區塊鏈是借由密碼學串接并保護內容的串連交易記錄（又稱區塊）的現代技術模式。區塊鏈技術的核心在于降成本、提效率、優化產業誠信環境的需求，其作用主要集中表現為落地產業場景后帶來的價值增量。該文介紹了區塊鏈技術在醫療病歷信息保存與共享、區域醫療聯合體建設、保護患者敏感信息、提高行業透明度、藥品真偽追溯、改進醫療工作模式及有效提升醫療費用安全核算效能等醫療衛生數據方面的應用，并探討了區塊鏈技術在醫療衛生行業運用的現存問題，旨在為未來區塊鏈技術更好地應用于醫療衛生行業提供參考。
引用本文： 賀永超, 賈喜珍. 區塊鏈技術在醫療衛生行業的應用價值. 華西醫學, 2020, 35(12): 1531-1534. doi: 10.7507/1002-0179.201911054 復制
2016 年 12 月，國務院關于印發《“十三五”國家信息化規劃》[1]的通知中初次提及區塊鏈。截至目前，區塊鏈技術在中國已應用于金融、征信、產品溯源、版權交易、數字身份、電子證據等多個領域，產業已初成規模[2]。目前醫療衛生市場規模巨大，且呈逐年增長的態勢[3]，但同時該行業尤其是醫療數據領域也存在著數據收集缺乏統一標準、分類模糊、數據安全和隱私性難保證等問題[4]，如何優化醫療衛生行業數據管理成為當前急需解決的問題之一。近年來，隨著 5G 網絡、云技術、人工智能、虛擬現實/增強現實、物聯網、區塊鏈等技術在醫療衛生領域的逐步推廣與應用，醫療電子信息病歷、臨床診療系統、臨床護理決策系統等也取得了一定進展[5]，但這些新興技術在醫療衛生領域的應用仍有待進一步挖掘和完善。本文介紹了區塊鏈技術在醫療病歷信息保存與共享、區域醫療聯合體（醫聯體）建設、保護患者敏感信息、提高行業透明度、藥品真偽追溯、改進醫療工作模式及有效提升醫療費用安全核算效能方面的應用，并探討了區塊鏈技術在醫療衛生行業運用的現存問題，旨在為未來區塊鏈技術更好地應用于醫療衛生行業提供參考。
1 區塊鏈技術
1.1 區塊鏈技術的概念
區塊鏈數據錄入形式為條鏈，每一個條鏈被稱為區塊，用于維系累增的數字化交易項目[6]。所有區塊鏈都為分布式賬本模式[7]，每個錄入的節點都可拷貝取得 1 份相同數據的信息[8]。和以往的賬本模式不同，區塊鏈不存在可以二次寫入或去除交易的特別功能節點[9]。
1.2 區塊鏈技術的運行機制
1.2.1 密碼學原理
① 哈希算法：哈希算法并不單指某一種算法，而是一類加密算法的統稱。哈希算法最大的特征就是哈希函數的隱秘性。在哈希算法中寫入任何長度的字符串，就可以產出相應大小固定的輸出字符。在區塊鏈中，用哈希算法定位的區塊都具有特異型且不重復，被哈希算法定位的區塊，我們無法得知區塊內的信息。
② 非對稱性加密：非對稱性加密的核心在于加密和解密程序中采取了不同的密碼學技術，因此也被稱為公私鑰加密。在區塊鏈中，每一個鏈條上的節點都有一對一且唯一的公鑰和私鑰，如果用公鑰加密區塊，則需要用與其相對應的私鑰來解鎖[7-8]。
③ 默克爾樹（Merkle Tree）：默克爾樹被定義為數據存儲結構（圖 1），其具有快速歸納和大規模檢驗數據完好率的特征，為區塊鏈數據的不可篡改性提供了保障。我們只需知道根節點的哈希值（Hash），如果默克爾樹中的任何 1 個節點被篡改，則根節點的哈希值就不會匹配，與之對應的交易（Transaction）也就無法完成，這就達到了檢驗數據完整性的目的[7]。
圖1
默克爾樹
1.2.2 區塊鏈的核心性質
① 分布式：區塊鏈采取去中心化記賬的模式，即不需要依賴 1 個中心機構來負責記賬[10]。② 不可篡改和不可偽造：每 1 筆合法的交易都需要 1 把與之相對應的私鑰來進行解密，否則無法被其他節點哈希驗證，而且每 1 次交易都是可以追溯的[11]。每個區塊都存儲特定且唯一的信息，由于區塊鏈具有分布式的核心性質，大部分節點都是自成一體的，1 個節點想要成功地被惡意篡改，至少需要全網 51% 的算力基礎，然而 51% 的攻擊力量在現實中很難實現[12]。
