系統》(Bitcoin: A P eer-to-PeerElectronicCashSystem)所首倡[4]，目前尚 未形成行業公認的定義。狹義的區塊鏈是一種按照時間順序將數據區塊以鏈條方式組合成特定數據結構 ，以密碼學方式保證不可篡改和不可偽造的去中心化共享總賬(decentralized shared ledger)，能夠安全存儲簡單的、有先后關系的、能在系統內驗證的數據。廣義的區塊鏈技術則是利用加密鏈式區塊結構來驗證與存儲數據、利用分布式節點共識算法生成和更新數據、利用自動化智能合約腳本代碼來編程和操作數據的一種全新的去中心化基礎架構與分布式計算范式[5]。2009年 ，中本聰將區塊鏈用于比特幣的構建。隨著比特幣的迅速普及，從比特幣中提煉而出的區塊鏈及其相關技術得到了各界廣泛關注。
1 . 2 區塊鏈的技術原理
區塊鏈是由一連串使用密碼學方法產生的數據塊組成的分布式賬簿系統。區 塊 鏈 包 括 “數 據 塊 ” (block)和“鏈接”(chain)。區塊是一種記錄交易的數據結構，交易記錄就是被驗證的轉賬或是挖礦記錄。每個數據塊包含系統中一定時間內全部加密的交流信息數據，用于驗證信息的有效性并生成次個區塊; 鏈接則指每一^區塊與下一^區塊間的鏈接關系，從而構成區塊鏈[]。一個區塊包含交易信息、前個區塊形成的哈希散列、隨機數等三個部分。交易雙方的私鑰、交易數量、電子貨幣數字簽名等組成交易信息，是區塊所承載的任務數據。數字簽名( digital signature)是一個可以證明所有權的數學機制，涉及哈希函數、發送者的公鑰、發送者的私鑰。它能確定消息確實是由發送方簽名、發出，并能確定消息的完整性;哈希散列 (Hash)是把任意長度的輸入經哈希算法變換成由字母和數字組成的固定長度的輸出，前一個區塊形成的哈希散列將區塊連接起來，實現過往交易的按順序排列 。隨機數(nonce)在密碼學中是一個只被使用一次的任意或非重復的隨機數值，在各類驗證協議的通信應用中確保驗證信息不被重復使用以對抗重放攻擊。它是交易達成的核心，是用來判斷是否完成了本區塊的驗證工作[7]。圖 1 為區塊和區塊鏈的組成示意
推薦閱讀：醫師論文怎么樣投稿
區塊鏈技術的核心是所有當前參與的節點共同維護交易及數據庫，交易是基于密碼學原理而不基于信任，使得任何達成一致的雙方，能夠直接進行支付交易而不需要第三方的參與。區塊鏈技術的交易過程和原理涉及到工作量POW(Proofofw ork)。工作量證明是依賴機器進行數學運算來獲取記賬權，工作量大小是通過計算符合某一個標準的比特幣區塊頭的哈希散列值來體現的，節點通過反復嘗試找到這個隨機數從而構建一個工作量證明機制。基于區塊鏈技術的交易過程和原理如圖 2 所示。新 交 易 是 A 要付款給B;該筆交易在網上表現為區塊，所 有 者 A 利用私鑰對前一次交易和下一位所有者B 簽署一個數字簽名并制作成交易單，B 以公鑰作為接收方地址;A 將交易單通過P2P 網絡廣播至全網比特幣就發送給了 B，每個節點都將收到的交易信息納入一個區塊中，該枚比特幣會即時顯示在比特幣錢包中，但直到區塊確認成功后才可用;各節點進行工作量證明的計算來決定誰可以驗證交易，由最快算出結果的節點來驗證交易，從而去獲得創建新區塊的權利，并爭取得到比特幣的獎勵;取得驗證權的節點將區塊通過P2P 網絡廣播給所有節點，向全網廣播該區塊記錄的所有蓋時間戳的交易，并由全網其他節點核對 ;全網其他節點核對該區塊記賬的正確性后在該合法區塊之后競爭下一個區塊，如此形成了一個合法記賬的區塊鏈，父易驗證完成。
1 . 3 區塊鏈技術的特征
