1.综述

大数据时代，尽管我们都从数据驱动型社会中受益，但头部企业集中大量的公共和私人组织个人和敏感信息。个人缺很少可以控制这些数据及其存储方式。近年来，个人隐私数据遭泄露或是肆意传播的新闻屡见不鲜，与医疗行业正规数据的匮乏形成鲜明对比。我们现在面对一个关键的问题：个性化和数据需求。对此，我们提出了“医疗数据资产化系统”，一个新兴的、去中心化的记录管理系统去处理电子医疗记录，搭建病人群体与医疗及科研机构之间数据的共享平台，赋予共享平台用户处置数据的权利。使用联盟链，利用其防篡改，可追溯等特性，实现医疗数据的资产化，将数据赋予资产的属性，并以此激励个人将医疗数据共享。让普通人能真正掌握自己的数据，同时可以此获利。基于本系统使医疗数据能够全流通，医院和科研机构获取样本数据更加便捷，数据更加丰富。对于疑难杂症乃至所有病症的医治都会有巨大帮助。

2.现有弊端

社会快速发展，每日新增医疗诊断信息几何增长，但同时由于各医疗系统的独立性，不同医院甚至不同科室的医生都不能共享这些医疗信息，造成了资源浪费，同时也加重了患者的成本负担。

对于某些疑难杂症，需要很多科室的专家进行集体会诊，甚至不同医院的医生进行同步会诊。但是由于各个医疗系统相对独立，很难做到医疗诊断信息共享。另外，专家会诊时候需要共享各种资料。如果患者到不同医院门诊，需要自行携带医疗诊断信息，从医学诊断角度上说，患者看不到，也不应该看到某些太过具体的医疗诊断信息，这就需要新接手的医生重新根据目前情况做出诊断，不仅增加了误诊的概率，还造成医疗资源的浪费，同时增加了患者的时间和精力投入。对于一些需要长期性治疗的患者，医生往往需要通过患者以往的治疗过程，用药习惯，开出针对性的诊疗方案，但由于各个医疗系统的隔离，医生只能通过患者带来的病历卡或者患者描述，来局部地了解患者诊疗过程，不能对患者整个治疗过程有个较为完整地把控。对于患者来说，在治疗期间，更换医生的成本比较高，进一步加大就医难度。

目前，所有的医疗信息系统都是以医疗机构为导向来进行管理和运营的。为保护患者隐私，除患者本人要求调出并查看自己的个人信息外，原则上不允许进行医疗机构以外的信息转移和共享，这种以医疗机构为导向的患者医疗信息管理系统必然会造成医疗数据分散在不同的医院，碎片化的医疗数据降低了医疗服务的质量。另一方面，医疗研究和人工智能领域对医疗信息的需求日益增加，可以供医学研究的数据却很少，而且数据的可靠性也很难得到保证。虽然每天都有大量的医疗数据产生，但是由于数据分散在不同的医疗机构，导致实际上只有小部分数据可用。

 2.2医疗信息易泄露

根据IBM Security的2020年数据泄露成本报告，2020年全球医疗数据泄露平均成本高达713万美元，这比去年增长了10%以上。而外媒Securityaffairs报道，德国漏洞分析和管理公司 Greenbone Networks 的专家发现，600个未受保护的服务器暴露于互联网，这些服务器包含大量医疗放射图像。其中，有超过7.37亿个放射图像，涉及 2000 多万人，影响到52个国家的患者。中国有14个未受保护的 PACS 服务器系统，泄露279000个数据记录。

医院就诊信息的泄露，不仅会造成患者的安全威胁、面临患者的法律诉讼、医疗机构的声誉受损，严重的话还会导致社会安全感下降。这些数据可被攻击者用于各种目的，包括发布个人姓名和图像来损害一个人的声誉；将数据与暗网其他数据连接起来，让网络钓鱼和社交工程更加有效；阅读并自动处理数据来搜索有价值的身份信息，例如社会安全号码用来盗用身份。

而这些信息泄露的根本原因还是对此信息的安置不够妥当，传统的储存方式容易出现一旦露出破绽便被不法分子“一锅端”的状况，而普通民众对此的防御意识不够，泄露的信息的情况容易发生，甚至被用于不正当用途。

 2.3医疗数据二次利用率有待提高

据有关材料显示，医院在各方面的数据二次利用率普遍偏低，各类数据资源整合、应用和关键指标分析展现为利用率相对最高的工作，利用率也不到百分之五十。在整体医疗的数据利用方面来看，三级医院对于数据二次利用工作的比例明显高于三级以下医院，而有半数以上的三级以下医院还未开展数据二次利用工作。在经济发展相对落后的地区，医疗数据的二次利用率更低。这就导致了病人在转诊时要花费更多的时间精力，医生也无法很好的将信息给利用起来，从而造成就诊过程中的资源浪费。