2 醫療衛生行業數據管理現狀
2.1 醫療衛生數據化、標準化體系構建不完善
我國屬人口大國，醫療衛生信息龐大，數據收集歸納程序復雜，推廣較為困難，同時我國醫療衛生資源還存在著地域性差異，落后區域數據收集更成問題[13]。在我國現存的醫療衛生模式下，數據采集仍側重于患者檢查報告等數據，而對患者其他數據信息等級分類仍處于模糊狀態，如患者的用藥頻次、用藥類別以及用藥劑量等數據分級不明確，而且每個醫療機構都有自己的評判標準和治療體系，未能達成統一。
2.2 患者隱私及敏感問題信息存在泄露風險
信息技術的飛速發展在為醫療衛生行業帶來便捷的同時，也給網絡安全帶來了極大的危險因素[14]。雖然我國法律法規明確保障醫療健康領域的數據安全和隱私，但仍無法杜絕互聯網用戶盜取患者信息，使患者信息數據泄露風險加大，醫療衛生行業患者相關敏感問題的保護仍需加強[15]。
3 區塊鏈技術在醫療衛生行業中的應用
3.1 利于醫療病歷信息的保存與共享
區塊鏈技術具有數據信息存儲的強大功能，醫療衛生行業可以利用這一強大功能，運用到不準確和存在差異影響的醫療衛生數據記錄上[16]。運用區塊鏈技術建成的醫療病歷，能夠準確清晰地記錄患者生命體征、病情診斷、既往手術等信息數據，以及醫療診斷、治療措施、儀器設備使用情況等就醫信息，患者再次就醫時，接診醫療單位就可以從患者區塊鏈中提取有效信息，達到信息共享的目的，實現數據采集標準一體化。
3.2 促進醫聯體建設
迄今為止，我國各個地區都在積極探索醫聯體建設，已逐漸建立起了以區塊鏈為技術基礎的醫聯體大數據模式[17-18]。目前區塊鏈技術在我國醫療衛生數據體系中大致分 4 個實施模式：① 文字數據共享取得患者疾病相關文字資料，即患者的就醫診療過程、既往病史、檢查結果以及相關治療措施等文字數據信息都會記錄在區塊中以便共享；② 圖像數據共享取得患者疾病相關圖像資料，即通過特定的私鑰進入區塊導出該患者的疾病相關圖像資料等；③ 數據共享進行建模和臨床教學，即通過特定私鑰導出的患者相關資料可以利用到醫療試驗研究和臨床教學中；④ 數據共享進行輔助治療和健康咨詢，即在區塊鏈中，數據對特定的人群具有信息共享功能，可以進行全方位、多角度的討論，有利于提出更好的診療建議和進行健康教育。
3.3 保護患者敏感信息
網絡技術的迅猛發展在給人們帶來便利的同時，網絡信息安全需要得到重視[19]。特別是隨著人們物質生活的提高，對健康的需求不斷增強，隨之而來的是醫療衛生數據網絡愈發龐大，給患者敏感信息的隱私保護提出了更高的要求。區塊鏈技術具有分布式和不可篡改 2 個核心性質，決定了數據及系統的安全，可以極大限度防止數據被惡意篡改，而區塊鏈技術的非對稱性加密正好符合醫療衛生行業的需求。在區塊鏈中，每 1 個鏈條上的節點都有一對一且唯一的公鑰和私鑰，每 1 個節點代表 1 位患者，區塊就代表該患者的信息，如果用公鑰加密區塊，則必須用與其相對應的私鑰來解鎖。而醫護人員可以掌握部分私鑰，來查詢每個患者區塊里的有效信息，這樣既解決醫護人員提取有效信息的需要，又確保了患者敏感信息的隱私保護。
3.4 提高行業透明度
區塊鏈技術具有強大的密碼學運算方式和分布式以及不可篡改的特性，將患者在整個治療進程中的所有基本信息、檢查信息、醫療衛生措施、用藥信息、患者的身體營養狀況以及費用信息等均記錄在該患者所對應的區塊上。其他醫療機構可以根據特定的私鑰來提取相關有效信息，減少了患者與醫療機構不必要的糾紛[20]。在當前醫療環境下，醫療保險欺詐現象層出不窮，如何減少醫療保險欺詐成為了當前醫療行業共同面對的難題。如今利用區塊鏈技術，醫療保險行業可以從該患者的特定區塊鏈中提取相應的診療信息、費用明細等有效信息，這些信息都不可篡改[21]，從而提升了行業透明度，減少了灰色地帶和醫療保險欺詐的發生。
