區(qū)塊鏈技術(shù)在醫(yī)聯(lián)體建設(shè)中的應(yīng)用探討*

黃敬英 范勤勤

(浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬邵逸夫醫(yī)院麻醉恢復(fù)室 杭州 310020) (上海海事大學(xué)物流研究中心 上海201306)

1 引言

醫(yī)療資源的配置和服務(wù)效率是醫(yī)改的關(guān)鍵問(wèn)題，而醫(yī)聯(lián)體的出現(xiàn)則是解決以上問(wèn)題的一種有效措施。其功能主要體現(xiàn)在以大型公立醫(yī)院的技術(shù)力量帶動(dòng)基層醫(yī)療衛(wèi)生能力提升和共同發(fā)展。一方面使各地醫(yī)療資源得到均衡；另一方面可以提高資源利用率，進(jìn)而大大提高服務(wù)質(zhì)量[1]和建立合理有序的就醫(yī)模式[2]，其核心職責(zé)是分級(jí)診療和信息共享。近幾年雖然大中型醫(yī)院的信息化[3-4]水平不斷提升，但是醫(yī)聯(lián)體內(nèi)各家醫(yī)療機(jī)構(gòu)的信息系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)互聯(lián)互通的并不多見。其根本，信息不共享和標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一[5]是以上問(wèn)題的一個(gè)主要根源。

區(qū)塊鏈技術(shù)是下一代云計(jì)算的雛形，有望像互聯(lián)網(wǎng)一樣徹底改變?nèi)祟惿鐣?huì)的生活和工作方式[6]。本文將探討區(qū)塊鏈技術(shù)在醫(yī)聯(lián)體中的應(yīng)用。

2 醫(yī)聯(lián)體

醫(yī)聯(lián)體是以一定區(qū)域內(nèi)大型綜合醫(yī)院為核心、聯(lián)合區(qū)域內(nèi)其他醫(yī)療機(jī)構(gòu)組成的醫(yī)療機(jī)構(gòu)聯(lián)合體[7]。長(zhǎng)期以來(lái)，看病難和看病貴等問(wèn)題一直阻礙我國(guó)衛(wèi)生事業(yè)的發(fā)展，而這些問(wèn)題是由醫(yī)療資源不平衡、使用效率低和醫(yī)療衛(wèi)生服務(wù)的碎片化等引起[8]。相關(guān)文獻(xiàn)[8]研究將我國(guó)醫(yī)聯(lián)體所面臨的主要問(wèn)題歸結(jié)如下：沒(méi)有統(tǒng)一的質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)；雙向轉(zhuǎn)診尚不規(guī)范；各醫(yī)療機(jī)構(gòu)之間的利益平衡機(jī)制和信息共享機(jī)制還尚未建立；患者醫(yī)療服務(wù)流程的整合還未實(shí)現(xiàn)。為有效解決以上問(wèn)題，國(guó)務(wù)院于2017年發(fā)布《關(guān)于推進(jìn)醫(yī)療聯(lián)合體建設(shè)和發(fā)展的指導(dǎo)意見》。該文件將醫(yī)聯(lián)體劃為醫(yī)療集團(tuán)、醫(yī)療共同體、專科聯(lián)盟和遠(yuǎn)程醫(yī)療協(xié)作網(wǎng)4大模式[9]。具體研究情況可參考相關(guān)文獻(xiàn)[10-14]。

3 區(qū)塊鏈

區(qū)塊鏈?zhǔn)荢atoshi Nakamoto[15]于2008年提出的一個(gè)電子現(xiàn)金系統(tǒng)，是比特幣系統(tǒng)的底層核心技術(shù)。按照時(shí)間順序?qū)?shù)據(jù)區(qū)塊以鏈的方式來(lái)組成數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)[16]區(qū)塊鏈結(jié)構(gòu)，見圖1。其被認(rèn)為是繼大型計(jì)算機(jī)、個(gè)人計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)社交之后的第5次顛覆式計(jì)算范式[17]。其核心價(jià)值在于去中心化、分布式存儲(chǔ)、可信任、安全可靠、透明等。區(qū)塊鏈技術(shù)的研究還處于起步階段，所以其基礎(chǔ)架構(gòu)模型還沒(méi)有被統(tǒng)一。本文采用的區(qū)塊鏈基礎(chǔ)架構(gòu)模型[6]，見圖2。區(qū)塊鏈技術(shù)利用分布式記賬和共識(shí)機(jī)制來(lái)解決中心化問(wèn)題。經(jīng)過(guò)幾年的快速發(fā)展，已經(jīng)被成功地應(yīng)用于金融、能源等領(lǐng)域。從目前發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，區(qū)塊鏈將會(huì)迸發(fā)更強(qiáng)的生命力。