3.项目背景

在过去，个人的医疗记录属于医院，患者自己反而很难拿到，其他医院也无法利用这个数据进行研究，这无论对于个人还是对医学研究都不是好事。

在区块链技术兴起之后，一些统计学家和生物信息专家就在思考一件事：能否利用区块链中查看信息和验证信息分离的特点，把个人的医疗记录还给个人，然后让患者授权医生使用那些信息进行统计研究。这些医疗信息本身会加密，只有患者本人和被授权查看的医生才能打开查看，一般做研究的人看不到这些信息，但是在得到一定的使用授权后，可以通过提问的方式从个人的医疗记录中获得答案。根据斯坦福大学统计系和医学院教授王永雄院士（Wing Hung Wong）介绍，美国大部分医生愿意花钱查询他们之前接触不到的病例记录，每一次查询可以支付10-15美元。如果这件事能够做成，据估计，那些患有疑难杂症的病人一年可以收到1-2万美元的信息授权费用。这些钱可以帮助他们支付医药费以及部分医疗保险的费用。更重要的是，当那些疑难杂症患者的病例记录被大量医生查看后，有可能为他们找到医治的方法。据约翰霍普金斯大学生物医学工程系前系主任迈克尔·米勒教授（Michael Miller）也曾经说过，在美国，一些疑难杂症可能5年前在某家医院就有了有效医治的方法，但是其他医生却不知道，于是在遇到类似的病人之后束手无策。这是因为信息流通不畅，而医疗数据又涉及到人最隐私的信息，更加难以共享。如果能够通过区块链技术解决医疗信息的查询和验证问题，对于疑难病症乃至所有病症的医治都会有巨大的帮助。对于大部分的普通人来讲，他们的数据未必那么特殊，价值未必那么高，但仍然是有价值的，并且能够为自己带来利益。比如在进行更一般的大范围医学统计研究时，就会需要那些普通病患的信息数据。

新的商业模式在制约大公司使用数据的权力，同时将数据所有权交还给个人后，数据其实可以造福更多的人、更多的企业，只不过我们需要改变一下利用数据盈利的商业模式，通过区块链技术，将人们关系最密切但同时又往往忽视的数据，转化为看得见摸得着的利益。患者可以自主选择是否将自身的医疗数据上链共享，医疗数据需求方则可以购买数据的查阅和使用权利，以此方式能够获得相比于传统方式更加全面更加真实的数据，更有利于产出更加严谨科学的研究结果。

在基于区块链技术的电子病历系统中，各个医院的患者病历信息都存储在区块链病历系统中。患者通过自身的私钥对其病历数据进行加密，在患者进行授权的情况下，医院才有权对患者的病历信息进行修改、增加等操作，保证了患者数据信息的私密性。医院对数据信息的访问通过统一的客户端进行，实现了数据共享。由于区块链中采用了工作量机制或PBFT算法，其内部数据极难被篡改，有效地保证了患者病历信息的安全。患者还可以对其自身持有的私钥进行交易，这就将传统的电子病历信息转化为新型数字资产。

1.区块链技术概述

区块链是用分布式数据库识别、传播和记载信息的智能化对等网络。其分布式、对等节点的构造决定了其具有去中心化的特点。没有一个节点可以垄断网络中的大部分信息，分布式网络中的各个节点都可以获取网络中的全量数据。其智能化体现在能运行在网络各个节点中的智能合约，这些智能合约不受人为因素的控制，只执行既定的程序流程，这种智能合约的存在是区块链技术具有去信任特点的一个主要原因。而如工作量机制、PBFT算法等共识算法则是区块链网络数据安全的保证。区块链技术中使用到的密码学相关技术则保证了用户信息的私密性。区块链这种独特的数据存储机制还带来了数据的高可追溯性的优势。

区块链是一种分布式、去中心化的数据库，其中存储的是在参与者间共享的交易记录。它基于密码学原理而不是信任，它允许任何两个有交易意愿的部分进行直接交易而不必通过可信任的第三方。医疗健康领域对敏感数据的保护要求是非常严格的，区块链技术中隐私保护特性非常契合这一特点。而且由于区块链具有数据公开全网共享的特点，其可以用来解决当前医疗系统数据共享困难的问题。

图1 典型的区块链结构

图2 对于医疗数据储存的区块链结构

区块链的时间戳、Hash加密、用户的公私钥对、链式存储结构等技术和特点为数字资源的确权提供了基础。用户将要登记的数据用Hash加密算法进行加密，与其他操作数据打包，同时加上时间戳等信息形成区块数据。区块中数字资源登记操作有完整的记录时间，并用用户的私钥对数据进行签名。用户的私钥确认了用户的身份，时间戳记录了数字资源上链或在链上产生的时间，由此实现了数字资源在区块链的登记确权。若区块链的某一区块确权登记信息的被篡改，则该登记信息的Hash值就会发生改变，进而影响到当前区块的根Hash值。由区块的存储结构可知，当一个区块Hash值被篡改，所有的区块的Hash值都会随之改变，这样做的工作量巨大且不易实现，从而使区块链拥有了其不可篡改的特性，为数字资源的交易与侵权维权提供了保障。