3.5 為藥品真偽追溯提供依據
藥品安全直接關系到人民的健康[22]，我國采用藥品電子監管碼進行藥品監管，但從藥品出廠到患者手中，過程追溯困難且混亂。且藥品高額的利潤和中間環節繁多復雜，這也為某些不法分子提供了可乘之機[23]。運用區塊鏈技術，將藥品生產的基本信息和每次交易的時間點記錄在區塊鏈上[24]，記錄真實且無法篡改，醫療機構和患者可以通過區塊鏈查詢到藥物的基礎信息，完成藥物真偽的追溯工作。
3.6 改進醫療工作模式，提升醫療質量
通過區塊鏈技術，由醫療團隊負責訪問、記錄和維護可穿戴設備的數據，將使醫療團隊可以更加確信數據的準確性和一致性，從而提高疾病的預防能力，并改善對患者的治療。醫療團隊能夠在不同的時間和采用不同的治療時，訪問到相應的醫療信息，在保證信息共享的前提下有效保護患者的隱私，同時也可以有效避免出現重復醫囑和進行無效的診療措施，合理減輕臨床醫療工作的復雜化和無用功，促進臨床醫療管理優化，提升醫療質量。區塊鏈還能夠推動醫療工作的線上和線下結合，提高醫療質量和工作效率。
3.7 有效提升醫療費用安全核算效能
當前醫療費用核算方式種類眾多且算法各異，存在現金支付效率低下且安全性較差等問題。區塊鏈技術的發展使得數字貨幣憑證（Token）和移動支付成為可能[25]。區塊鏈技術的哈希算法、默克爾樹原理和不可篡改性使數字貨幣憑證能夠在不同對象中間進行轉賬而不被二次利用；而區塊鏈技術的非對稱性加密特征能有效保護數字貨幣憑證所有者隱私不被侵犯[26]；區塊鏈技術的去中心化特性可以讓數字貨幣憑證交易不再依靠中心化機構介入，真正做到交易即結算，從而降低結算風險[27]，有效提升了醫療費用安全核算效能。
4 小結與展望
在我國，區塊鏈技術主要應用于金融、征信、產品溯源、版權交易、數字身份以及電子證據等領域，且處于起步階段，醫療衛生行業較少涉及。由于醫療衛生行業數據體系有其獨特的專業性和私密性，現存的經驗與條件使得區塊鏈技術在醫療衛生行業的引用和貼合存在困難。但隨著醫療衛生行業數據信息化的不斷發展和區塊鏈技術的持續推廣，相信未來區塊鏈技術將會成為醫療衛生行業一項強有力的工具。
2016 年 12 月，國務院關于印發《“十三五”國家信息化規劃》[1]的通知中初次提及區塊鏈。截至目前，區塊鏈技術在中國已應用于金融、征信、產品溯源、版權交易、數字身份、電子證據等多個領域，產業已初成規模[2]。目前醫療衛生市場規模巨大，且呈逐年增長的態勢[3]，但同時該行業尤其是醫療數據領域也存在著數據收集缺乏統一標準、分類模糊、數據安全和隱私性難保證等問題[4]，如何優化醫療衛生行業數據管理成為當前急需解決的問題之一。近年來，隨著 5G 網絡、云技術、人工智能、虛擬現實/增強現實、物聯網、區塊鏈等技術在醫療衛生領域的逐步推廣與應用，醫療電子信息病歷、臨床診療系統、臨床護理決策系統等也取得了一定進展[5]，但這些新興技術在醫療衛生領域的應用仍有待進一步挖掘和完善。本文介紹了區塊鏈技術在醫療病歷信息保存與共享、區域醫療聯合體（醫聯體）建設、保護患者敏感信息、提高行業透明度、藥品真偽追溯、改進醫療工作模式及有效提升醫療費用安全核算效能方面的應用，并探討了區塊鏈技術在醫療衛生行業運用的現存問題，旨在為未來區塊鏈技術更好地應用于醫療衛生行業提供參考。
1 區塊鏈技術
1.1 區塊鏈技術的概念
區塊鏈數據錄入形式為條鏈，每一個條鏈被稱為區塊，用于維系累增的數字化交易項目[6]。所有區塊鏈都為分布式賬本模式[7]，每個錄入的節點都可拷貝取得 1 份相同數據的信息[8]。和以往的賬本模式不同，區塊鏈不存在可以二次寫入或去除交易的特別功能節點[9]。