圖1 區(qū)塊鏈結(jié)構(gòu)

圖2 區(qū)塊鏈基礎(chǔ)架構(gòu)模型

4 區(qū)塊鏈技術(shù)在醫(yī)聯(lián)體中的應(yīng)用

4.1 建立醫(yī)療大數(shù)據(jù)

醫(yī)聯(lián)體的一個(gè)重要特征是信息共享。從當(dāng)前情況來(lái)看，各個(gè)醫(yī)療機(jī)構(gòu)之間都建有各自的中心服務(wù)器，患者信息也被集中保存其中。患者數(shù)據(jù)不斷增長(zhǎng)，當(dāng)前由單個(gè)單位構(gòu)建數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的方式正面臨極大挑戰(zhàn)，為保存日益增多的數(shù)據(jù)，只能投入更多的資金來(lái)建立大型數(shù)據(jù)中心。這種模式有很大弊端：一是設(shè)備的重復(fù)投資造成很大資源浪費(fèi)。同時(shí)各個(gè)數(shù)據(jù)中心為保證自身安全會(huì)額外增加相關(guān)方面的投入，從而造成投資巨大。二是易受網(wǎng)絡(luò)攻擊，患者數(shù)據(jù)很可能被泄露，可靠性和安全性方面存在巨大問(wèn)題。使用區(qū)塊鏈來(lái)構(gòu)建醫(yī)療大數(shù)據(jù)會(huì)有以下優(yōu)勢(shì)：一是醫(yī)聯(lián)體無(wú)需再投入大量資金來(lái)投資硬件設(shè)備，大大節(jié)省投資成本。此外由于區(qū)塊鏈采用的是分布式賬本技術(shù)，所有患者數(shù)據(jù)都是被分散地保存在區(qū)塊鏈上的所有電腦等終端設(shè)備中[18]。任何一個(gè)醫(yī)療機(jī)構(gòu)都能查看所有患者信息。當(dāng)區(qū)塊鏈某個(gè)節(jié)點(diǎn)上的數(shù)據(jù)進(jìn)行更新后，其所有節(jié)點(diǎn)都會(huì)更新相應(yīng)數(shù)據(jù)。這極大避免各個(gè)醫(yī)療機(jī)構(gòu)資源的重復(fù)投資，進(jìn)而節(jié)約成本。二是區(qū)塊鏈上的數(shù)據(jù)都是被加密的，區(qū)塊內(nèi)部結(jié)構(gòu)[6]，見圖3。可以看出所有患者信息都會(huì)按照Merkle樹的結(jié)構(gòu)來(lái)保存。如果樹的最低端有Hash值發(fā)生改變，那么會(huì)導(dǎo)致該區(qū)塊的Hash值都發(fā)生變化。這使得該區(qū)塊從區(qū)塊鏈中斷開，從而得不到區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)的認(rèn)可。另外區(qū)塊鏈采取的是完全冗余結(jié)構(gòu)，若要篡改某個(gè)數(shù)據(jù)需對(duì)區(qū)塊鏈上所有數(shù)據(jù)都進(jìn)行修改，從理論上講這種情況發(fā)生概率極低。綜上所述，利用區(qū)塊鏈建立醫(yī)療大數(shù)據(jù)，不僅可以節(jié)約成本和資源，而且安全、可靠。

圖3 區(qū)塊內(nèi)部結(jié)構(gòu)