2.用户数据存储方式与功能

由于大量的数字资源存在着较大的容量，若将这些数字资源全部通过区块链来存储传输，将会影响区块链的性能。本方案采取“元数据+云存储”的方案来解决上述问题，即将数字资源的元数据的Hash值存储在链上，而将数字资源的具体内容通过链下云存储的方式进行存储。链上用户通过元数据了解数字资源的基本信息，通过元数据相关的云存储来获取数字资源的具体内容。数字资源的基本存储方式如图所示。

图3 数字资源存储与利用方式

元数据主要是描述数据属性的信息，用来支持如指示存储位置、历史数据、资源查找、文件记录等功能。本文的数字资源元数据主要是通过在区块链上描述数据属性，让其他用户知悉相应的数字资源信息。参考都柏林描述性元数据核心元素集以及借鉴PREMIS保存性元数据设计思路，设计数字资源链上的元数据信息如下表所示

表1  数字资源元数据

图4 医疗数据块存储内容

基于本系统功能需求，医疗数据块于链代码中储存方式如以下表。

1.当前国内外同类课题研究水平概述

区块链技术发展经历了以比特币为代表虚拟货币的底层技术、在金融行业被广泛应用和不再局限于金融领域，可以为各行各业提供解决方案，包括促进医疗等领域的大规模协作三个阶段。

国外：

美国公布的十五大区块链论文中提到区块链技术解决方案可支持许多现有的医疗保健业务流程，为信息交流、病人跟踪、身份保证和验证，改善数据的完整性，并能够实现大规模的互操作性。关于在理赔过程中的改善，其论文提出：智能合约、区块链和其他技术可被组合成一个平台，急剧改进理赔过程，并改善所有利益相关者的医疗体验。苏格兰、美国、英国３国调查人员联合发布的医学领域调研报告显示仅2018年６月医疗领域就有40份与区块链相关的研究报告。此外区块链解决方案在医疗健康领域有数据管理、欺诈监测、公众健康监察并通过不同设备实现医疗物联网等多方面应用。

2016年６月美国公共卫生服务部向医疗卫生行业征集区块链技术应用研究报告，象征着美国卫生部门在区块链领域启动研究应用工作要求报告基于支撑虚拟货币的底层区块链技术，研究区块链技术满足医疗卫生行业应用需求的可行性并提出合理建议。

2017年1月美国食品药品监督管理局与沃森健康部门签署协议，主要内容是通过研究、开发和测试，在包括临床试验、医疗记录、基因组数据、来自移动可穿戴设备以及物联网的健康数据等公共卫生领域，探索区块链技术应用。同年FDA与IBM签署了一项研究计划，旨在通过区块链实现医疗健康数据的安全高效共享，进而打造一个去中心化并且可扩展的数据共享生态系统。

2017年5月萨里大学进行了“基于证据的医疗再分配合作模式”的研究课题，该项目基于区块链和深度学习等技术，整合可穿戴设备收集到的数据，为医疗健康数据提供安全可靠的存储和传播方式，是区块链在个性化医疗护理活动中的应用体现。英国区块链企业家曾创立利用区块链技术实现医疗数据的存储与发送的平台，患者通过平台可以接触到世界各地的医生，保险公司和药店可以获取更为准确的信息进而为消费者提供更及时的服务。

2018年美国５家规模最大的医疗卫生企业利用区块链系统收集与医疗服务提供者相关的统计数据。参与这项研究的还包括１个国家医疗测试实验室、１家医疗索赔处理机构以及两家保险公司。这标志着美国保险业在全行业层面推动共享医疗卫生数据。区块链技术在英国卫生医疗领域也被逐渐关注和研究。同年3月，Azaria等提出了MedRec方案,该方案利用区块链的特性以及POS共识机制进行身份管理和验证,确保了共享医疗数据的机密性。MedRec智能合约结构可作为“医疗目标和资源定位”的一个模型,使用公钥加密,并启用了来源和数据完整性的关键属性。9月，库马尔在2018 年 IEEE 第 20 届电子健康网络、应用和服务国际会议 (Healthcom) 上提出《医疗保健中的区块链利用：关键要求和挑战》，将区块链的特性应用于医疗保健领域，并对此提出要求，说明其具有巨大的挑战性。