1.2 區塊鏈技術的運行機制
1.2.1 密碼學原理
① 哈希算法：哈希算法并不單指某一種算法，而是一類加密算法的統稱。哈希算法最大的特征就是哈希函數的隱秘性。在哈希算法中寫入任何長度的字符串，就可以產出相應大小固定的輸出字符。在區塊鏈中，用哈希算法定位的區塊都具有特異型且不重復，被哈希算法定位的區塊，我們無法得知區塊內的信息。
② 非對稱性加密：非對稱性加密的核心在于加密和解密程序中采取了不同的密碼學技術，因此也被稱為公私鑰加密。在區塊鏈中，每一個鏈條上的節點都有一對一且唯一的公鑰和私鑰，如果用公鑰加密區塊，則需要用與其相對應的私鑰來解鎖[7-8]。
③ 默克爾樹（Merkle Tree）：默克爾樹被定義為數據存儲結構（圖 1），其具有快速歸納和大規模檢驗數據完好率的特征，為區塊鏈數據的不可篡改性提供了保障。我們只需知道根節點的哈希值（Hash），如果默克爾樹中的任何 1 個節點被篡改，則根節點的哈希值就不會匹配，與之對應的交易（Transaction）也就無法完成，這就達到了檢驗數據完整性的目的[7]。
圖1
默克爾樹
1.2.2 區塊鏈的核心性質
① 分布式：區塊鏈采取去中心化記賬的模式，即不需要依賴 1 個中心機構來負責記賬[10]。② 不可篡改和不可偽造：每 1 筆合法的交易都需要 1 把與之相對應的私鑰來進行解密，否則無法被其他節點哈希驗證，而且每 1 次交易都是可以追溯的[11]。每個區塊都存儲特定且唯一的信息，由于區塊鏈具有分布式的核心性質，大部分節點都是自成一體的，1 個節點想要成功地被惡意篡改，至少需要全網 51% 的算力基礎，然而 51% 的攻擊力量在現實中很難實現[12]。
2 醫療衛生行業數據管理現狀
2.1 醫療衛生數據化、標準化體系構建不完善
我國屬人口大國，醫療衛生信息龐大，數據收集歸納程序復雜，推廣較為困難，同時我國醫療衛生資源還存在著地域性差異，落后區域數據收集更成問題[13]。在我國現存的醫療衛生模式下，數據采集仍側重于患者檢查報告等數據，而對患者其他數據信息等級分類仍處于模糊狀態，如患者的用藥頻次、用藥類別以及用藥劑量等數據分級不明確，而且每個醫療機構都有自己的評判標準和治療體系，未能達成統一。
2.2 患者隱私及敏感問題信息存在泄露風險
信息技術的飛速發展在為醫療衛生行業帶來便捷的同時，也給網絡安全帶來了極大的危險因素[14]。雖然我國法律法規明確保障醫療健康領域的數據安全和隱私，但仍無法杜絕互聯網用戶盜取患者信息，使患者信息數據泄露風險加大，醫療衛生行業患者相關敏感問題的保護仍需加強[15]。
3 區塊鏈技術在醫療衛生行業中的應用
3.1 利于醫療病歷信息的保存與共享
區塊鏈技術具有數據信息存儲的強大功能，醫療衛生行業可以利用這一強大功能，運用到不準確和存在差異影響的醫療衛生數據記錄上[16]。運用區塊鏈技術建成的醫療病歷，能夠準確清晰地記錄患者生命體征、病情診斷、既往手術等信息數據，以及醫療診斷、治療措施、儀器設備使用情況等就醫信息，患者再次就醫時，接診醫療單位就可以從患者區塊鏈中提取有效信息，達到信息共享的目的，實現數據采集標準一體化。
3.2 促進醫聯體建設
迄今為止，我國各個地區都在積極探索醫聯體建設，已逐漸建立起了以區塊鏈為技術基礎的醫聯體大數據模式[17-18]。目前區塊鏈技術在我國醫療衛生數據體系中大致分 4 個實施模式：① 文字數據共享取得患者疾病相關文字資料，即患者的就醫診療過程、既往病史、檢查結果以及相關治療措施等文字數據信息都會記錄在區塊中以便共享；② 圖像數據共享取得患者疾病相關圖像資料，即通過特定的私鑰進入區塊導出該患者的疾病相關圖像資料等；③ 數據共享進行建模和臨床教學，即通過特定私鑰導出的患者相關資料可以利用到醫療試驗研究和臨床教學中；④ 數據共享進行輔助治療和健康咨詢，即在區塊鏈中，數據對特定的人群具有信息共享功能，可以進行全方位、多角度的討論，有利于提出更好的診療建議和進行健康教育。
