特别专题——新技术﹒新应用﹒新探索基于区块链的异地分级诊疗应用研究
钟力炜① 陈诚② 宋佳薇＊ 郭书生②
摘 要 基于区块链的医疗机构异地分级诊疗是解决当前异地分级诊疗中存在的互联互通、隐私保护、业务协作问题的综合解决方案。阐述了异地分级诊疗平台建设中存在的问题，通过对当前异地分级诊疗平台建设的主要协作模式进行总结分析，设计了基于区块链技术异地医疗机构分级诊疗的系统，提出了基于区块链的医疗机构异地分级诊疗平台方案，对区块链技术应用于异地分级诊疗的前景进行了展望，为区块链技术的落地及相关研究提供了一定的借鉴意义。关键词 分级诊疗 区块链 隐私保护 区域协作 医联体Doi:10.3969/j.issn.1673-7571.2020.01.001[中图分类号] R319;TP315 [文献标识码] A
Research on the Application of Cross-regional Classified Diagnosis and Treatment Based on Blockchain / ZHONG li-wei, CHEN Cheng, SONG Jia-wei, et al//China Digital Medicine.-2020 15(01): 04 to 07
Abstract Blockchain based platform for cross-regional classified diagnosis and treatment is a comprehensive solution to solve the problems of interconnection, privacy protection and business collaboration existing in the current multi-level diagnosis and treatment. Expounded the problems existing in the construction of cross-regional classified diagnosis and treatment. Through the summary and analysis of the main collaboration modes of the current construction of cross-regional classified diagnosis and treatment platform, designed the system for cross-regional classified diagnosis and treatment, proposed a scheme of classified diagnosis and treatment platform. Looking to the future of the application of blockchain technology in cross-regional classified diagnosis and treatment. Provided some reference for the future application of blockchain and related research.
Keywords classified diagnosis and treatment, blockchain, privacy protection, regional cooperation, integrated care organization
Fund project Yangtze River Delta Science and Technology Joint Research Field Project of \"Science and Technology Innovation Action Plan\" of Shanghai in 2017-The Classified Diagnosis and Treatment Application Platform in Another Place for Medical Institutions in the Yangtze River Delta City Cluster (No. 17495810500)
Corresponding author WONDERS INFORMATION CO., LTD, Shanghai 201112, P.R.C.
1 医疗机构异地分级诊疗平台现状概述
以异地分级诊疗为代表的医疗机构跨区域协作是医改的重要目标，《“健康中国2030”规划纲要》中也作为完善医疗卫生服务体系、创新医疗卫生服务供给模式[1]的方式被提及。其中作为共享数据和整合资源的信息化平台起着尤为关键的作用。1.1 当前主要的医疗机构异地分级诊疗平台模式 医疗机构异地分级诊疗平