2019年4月，亚美尼亚政府与Whise - Embleema签署了通过区块链实现数字医疗现代化的战略伙伴关系。

2020年，LI.J等人设计新的基于区块链的电子医疗纪录共享系统，解决了相互信任问题和电子医疗记录存储/共享安全问题。

2021年4月，Ejaz Muneeb等人发表文献《可信赖的低延迟数字医疗应用的区块链-边缘框架》在其中提出了利用整合边缘计算和区块链技术来为家中老年人提供方便、可靠和远程监测与援助，是根据区块链在去中心化、可追溯性、透明度和不变性方面提供许多关键特征，使所涉及的网络实体/医疗保健利益相关者所需的可信计算环境能够在它们之间安全地共享信息和资源的应用。

2022年3月1日， Johari Rahul等人对于专业的黑客和破解者对电子记录的频繁攻击问题，引出医院管理系统中患者电子病历( EMR )的安全至关重要，对此，他们从零开始开发了一个名为”Medichain”的BlockChain框架,该框架包含了一个BlockChain的所有基本功能,以保障患者的数据安全。

2022年3月22日，Lee Sejong等人发表《基于区块链的患者信息交换系统中的隐私保护：系统设计研究》

国内：

国内中投顾问在其发布的《2016-2020年区块链技术深度调研及投资前景预测报告》中将区块链技术在医疗领域的应用分为以下几个方面：电子健康病历、“DNA钱包”、药品防伪、蛋白质折叠2017年８月阿里健康宣布与常州市合作“医联体＋区块链”试点项目，将区块链技术应用于常州市医联体技术架构中，这是国内首个基于医疗场景实施的区块链解决方案。目前当地部分医疗机构之间可以实现安全可靠的数据交互，以低成本、高安全的区块链技术解决长期困扰医疗机构的信息孤岛和安全问题,据悉该技术首先在常州武进医院和郑陆镇卫生院落地，后续将逐步推进到常州天宁区医联体内所有三级医院和基层医院，形成快速部署的信息网络。

2019年9月，复旦大学附属华山医院携手蚂蚁金服，推出全国首个区块链电子处方。这个技术能解决医院里处方精准无误且不可篡改、复诊患者拿着处方在不遵医嘱在外面重复开药风险等多个问题。患者只需要点开小程序，在小程序上进行操作，就能做到线上看病，医生远程开好处方药，患者在家坐等送药上门。

2019年，上海仁济医院通过区块链初步实现异地电子病历共享，上海市人民医院与安徽省立医院共建区块链电子病历等。可以说，基于区块链的电子病历研究和应用创新非常活跃。

2020年，国家发改委把区块链技术明确为新型基础设施。在国家大力推动区块链基础技术研发、完善区块链生态链建设的重要时期，医疗行业应抓住区块链发展的机遇，加强医疗行业区块链技术的自主研发与创新，深度开发区块链技术的应用潜力，真正实现信息新技术为医疗行业发展保驾护航。同时，它以新发展理念为引领，以技术创新为驱动，以信息网络为基础，面向高质量发展需要，提供数字转型、智能升级、融合创新等服务的基础设施体系，为数据资产管理方面的研究提供了更具深远意义的新背景。

2021年，周正强等人将智能合约和密文策略属性加密技术相结合，实现具有时间维度的细粒度访问控制，进一步确保了医疗数据在共享时的安全。

2022年1月，国务院印发《“十四五”数字经济发展规划》，对数据要素作出专章部署，提出强化高质量数据要素供给、加快数据要素市场化流通、创新数据要素开发利用机制等重点任务举措，对于加快形成数据要素市场体系、促进数字经济高质量发展具有重要意义。

区块链技术也被探索应用于解决跨境贸易中的信任问题。2020年9月举行的首届“外滩大会”上，蚂蚁集团发布了基于蚂蚁链的跨境贸易和金融服务平台Trusple，拟以区块链技术解决中小企业跨境贸易信任问题。法国巴黎银行、花旗银行、星展银行、德意志银行、渣打银行成为Trusple首批五家合作伙伴。

国内学者近年来也做了多方面的研究和尝试，曹辉通过改进共识机制的算法和底层DMB模型，采用私有链和行业联盟链相结合的方式，初步实现了对脑卒中电子病历数据的安全存储，为医疗区块链更广泛的应用提供了实践经验。李晓璐创新性地提出一种无证书可截取签名方案(CL-CES),实现了对电子病历中敏感数据的截取功能，可以满足电子病历对于不可伪造性和保密性的安全需求。王旭通过对医疗数据进行结构化和标准化的预处理，构建医疗数据的关键字索引结构，对医疗数据和索引均进行加密。通过区块链网络共享密文，实现对医疗数据的安全访问，从应用层和交易层分别进行了隐私保护机制的研究与实现。