4.2 實(shí)現(xiàn)醫(yī)療責(zé)任終身制和決策科學(xué)化

只要患者或醫(yī)護(hù)人員的信息被記錄到區(qū)塊鏈中，那么這些信息將被永久保存，這意味著區(qū)塊鏈技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)醫(yī)療責(zé)任終身制，從而激勵(lì)醫(yī)護(hù)人員做好本職工作并努力提高自身水平。另外，因?yàn)槊總€(gè)區(qū)塊都有一個(gè)時(shí)間戳，所以患者治療信息將被完整記錄，具有很強(qiáng)的可追溯性和可驗(yàn)證性[19]，且不可被篡改。這為醫(yī)患問(wèn)題的解決提供便利，特別是在醫(yī)聯(lián)體中，患者的診斷或治療往往由不同醫(yī)療機(jī)構(gòu)完成，區(qū)塊鏈將會(huì)在治療責(zé)任認(rèn)定中發(fā)揮重要作用。除實(shí)現(xiàn)醫(yī)療責(zé)任終身制外，區(qū)塊鏈中還有智能合約機(jī)制，其運(yùn)作機(jī)理，見圖4，因此可以將當(dāng)前治療決策過(guò)程中大量專家經(jīng)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)執(zhí)行，進(jìn)而提高系統(tǒng)智能水平。另外，區(qū)塊鏈上還有自我維護(hù)節(jié)點(diǎn)的功能，按照共識(shí)機(jī)制來(lái)進(jìn)行。當(dāng)區(qū)塊鏈上有個(gè)別節(jié)點(diǎn)是被篡改或錯(cuò)誤的情況下，只要其他大多數(shù)節(jié)點(diǎn)是正確的，即區(qū)塊鏈能夠高效對(duì)區(qū)塊數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷，進(jìn)而達(dá)成共識(shí)。因此醫(yī)聯(lián)體可以利用區(qū)塊鏈來(lái)實(shí)現(xiàn)決策的科學(xué)化，從而大大提高醫(yī)護(hù)水平和能力，為患者提供更好的服務(wù)。

圖4 區(qū)塊鏈智能合約機(jī)制

4.3 構(gòu)建高效、透明的醫(yī)聯(lián)體平臺(tái)

對(duì)于醫(yī)聯(lián)體來(lái)說(shuō)，各家醫(yī)療機(jī)構(gòu)的信息能夠?qū)崿F(xiàn)高效率的互聯(lián)互通是基礎(chǔ)條件。區(qū)塊鏈具有數(shù)據(jù)共享能力，并且存儲(chǔ)的信息可通過(guò)公開密鑰、私有密鑰和數(shù)字簽名的使用來(lái)提升安全性，因此不同醫(yī)療機(jī)構(gòu)的醫(yī)護(hù)人員可以利用不同權(quán)限來(lái)獲知患者相應(yīng)信息，即患者信息在區(qū)塊鏈中是透明的。另外，區(qū)塊鏈還可以用于建立醫(yī)聯(lián)體內(nèi)各個(gè)醫(yī)療機(jī)構(gòu)雙向轉(zhuǎn)診通道，實(shí)現(xiàn)重病轉(zhuǎn)至大型公立醫(yī)院，慢病管理和康復(fù)期轉(zhuǎn)至中型醫(yī)院，而社區(qū)醫(yī)療機(jī)構(gòu)則承擔(dān)一些簡(jiǎn)單和常見的治療。區(qū)塊鏈不僅可以打通醫(yī)聯(lián)體內(nèi)各個(gè)醫(yī)療機(jī)構(gòu)的信息通道，而且可以實(shí)現(xiàn)患者信息的透明和高效對(duì)接。這不僅為患者提供高效的醫(yī)療服務(wù)，還能促進(jìn)醫(yī)療資源共享和醫(yī)療服務(wù)的均衡[13]。區(qū)塊鏈技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)患者信息共享和有效地避免患者在不同醫(yī)療機(jī)構(gòu)的重復(fù)檢查治療，不僅節(jié)約醫(yī)療資源，還減少患者就醫(yī)成本。通過(guò)區(qū)塊鏈技術(shù)能夠打造高效、透明的醫(yī)聯(lián)體平臺(tái)，基于區(qū)塊鏈技術(shù)的醫(yī)聯(lián)體平臺(tái)框架，見圖5。

圖5 基于區(qū)塊鏈技術(shù)的醫(yī)聯(lián)體平臺(tái)