台主要解决了两个问题：一是互联互通，二是业务协作。基于此对医疗数据实现隐私保护，但是受制于医院系统的封闭性和安全性考虑，异地分级诊疗平台目前多以试点形式，缺少大范围应用
[2-3]
接；模式三，通过协作平台进行手动操作，但这给医生带来了很大的工作量。
1.1.2 业务协作模式 模式一：与医院业务流程衔接紧密，如纵向的分诊、转诊、会诊等；模式二：与医院业务流程衔接松散，如随访、健康管理、MDT，以及横向分诊、转诊、会诊等。1.2 医疗机构异地分级诊疗平台建设存在的问题
1.2.1 数据打通 跨区域的医疗数据共享
（图1）。
1.1.1 数据互通的模式 模式一，通过已有区域平台实现互联互通，但其依赖于区域平台的完备，受制于安全保护等因素；模式二，通过医院前置机与协作平台互联，需要每家医院对
基金项目：上海市2017年度“科技创新行动计划”长三角科技联合攻关领域项目-长三角城市群医疗机构异地分级诊疗应用平台（编号：17495810500）
＊通信作者：万达信息股份有限公司，201112，上海市闵行区联航路1518号①上海市第一人民医院，200080，上海市虹口区武进路85/86号 ②万达信息股份有限公司，201112，上海市闵行区联航路1518号
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（Ordering Service）、背书模块（Endorsing Peers）、区块提交模块（Committing Peers）等进行分离部署，使用户可以根据具体的业务场景替换模块，实现了模块的插件式管理（Plug-in/Plug-out），因此具有很好的可定制性、扩展性、保密性及有效性。3.2.2 智能合约 智能合约（Smart Contract）[5]是一套可编程的协议，无需人为介入即可自动运行。智能合约
图1 主要的医疗机构异地分级诊疗平台模式
和协作仍困难重重，即使通过区域平台也无法有效解决。
1.2.2 数据安全 分级诊疗平台因汇集多家医院的患者数据，在安全性方面提出了更多要求。
1.2.3 数据追溯 传统信息化手段，对电子病历、手术记录的修改难以取证。1.2.4 数据确权 数据权属问题使得一些医院对于参与分级诊疗平台顾虑重重。1.2.5 灵活性 无法满足匹配专科专病特点的跨层级、跨区域协作的灵活性要求。
层及区块链数据层组成[4]，如图2所示。应用层主要提供对业务方及管理方的API接口调用，并对接外部审计监管的需求；服务层主要包含对底层区块链网络的数据操作及相关的事务性管理；智能合约层[5]封装事先达成共识的业务逻辑代码，对智能合约进行安装、调试及升级操作等；通道层负责通道的创建和管理，通过通道的机制，实现不同业务数据的隔离和安全保障；区块链数据层则是各网络参与节点及CA节点的管理。3.2 关键技术
3.2.1 联盟链 受制于公链的匿名性、性能及场景等，系统采用Hyperledger Fabric
[6]
允许在没有第三方的情况下进行可信交易，这些交易可追踪且不可逆转。智能合约实施框架包含合约构建、合约触发、合约运行和合约评估，如图3。
Fabric的智能合约称为链码（Chaincode），分为系统链码和用户链码。系统链码用来实现系统层面的功能，用户链码实现用户的应用功能。链码被编译成一个独立的应用程序，运行于隔离的Docker容器中。3.2.3 权限控制 通过对称加密及非对称加密技术保证，拥有数字身份的用户通过私钥对链上信息做到绝对控制。如医生上链患者数据后，该患者的所属关系即与该医生的公钥锁定，对其医疗信息转移时，即是对其链上受密钥保护数据的权限转移，使用接收机构或医生的认证公钥加密，从而完成患者信息的授权，如图4。
2 研究目的
基于区块链的技术特点，探索应用区块链技术解决医疗机构异地分级诊疗平台存在的技术问题以及因此带来的平台应用范围有限、业务协作范围低等问题，从而为以长三角城市群等协作区域为代表的区域医疗协同提供有力支撑。
联盟链技术，其采用了高
度模块化的系统设计理念，将权限认证模块（MSP）、共识服务模块
3 基于区块链的医疗机构异地分级诊疗系统设计
基于区块链的医疗机构异地分级诊疗系统，利用区块链技术的可溯源、不可篡改和分布式记账的特性，实现医院数据独立存储，形成信息实时共享和互联互通，极大提高了医疗资源利用率。
3.1技术架构 该系统的技术架构主要由应用层、服务层、智能合约、通道
图2 技术架构
《中国数字医学》2020第15卷第1期 ·5
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特别专题——新技术﹒新应用﹒新探索图4 权限控制