         2021年上半年，在线医疗需求进一步释放。从实验室到临床一线，从病原检测、流行病溯源、快速筛查到疫苗研发，从在线问诊、远程医疗到互联网医院，在线医疗打破时间、空间和地域等限制，持续推动我国医疗数字化发展进程。在政策利好和市场需求的共同推动下，各医疗平台流量迅速增长，行业迎来发展新阶段。

2.产业发展趋势与前景 

政策利好和技术进步推动我国在线医疗用户规模快速增长。截至2021年6月，我国在线医疗用户规模达2.39亿，较2020年12月增长2453万，占网民整体的23.7%。在政策方面，在线医疗相关规定进一步落实，从互联网医院到明确常见病、慢性病患者互联网问诊可进行医保报销，从网售药品到核心诊疗再到互联网医保，各地通过出台对应方案积极支持在线医疗全面发展，筑牢了在线医疗用户规模增长基础。

电子病历成为我国医院优先级最高的应用系统。根据2021年3月中国医院协会信息管理专业委员会发布的《中国医院信息化状况调查(2019-2020年度)》报告，有高达86.14%的医院将电子病历系统作为最重要的应用信息系统，远远高于其他任何系统，充分说明了医院已经对电子病历高度重视，并将其作为未来的重要工作。

 

医疗健康方面，医疗大数据成为 2019年大数据应用的热点方向。2018年7月颁布的《国家健康医疗大数据标准、安全和服务管理办法》为健康行业大数据服务指导了方向。电子病历、个性化诊疗、医疗知识图谱、临床决策支持系统、药品器械研发等成为行业热点。

区块链系统是一个面向大众全面开放的系统，并且是利用专业的计算机技术开发的系统，在这个系统中存储的所有数据都是开放的，面向世界上全部人员都是公开的，无论在哪个国家、哪个区域的人都可以随时根据自己的需求在公共连接上查询和用区块链系统中的所有数据。由此看来，区块链系统有着很高的透明度，我们可以充分利用区块链这一技术积极推进档案信息化的共建共享，方便患者和医院的需求，能够使区块链技术更好地服务于大众，建立公开透明的信息化数据时代。我们利用区块链技术存储的数据是不可更改和具有不可逆性。区块链技术在存储数据时是对信息、序列、时间等进行同时叠加记录，把他们在同一时间存储于不同的分中心，所有数据一旦被存储就无法更改和可逆。换言之，就要只要把数据信息放到区块链系统中，这些信息就永久有效地被存储，一般是不会被轻易修改，如果想要修改，就需要有技术人员可以将系统中超过一半以上的链节点全部进行有效地控制，但是能够做到这一点是非常困难的。由此可见，区块链将会发挥更好的信息保护作用，并且区块链的存在将使数字资产化真正具有可实施性。

新的时代，新的机遇。我们也看到，大数据与5G、人工智能、区块链等新一代信息技术的融合发展日益紧密。特别是区块链技术，一方面区块链可以在一定程度上解决数据确权难、数据孤岛严重、数据垄断等“先天病”，另一方面隐私计算技术等大数据技术也反过来促进了区块链技术的完善。在新一代信息技术的共同作用下，中国的数字经济正向着更加互信、共享、均衡的方向发展，数据的“生产关系”正在进一步重塑。

在技术方面,深度学习技术作为人工智能的核心技术之一，在语音识别、视觉识别和目标检测等诸多医学研究方向都取得了较好的实践成果，我国医疗数据大且丰富多样的样本库，也为人工智能不断训练及算法打磨提供了广泛数据集;同时，5G网络的加速建设，将给国内医疗大数据产业链带来颠覆性变革，为在线医疗提供可持续性的保障。

1.创新点

  1.1有效将用户使用权与数据所有权分离

在数据的所有权和使用权严格分开之后，利用区块链或者其他技术，数据的所有者可以将自己的数据放在现有的大数据平台上，但是此时那些平台公司在没有得到授权时，是无法解读和使用数据的。

这些数据平台公司，可以通过免费提供存储和其他服务换取用户数据的使用权。而对于第三方公司，如果想使用数据，则要向用户付费。注意，这里只是提供了数据的使用权，不是给第三方拷贝一份数据。

为了方便理解这种新的利益分配方式，我们不妨对比一下银行的例子。

客户把1万元存入银行，银行以贷款的方式提供给第三方使用，第三方就需要向该客户支付利息（实际上客户在银行存款获得的利息就来源于此）。而银行从中间赚取一个存款利息和贷款利息的差值，作为银行替客户管理钱财的成本和自己的利润。

假如我们把数据公司A看成是一个银行。用户的数据放在它的上面，它使用了该数据获得了收益，每年应该付给用户的收益是500元，但由于它帮用户保管了数据，该用户需要向它付300元的服务费用，那么最后它还是需要付给用户200元，这是它使用该用户的信息所要付的授权费用。