區塊鏈是一種共享的分布式數據庫技術，具有去中心化( decentralized)、去 信 任 (trustless)、集體維護 (collectively maintained)、可 靠 數 據 庫 (reliabledatab a e )四個核心特征[]。去中心化是指整個網絡沒有中心化的硬件或管理機構，所有節點的權利和義務均等 ，其中任一節點停止工作都不會影響整體運作;去信任是指系統中數據庫和整個系統的運作是公幵、透明的，所有節點之間無需信任也能夠進行交易，在系統指定的規則和時間范圍內，節點之間無法欺騙其他 節點;集體維護是指系統是由其中所有具有維護功能的節點共同維護，所有人在系統中共同參與維護工作; 可靠數據庫是指系統中每個參與節點都擁有最新的完整的數據庫拷貝，修改單個節點的數據庫是無效的。因為系統會自動比較，認為最多次出現的相同數據記錄為真。參與系統中的節點越多和計算能力越強 ，該系統中的數據安全性就越高。區塊鏈技術的去信任和去中心化等關鍵特征，能夠有效解決全球共享經濟發展過程中存在的陌生人信任、信息不對稱、交易成本高等難題[9]。
1 . 4 區塊鏈技術的發展
區塊鏈科學研究所創始人梅蘭妮•斯萬(Melanie Swan)將區塊鏈技術分為區塊鏈 1.0、2 . 0和 3.0等三個發展階段[1°]。20 0 9年 至 2 0 1 6年是區塊鏈技術經歷 的 1.0時代，目前處于區塊鏈 2.0并正在向區塊鏈 3.0推進。被稱作狹義區塊鏈技術時代的區塊鏈 1.0 是數字貨幣領域的創新，如貨幣轉移、兌付和支付系統等。區塊鏈 2.0能夠實現更為高級、強大、復雜的功能，主要是合約方面的創新，如股票、證券的登記、期貨、貸款、清算結算等，它擴寬了區塊鏈技術的應用場景，被稱為區塊鏈的智能合約時代。區 塊 鏈 3.0將區塊鏈技術的去中心化和共識機制發展到更新的高度 、甚至影響人類意識形態的時代，包括健康、科學、文化和基于區塊鏈的司法、投票等[11]。
在醫療領域，區塊鏈技術可以幫助醫師、患者和研究人員快速安全地認證權限，實現自由的數據訪問和分享。因此，目前區塊鏈在醫療領域的應用和研究備受關注，世界上許多公司和研究機構均參與其中。 Healthcare Data Gateways就是一^個成功使用區塊鏈技術設計的使醫療健康系統更智能的數據共享架構[12]。該架構中，不僅患者可以輕松擁有、控制和分享自己的醫療健康數據，在引入安全多方計算的條件下 ，在保證患者隱私的同時，使不可信第三方也能夠對醫療健康數據進行處理。位 于 瑞 士 的 Healthbank 公司是全球數字健康的創新者，通過區塊鏈采用透明化的方式處理健康系統的事務，保證了健康數據存儲的絕對安全[3]。 Gem Health聯手飛利浦區塊鏈實驗室構建了一個包含區塊鏈的健康生態系統，使得醫療健康更加個性化和平民化，并推動了全球醫療一體化[14]。飛利浦醫療與Tierion公司新的科研項目，研究區塊鏈技術是否可以增加醫療健康產業中數據交換的價值。Bithealth機構研究如何采用區塊鏈記錄和認證全球的醫療健康數據。
1 . 5 區塊鏈的類型
區塊鏈技術根據實際應用場景和需求具有公共鏈 ( public blockchain)、聯盟鏈(consortiumblockchain) 和私有鏈(private blockchain)三種應用模式。公共鏈是完全去中心化的區塊鏈，無官方組織及管理機構，無中心服務器，參與的節點按照系統規則自由接入網絡 、不受控制，節點間基于共識機制幵展工作。公有區塊鏈是最早的區塊鏈，也是目前應用最廣泛的區塊鏈 ，其典型代表是比特幣。聯盟鏈則是部分去中心化的區塊鏈，由若干機構聯合發起，介于公有鏈和私有鏈之間，取舍兩者權利和義務的分配，并對分布式賬本的訪問做一定的訪問控制，適用于多個實體構成的組織或聯盟;私有鏈則是完全中心化的區塊鏈，其寫入權限由中心機構控制，讀取權限可視需求有選擇性地對外幵放[5]，適用于特定機構的內部數據管理與審計等。
醫院區塊鏈根據區塊鏈的類型分為公鏈、共同體區塊鏈和私鏈。圖 3 為醫院區塊鏈類型示意。公鏈是公司權益規范的面對個人的應用基礎鏈;共同體區塊鏈是區域內醫院應用，每家醫院都是一個節點;私鏈是院內面對醫院各科室內終端的應用鏈。
SCISSCIAHCI