4.4 醫(yī)療機(jī)構(gòu)認(rèn)證

為持續(xù)提高醫(yī)院醫(yī)療質(zhì)量，各家醫(yī)療機(jī)構(gòu)會(huì)被不同機(jī)構(gòu)評(píng)審或認(rèn)證，不僅包括國(guó)內(nèi)的評(píng)審，還包括國(guó)外的醫(yī)院評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，如美國(guó)的國(guó)際醫(yī)院管理標(biāo)準(zhǔn)和德國(guó)的醫(yī)療透明質(zhì)量管理與標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于這些評(píng)審，共同特點(diǎn)是耗時(shí)費(fèi)力且缺少來(lái)自患者的真實(shí)評(píng)價(jià)。特別是國(guó)內(nèi)評(píng)審，一方面評(píng)審內(nèi)容過(guò)于復(fù)雜，另一方面，評(píng)審過(guò)程往往涉及省和市級(jí)以上衛(wèi)生行政部門、地方政府等[20]。雖然國(guó)家和地方花費(fèi)大量時(shí)間和精力來(lái)提高醫(yī)院醫(yī)療和服務(wù)水平，但是醫(yī)院管理水平的直接感受者(即患者)卻無(wú)法參與其中的醫(yī)療機(jī)構(gòu)認(rèn)證。這會(huì)導(dǎo)致3個(gè)嚴(yán)重問(wèn)題：一是不排除有些醫(yī)院會(huì)抱僥幸心理和不認(rèn)真態(tài)度來(lái)應(yīng)對(duì)評(píng)審或認(rèn)證；二是導(dǎo)致評(píng)審機(jī)構(gòu)和醫(yī)療機(jī)構(gòu)關(guān)系不對(duì)等，從而引發(fā)雙方的不互信；三是由于評(píng)審或認(rèn)證的間隔時(shí)間較長(zhǎng)，所以中間環(huán)節(jié)是否存在問(wèn)題無(wú)從知曉。而區(qū)塊鏈具有數(shù)據(jù)不可篡改的特點(diǎn)，可以大大提高醫(yī)院信息的真實(shí)性和可信性。此外，如果區(qū)塊鏈環(huán)境下可以為評(píng)審或認(rèn)證部門在聯(lián)盟鏈或私有鏈上開設(shè)一個(gè)監(jiān)管節(jié)點(diǎn)，那么可以通過(guò)這個(gè)監(jiān)管節(jié)點(diǎn)來(lái)實(shí)時(shí)對(duì)各家醫(yī)院的醫(yī)療質(zhì)量和服務(wù)進(jìn)行監(jiān)控。因此通過(guò)區(qū)塊鏈技術(shù)來(lái)輔助醫(yī)院的評(píng)審或認(rèn)證工作具有廣闊發(fā)展前景。

5 區(qū)塊鏈技術(shù)在醫(yī)聯(lián)體應(yīng)用中的挑戰(zhàn)及對(duì)策

5.1 安全和隱私

雖然區(qū)塊鏈技術(shù)通過(guò)密碼學(xué)來(lái)保證信息安全，但也不是絕對(duì)安全和隱私的[21]。其原因主要來(lái)源于兩點(diǎn)：一是如果某個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)通過(guò)掌握51%的計(jì)算資源就有能力篡改或偽造數(shù)據(jù)，而在現(xiàn)實(shí)中很多機(jī)構(gòu)已經(jīng)具備這樣的計(jì)算能力。另外，隨著理論技術(shù)的不斷發(fā)展，原有算法很難保障以后不會(huì)被破解。二是區(qū)塊鏈技術(shù)能夠使數(shù)據(jù)透明化，因此患者信息很可能會(huì)被很多醫(yī)護(hù)人員看到，影響患者隱私保護(hù)。總的來(lái)說(shuō)雖然區(qū)塊鏈具有良好的安全性，但是當(dāng)用于醫(yī)聯(lián)體中仍會(huì)存在患者隱私泄露的風(fēng)險(xiǎn)。針對(duì)以上安全問(wèn)題，需研究更為安全和有效的共識(shí)機(jī)制。同時(shí)，通過(guò)加強(qiáng)對(duì)加密方法的研究，使其能夠更加有效地提高醫(yī)聯(lián)體區(qū)塊鏈的安全性，進(jìn)而解決區(qū)塊鏈安全問(wèn)題。另外，可使用多重簽名技術(shù)[22]和基于屬性的密碼訪問(wèn)控制技術(shù)來(lái)解決隱私保護(hù)問(wèn)題，從而起到有效保護(hù)患者隱私信息的作用。

5.2 效率和存儲(chǔ)

從目前的比特幣和以太坊區(qū)塊鏈來(lái)看，其每秒處理的交易有限。對(duì)于醫(yī)聯(lián)體來(lái)說(shuō)這樣的處理速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，極大影響區(qū)塊鏈和醫(yī)聯(lián)體系統(tǒng)的融合。因此提高處理量將是今后亟需解決的一個(gè)問(wèn)題。此外將所有信息以區(qū)塊鏈的形式存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中，必然會(huì)涉及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間的問(wèn)題。如果將區(qū)塊鏈和醫(yī)聯(lián)體相結(jié)合，隨著醫(yī)聯(lián)體內(nèi)醫(yī)療單位或患者數(shù)量的不斷增加，數(shù)據(jù)量將越來(lái)越大，導(dǎo)致數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間不足。針對(duì)區(qū)塊鏈效率問(wèn)題，可采用增加區(qū)塊大小、鏈下交易、閃電網(wǎng)絡(luò)、分片等方法來(lái)緩解，從而使得醫(yī)聯(lián)體區(qū)塊鏈的交易效率大大提升，提高其實(shí)時(shí)性。為解決區(qū)塊鏈存儲(chǔ)問(wèn)題，可與其他數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)技術(shù)相結(jié)合，如Wilkinsom等和McConaghy等[23-24]分別采用云存儲(chǔ)技術(shù)和巨鏈數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)解決數(shù)據(jù)存儲(chǔ)容量問(wèn)題。以上方法可為醫(yī)聯(lián)體區(qū)塊鏈的存儲(chǔ)問(wèn)題提供切實(shí)可行的解決方案。