如果B公司也想使用该用户的数据，可以和A公司接洽，由A公司来做中间人。B公司同样要付给用户费用，比如每年300元，中间人A公司可能从中收取100元，于是用户得到200元的收益，有点像用户存在A公司的数据产生的利息。当然，因为用户是数据的所有者，用户也可以选择拒绝给第三方使用。如果C公司也想使用该用户存在A公司的数据，那么该用户又能获得每年200元的收益。

这样，用户的数据的价值就可以通过价格体现出来。同时，一个人在互联网上的活动越多，积累的数据量越大，他的数据可能就越值钱，收益也越大。区块链让每个人在平等的节点上管理自己的数据与信息，而且年限越长样本越优质。而不是像今天这样，一个人买东西越多，反而越有可能受到价格歧视，譬如各种大数据杀熟，苹果手机打车费用高的事件。

  1.2赋予数据以资产的属性

作为一种由多个互不信任的节点共同维护一个全局状态的新型数据库，区块链具有数据可追溯、数据高安全性以及数据防篡改等优点，可以解决数据安全存储以及多方不互信情况下数据共享的问题，非常适用于数据资产管理。

当前区块链主要被应用于数据资产管理的数据安全共享方面。本项目提出了基于区块链技术对医疗数据资产进行确权与共享的方法。通过让平台将用户的数据真正交还给用户，赋予共享平台用户处置数据的权利，有效打破了“数据孤岛”，解决了共享数据收集和共享数据应用面临的困境，实现了共享经济有序、稳定发展，为解决共享经济领域的诸多争议提供了解决办法。针对医疗数据资产缺乏有效流通，阻碍医疗数据共享及高效使用等问题，保护数据安全，运用区块链技术推动我国医疗系统的进步等。通过将区块链技术与医疗数据结合，可有效地解决各医院医疗数据间独立不相关及“数据孤岛”的困境，帮助医疗服务平台更好地进行信息化转型。

2.项目特色

2.1 技术特色

在基于区块链的数据资产管理新模式中，不是只应用了区块链体系中的某一层或某几层，而是对区块链体系中的网络层、共识层、数据层、智能合约层以及应用层多层次进行结合，并分别对其进行优化，具体框架如下图所示。在网络层和共识层，通过节点权限分级以及自定义共识机制实现数据安全共享；在数据层，通过优化存储结构和查询方式（如建立有效索引）提高数据查询效率，通过日志数据上链保证数据可溯源，通过使用加密算法加密数据来保证隐私性；在智能合约层，通过使用智能合约程序段实现部分数据自动化管理；在应用层，通过加密交易信息提高用户敏感信息的安全性。

传统区块链的网络层和共识层的作用是保证区块链网络中各个节点通过共识算法维护完整副本的一致性，只有恶意节点的算力达到总算力的一半以上，才有可能修改存储在区块链中的数据，因此区块链具有数据安全共享的特性。在传统区块链中，网络层使用的是点对点（peer to peer，P2P）网络，而在数据资产管理场景中，数据资产拥有者、数据资产被分享者、区块链网络参与者以及区块链管理者在区块链网络中的权限并不相同。区块链管理者负责管理整个区块链，适合作为拥有最高权限的超级节点。而数据资产拥有者、数据资产被分享者仅对自己参与的数据资产有访问权限，可以通过信息加密对访问权限进行控制，因此数据资产拥有者和数据资产被分享者在网络层不需要享受更高的权限。而区块链网络参与者属于在区块链网络中还未进行动作的节点。因此将这3种节点作为参与区块链网络的普通节点即可。在基于区块链的数据资产管理新模式中，在设置P2P网络的同时，在网络层模仿传统数据库对节点进行权限分级，设置超级节点和普通节点两种节点类型。超级节点由官方掌控，负责对区块链网络进行管理，保证数据资产共享的安全与合法。有共享数据资产需求的用户包括数据资产拥有者、数据资产被分享者、区块链网络参与者，他们可以作为普通节点加入网络，普通节点被超级节点管理，普通节点之间是平等的。在传统区块链中，公有链一般采用基于工作量证明或股权证明的共识机制，而私有链或联盟链一般采用实用拜占庭容错（practical Byzantine fault tolerance，PBFT）等共识机制，其实质是保证所有节点的一致性，同时也在一定程度上避免了恶意节点对区块链网络的破坏。这些共识机制虽然保证了节点的一致性，但是很大程度上牺牲了数据上链的效率，不适用于数据资产管理的应用场景。因此，在基于区块链的数据资产管理新模式中的共识层，官方可以在创建区块链平台的初期设计自定义的共识机制，以满足数据资产管理的需求。例如，由于超级节点由区块链管理者掌握，能保证其身份的安全，因此在数据上链过程中由超级节点对上传的数据进行验证，然后将通过验证的数据打包成块，并广播通知各普通节点，各普通节点收到消息后同步至本地的数据副本。