3.3 保護患者敏感信息
網絡技術的迅猛發展在給人們帶來便利的同時，網絡信息安全需要得到重視[19]。特別是隨著人們物質生活的提高，對健康的需求不斷增強，隨之而來的是醫療衛生數據網絡愈發龐大，給患者敏感信息的隱私保護提出了更高的要求。區塊鏈技術具有分布式和不可篡改 2 個核心性質，決定了數據及系統的安全，可以極大限度防止數據被惡意篡改，而區塊鏈技術的非對稱性加密正好符合醫療衛生行業的需求。在區塊鏈中，每 1 個鏈條上的節點都有一對一且唯一的公鑰和私鑰，每 1 個節點代表 1 位患者，區塊就代表該患者的信息，如果用公鑰加密區塊，則必須用與其相對應的私鑰來解鎖。而醫護人員可以掌握部分私鑰，來查詢每個患者區塊里的有效信息，這樣既解決醫護人員提取有效信息的需要，又確保了患者敏感信息的隱私保護。
3.4 提高行業透明度
區塊鏈技術具有強大的密碼學運算方式和分布式以及不可篡改的特性，將患者在整個治療進程中的所有基本信息、檢查信息、醫療衛生措施、用藥信息、患者的身體營養狀況以及費用信息等均記錄在該患者所對應的區塊上。其他醫療機構可以根據特定的私鑰來提取相關有效信息，減少了患者與醫療機構不必要的糾紛[20]。在當前醫療環境下，醫療保險欺詐現象層出不窮，如何減少醫療保險欺詐成為了當前醫療行業共同面對的難題。如今利用區塊鏈技術，醫療保險行業可以從該患者的特定區塊鏈中提取相應的診療信息、費用明細等有效信息，這些信息都不可篡改[21]，從而提升了行業透明度，減少了灰色地帶和醫療保險欺詐的發生。
3.5 為藥品真偽追溯提供依據
藥品安全直接關系到人民的健康[22]，我國采用藥品電子監管碼進行藥品監管，但從藥品出廠到患者手中，過程追溯困難且混亂。且藥品高額的利潤和中間環節繁多復雜，這也為某些不法分子提供了可乘之機[23]。運用區塊鏈技術，將藥品生產的基本信息和每次交易的時間點記錄在區塊鏈上[24]，記錄真實且無法篡改，醫療機構和患者可以通過區塊鏈查詢到藥物的基礎信息，完成藥物真偽的追溯工作。
3.6 改進醫療工作模式，提升醫療質量
通過區塊鏈技術，由醫療團隊負責訪問、記錄和維護可穿戴設備的數據，將使醫療團隊可以更加確信數據的準確性和一致性，從而提高疾病的預防能力，并改善對患者的治療。醫療團隊能夠在不同的時間和采用不同的治療時，訪問到相應的醫療信息，在保證信息共享的前提下有效保護患者的隱私，同時也可以有效避免出現重復醫囑和進行無效的診療措施，合理減輕臨床醫療工作的復雜化和無用功，促進臨床醫療管理優化，提升醫療質量。區塊鏈還能夠推動醫療工作的線上和線下結合，提高醫療質量和工作效率。
3.7 有效提升醫療費用安全核算效能
當前醫療費用核算方式種類眾多且算法各異，存在現金支付效率低下且安全性較差等問題。區塊鏈技術的發展使得數字貨幣憑證（Token）和移動支付成為可能[25]。區塊鏈技術的哈希算法、默克爾樹原理和不可篡改性使數字貨幣憑證能夠在不同對象中間進行轉賬而不被二次利用；而區塊鏈技術的非對稱性加密特征能有效保護數字貨幣憑證所有者隱私不被侵犯[26]；區塊鏈技術的去中心化特性可以讓數字貨幣憑證交易不再依靠中心化機構介入，真正做到交易即結算，從而降低結算風險[27]，有效提升了醫療費用安全核算效能。
4 小結與展望
在我國，區塊鏈技術主要應用于金融、征信、產品溯源、版權交易、數字身份以及電子證據等領域，且處于起步階段，醫療衛生行業較少涉及。由于醫療衛生行業數據體系有其獨特的專業性和私密性，現存的經驗與條件使得區塊鏈技術在醫療衛生行業的引用和貼合存在困難。但隨著醫療衛生行業數據信息化的不斷發展和區塊鏈技術的持續推廣，相信未來區塊鏈技術將會成為醫療衛生行業一項強有力的工具。