5.3 推廣

目前區(qū)塊鏈技術(shù)的使用僅限于金融領(lǐng)域，并且區(qū)塊鏈本身還存在很多爭(zhēng)議。對(duì)于區(qū)塊鏈在醫(yī)聯(lián)體的應(yīng)用將會(huì)遇到以下問(wèn)題：一是認(rèn)識(shí)不足。由于區(qū)塊鏈技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用并不是非常成熟，如果將區(qū)塊鏈技術(shù)運(yùn)用到醫(yī)聯(lián)體中，不管是醫(yī)院管理者，還是相關(guān)部門更多地會(huì)持觀望態(tài)度，這樣會(huì)缺少推動(dòng)區(qū)塊鏈技術(shù)應(yīng)用的強(qiáng)大動(dòng)力。另外區(qū)塊鏈技術(shù)涉及共識(shí)機(jī)制和智能合約，而目前醫(yī)聯(lián)體本身就存在很多問(wèn)題，因此會(huì)影響管理決策者對(duì)區(qū)塊鏈技術(shù)的看法。所以需從國(guó)家、行業(yè)層面加以引導(dǎo)并制定相關(guān)政策法規(guī)來(lái)改變對(duì)區(qū)塊鏈的認(rèn)識(shí)。二是投資成本。為保證區(qū)塊鏈技術(shù)的可靠性，有必要開發(fā)一套高可靠性的系統(tǒng)，但同時(shí)會(huì)增加投資成本。由于目前各大中型醫(yī)療機(jī)構(gòu)都已投入大量資金來(lái)實(shí)現(xiàn)信息化，如果摒棄原有信息系統(tǒng)將會(huì)造成原有投資的浪費(fèi)。這導(dǎo)致在投資成本和收益上很難達(dá)到平衡。為解決投資成本問(wèn)題，可采用各個(gè)醫(yī)療機(jī)構(gòu)共同出資或政府與醫(yī)療機(jī)構(gòu)共同出資的方式來(lái)減少各個(gè)醫(yī)療機(jī)構(gòu)成本過(guò)高問(wèn)題。三是客戶體驗(yàn)。由于區(qū)塊鏈技術(shù)是一項(xiàng)新興事物，不管對(duì)于患者還是醫(yī)護(hù)人員，其可能引起部分人員體驗(yàn)的不適感。因此如何提高系統(tǒng)的體驗(yàn)效果顯得非常重要。為增強(qiáng)體驗(yàn)舒適感，首先要進(jìn)行深入調(diào)研，明確目標(biāo)。其次，由于醫(yī)療會(huì)涉及各個(gè)年齡段和不同層次的人群，因此需進(jìn)行統(tǒng)籌和個(gè)性化設(shè)計(jì)。最后，根據(jù)客戶意見及時(shí)對(duì)其進(jìn)行分析和解決。

6 結(jié)語(yǔ)

區(qū)塊鏈技術(shù)具有去中心化、可追溯、不可篡改和可編程等特點(diǎn)，將在各個(gè)領(lǐng)域帶來(lái)廣泛應(yīng)用。闡述如何將區(qū)塊鏈技術(shù)與醫(yī)聯(lián)體相結(jié)合，進(jìn)而打造更加智能、安全、可靠、可信的醫(yī)聯(lián)體平臺(tái)。分析區(qū)塊鏈在醫(yī)聯(lián)體應(yīng)用中可能會(huì)遇到的一些問(wèn)題和挑戰(zhàn)。可以預(yù)見雖然目前區(qū)塊鏈技術(shù)在醫(yī)聯(lián)體的應(yīng)用會(huì)受到不少約束，但其定將為我國(guó)醫(yī)聯(lián)體建設(shè)提供切實(shí)可行的幫助。