图3 智能合约实施框架
3.2.4 隐私保护 医疗机构通过区块链技术组成医疗异地协作联盟，做到数据的实时共享和互联互通。鉴于患者基本信息及医疗就诊数据的敏感性，往往需要更高安全级的隐私保护技术，采用当前成熟的对称加密及非对称加密相结合的技术[7]，保证数据的安全和使用，如图5。
4 基于区块链的医疗机构异地分级诊疗平台方案
4.1 业务场景 基于区块链的医疗机构异地分级诊疗平台，由各参与医疗机构及监管部门发起，组成区域医疗协作联盟，根据事先达成的相关共识，签署医疗协作智能合约。
患者个人基本信息及医疗信息，由医疗机构或医生签名并加密后发起上链请求，在医疗联盟中达成共识后，记录在区块链账本。
患者产生异地转诊需求时，当前就诊医院打包患者电子病历及相关医疗影像数据，签名并加密后，发起转诊请求，区块链系统判定该请求合法，触发事先约定的合约规则，接诊医院接收到转诊请求后做相应处理。
监管部门需要对医疗协作联盟审计时，接入监管节点，查询医疗数据，对数据溯源并统计（图6）。
图5 加解密流程
图6 业务场景
4.2 功能设计 基于区块链的医疗机构异地分级诊疗平台设计是可嵌入到医
疗机构现有系统中，平台主要由医联体联盟盟主、医疗机构、科室、医生
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追溯、数据确权、灵活性问题。从而可以更加灵活地设计业务流程，实施业务监管。
但是需要注意的是当前区块链技术也存在一定的局限性。首先，高并发交易能力普遍不高；其次，当前区块链账本以单链结构为主，即所有的交易都只能顺序地被处理，可扩展性和容错性较差；第三，区块链上的数据呈现单边递增模式，随着时间推
图7 医疗机构异地分级诊疗平台
移，数据的存储压力也成为瓶颈。以上问题需要进一步研究完善。
参考文献
[1] \"健康中国2030\"规划纲要[EB/OL].(2016-10-25).http://www.gov.cn/zhengce/2016-10/25/content_5124174.htm.[2] 薛腾飞,傅群超,王枞,等.基于区块链的医疗数据共享模型研究[J].自动化学报,2017,43(9):1555-1562.
[3] 毕娅,周贝,冷凯君,等.基于双链架构的医药商业资源公有区块链[J].计算机科学,2018,45(2):40-47.
[4] 中国信息通信研究院可信区块
图8 主要功能及业务流程表1 传统方案与基于区块链方案对比
方案传统方案区块链
中心化是否
数据流通效率低效率高
数据确权无有
可溯源无有
数据安全可篡改不可篡改
链推进计划.区块链白皮书(2018)[EB/OL].(2018-09-05).http://www.caict.ac.cn/kxyj/qwfb/bps/201809/P020180905517892312190.pdf.
[5] WIKIPEDIA.Smart contract [EB/OL].(2019-02-18).https://en.wikipedia.org/wiki/Smart_contract.
[6] The Linux Foundation.fabric[EB/OL].(2018-07-04).https://github.com/hyperledger/fabr.
[7] Aono Y,Boyen X,Phong LT,et al. Key-private proxy re-encryption under LWE.In:Proceedings of the 2013 International Conference on Cryptology in India.Cham,Germany:Springer International Publishing,2013:1-18.
【收稿日期：2019-04-01】【修回日期：2019-07-15】
（责任编辑：肖婧婧）
及患者五大角色组成，不同的角色拥有不同的权限功能（图7）。平台主要功能及业务流程如图8所示。
4.3 方案效果 本方案同传统异地分级诊疗平台模式对比结果见表1。相对于传统方案，能明显提升数据安全性，保证数据的真实有效可溯源，提高异地分级诊疗的效率。
采用区块链技术，以模块化架构支撑的分布式账本解决方案平台，提供了很好的可定制性、扩展性及有效
性。本方案具有以下创新点和优势：智能合约的应用，提供更加灵活的业务设计和监管支持；采用成熟的对称加密及非对称加密相结合的隐私保护技术，确保了用户数据的权限；分布式共识账本的防篡改、可追溯。
5 结语
基于区块链的医疗机构异地分级诊疗平台有效解决了异地分级诊疗平台存在的数据打通、数据安全、数据
《中国数字医学》2020第15卷第1期 ·7
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