传统区块链的智能合约层可以保证在没有人为参与的情况下进行可信操作，这些操作可追踪且不可逆转，从而保证了区块链的自动化属性。在数据资产管理新模式中，官方可以通过网络中的超级节点利用由自动化脚本代码组成的智能合约来制定共享交易规则，进行身份审查和数据校验，从而保证数据资产共享交易的合法性。而用户可以通过普通节点利用智能合约进行数据资产自动化管理，也可以利用智能合约实现与其他用户的自动化数据资产共享。在传统区块链中，智能合约部署方式被作为一种特殊的交易上链。与之类似，在基于区块链的数据资产管理新模式中，超级节点可以将其发布的智能合约打包成区块后上传至区块链上进行部署，而普通节点的合约需要经过超级节点的验证后才能上链部署。

基于区块链的数据资产管理与基于区块链的医疗数据管理以及金融数据管理不同。在医疗数据管理和金融数据管理中，部分关键数据上链即可，因此可以使用链上链下的存储结构，链上存储关键数据，链下使用数据库存储其他数据。然而，数据资产是从数据中提取出的具有价值的部分，所有数据资产都应该作为关键数据上链，为了保证链上数据查询的效率，优化存储结构和查询方式非常必要。

2.2方案特色

其一，医疗数据的管理与使用，从来不是一个单纯的技术问题，在本方案中，我们让患者自我决策是否愿意出售个人数据换取医疗资金，赋予用户在允许范围内对数据最大的处置权限，并从中规避棘手的患者隐私问题。

而对于个人隐私和医疗机构管理问题，想实现医疗数据共享存在两个主要矛盾。患者不信任本系统，对于系统是否把自身数据的内容盗用或者对于“数据本身”是否被合理上传不信任；医疗机构不信任系统，对于系统所提供的数据是否真实有效，或者来源无法明确。

对此，我们采用双信任挂钩的机制。目前来看医疗数据的主要产出地就是医疗机构，用户选择在医疗机构就医并给予个人信息查看的权利，这是用户对医疗机构的信任。其次，对于产出于本医院的数据，医院是可以且必须对数据的真实性负责，而经过医院认证的数据同样是被其他医院所认可的，这是医疗机构与医疗机构的信任。基于双方的信任，我们提出以下方案，来解决当前的难点。

首先，系统给予用户自由选择使用的权利，用户可以选择是否将数据上传，出售，数据上传的过程则由医疗机构监管，在数据被上传加密后，解密所需要的私钥则由用户自主保存，将数据的所有权利都交还给用户。其次，系统则与医疗机构签署合约，用户数据直接在医疗机构本地进行上传，上传同时对数据打上医疗机构的标记证明数据的来源及可靠性，同样的，系统提供给医疗机构数据时也只会提供经过标记认证的数据。以此来达到让用户信任系统，可以放心将自身的数据上传，让医疗机构信任系统，放心的使用系统提供的数据。

其二，调查发现，过去一年，罕见病患者治疗花费均值高达约 67000 元，罕见病的治疗确实给患者家庭带来不小经济负担。目前 95%的罕见病没有治疗方法。罕见病患者面临着确诊难、用药难、费用贵等多重困境。对罕见病患者来说，最重要的就是实现病有所医、医有所药、药有所保。例如血友病是一种罕见病，患者的血液中缺少一种凝血因子，需要经常反复注射凝血因子，才能保证其正常的凝血功能。

三保合一以后，血友病门诊患者的治疗费用大约平均能报销 70%-75%，病人自己承担 25%左右，但是在日常诊疗中发现，有些病人连这 25%也无法承担。对于血友病患者来说，一旦患病就要终生用药，医药费用毫无疑问是一笔不小的负担。血友病患者每年在医保报销后，仍需自付数万元费用，对于一些患者来说，仍然压力很大。在罕见病群体中，还有一些患者并不能和血友病患者一样享受医保报销。比如说戈谢病、庞贝病等罕见病患者，一年的治疗费用甚至超过上百万，但却还没有纳入医保。

目前针对罕见病的诊疗技术不够完善，医疗费用昂贵，以及针对罕见病的药品种类不全，药价颇高，均导致罕见病患者的生活情况十分不乐观。但反过来说，罕见病例具有资产价值高、数据用途明晰、交易机制简单等特点，采用该系统后，患者将个人患病数据授权医院和科研机构后，不但可以获取一定的授权费用用来减免医药费，从而改善罕见病患者的治疗经济压力，而且科研机构将得到更丰富、真实的研究数据，能够更加高效研究病症，提高诊疗技术，对罕见病患者的医治有巨大帮助。

1.技术路线

本系统基于中央服务器和节点服务器架构。中央服务器负责接入节点服务器，保证各个节点服务器的数据一致性，并为同步节点服务器的区块链数据提供支持服务。各个节点服务器接入中央服务器，向中央服务器发送区块链增加消息，然后由中央服务器广播到各个节点服务器，以此达到同步的目的。由于传统服务器所拥有的广播机制局限性，所有服务器都需要把消息广播到每个其他服务器，那就需要这些服务器暴露在万维网。本系统中，由于这种中央服务器统筹的特性，保证了医疗诊断过程的独立性和私密性。每个节点服务器独立维护每个医疗体系的医生和患者信息。同时也降低了组网的难度，节点服务器可根据自身情况选择性休眠，等再次上线，从中央服务器同步数据即可。节点服务器对用户提供 web 访问接口，可适配手机，电脑等多种接入设备。

本系统使用 Solidity 语言进行开发，基于多种主流框架，使用中央服务器和节点服务器架构对整个医疗区块链进行更新和维护。每个节点服务器独立接入中央服务器，由节点服务器提供用户访问 web 服务。医生使用该平台对用户进行医疗信息的查看和修改和提交，患者可查看自身医疗信息，可以通过不同节点服务器访问到整个区块链信息。医疗信息使用加密技术，使用患者名称作为秘钥，医生和患者均可查看自身医疗诊断信息。由于区块链的唯一性，使用医疗诊断账单的形式来记录医生对个特性病人的诊断情况，最后以账单形式汇总出病人医疗信息；由节点服务器保存医生信息和病人信息，节点服务器之间相互隔离，保证了多节点服务器彼此信息的保密性；医疗信息使用加密算法，密码默认使用病人信息。传统的去中心化区块链系统，所有负责用户接入的节点需要将自身更改广播出去，本方案中采用的中央服务器-节点服务器模型，大大降低了组网难度，保证了各个接入节点的独立性。

2.拟解决的问题

2.1 监管下实现共享

本项目也可以很好的解决现存的由于医疗结构相互独立，医疗信息不能很好共享的问题。每个医疗系统作为一个区块链服务中心，记录下本系统下的所有医疗诊断信息，同时记录下每次用药和当时的诊疗情况；区块链服务中心会把数据更新情况提交给中央服务器，中央服务器把数据更新消息广播到所有注册到中央服务器的节点服务器。这样不仅能保证整个系统的区块链的唯一性，还能同步所有的区块链节点服务器，保证各个节点服务器的数据一致性。针对某一项研究，提供相对应的信息。而为了确保这些信息供且仅供这一项研究所使用，设立信息的二次确认机制，由联盟链系统提供信息的合法性与真实性确定的二次验证作为唯一授权标志，区块链的好处就在于，能够在保证共识的前提下实现监管。

2.2 罕见病的诊断及治疗

疑难重症和少见病是大型综合性、专科性医院临床工作的主要任务之一。因病例相对集中，通常疑难重症和罕见病也是这类医院临床研究的重点。但同时，正是因为病例数量少，一家医院的病例数量很难满足研究需要，而常规多中心研究因成本高、组织难度大等原因很难组织实施此，将患者用户的数据上链，可以扩大医疗数据的获取面，使医院除了本地数据之外也能便捷的拿到其他地区的数据，大大解决了罕见病历数据匮乏而难以研究的窘境。

医院间数据共享，信息互联，形成研究平台。平台建成后应形成能够支持多种类型临床研究的技术平台，形成内部良性循环运行机制，支持临床研究长期稳定持续地开展。同时，注册上传的病例资料将在各种临床研究中反复使用，事先设计的临床研究方案必须适应今后开展各类临床研究的需要。

3.预期成果

区块链目前应用于医疗的案例少：

2020 年，全球区块链专利新增 1.03万件，有29个国家和地区参与了专利申请。中国和美国是专利申请数量最多的两个国家。其中，中国 2020 年新增区块链专利约 8200 件，占全球总数的 79.6%；美国新增1434件，占全球总数的13.9%。

截至2020年末，全球区块链专利申请数量累计达到5.14万件，51个国家近7千家公司参与了专利申请。其中，中国累计申请区块链专利超过3万件，位居全球之首，专利申请数量占全球总规模的58%，是美国同期的2.5倍，超过4100家公司参与了专利申请。美国累计申请专利1.21万件，占全球总规模的24%，位居全球第二，累计有2088家公司参与了专利申请。在2020年，我国新增区块链专利近8200件，有1257家公司参与了专利申请。专利申请数量最多的3家公司分别是平安集团（992件）、腾讯科技（729件）和蚂蚁集团（529件）。从专利行业分布情况来看，金融、支付、商业贸易、企业服务、数字资产和交通运输是2020年关注度最高的6个行业，申请这些领域的公司数量均在100家以上。从趋势来看，金融、支付、商业贸易、数字资产、交通运输等行业关注度正常减弱，申请这些领域的公司占比相较2019年出现下滑情况。而企业服务、医疗、电力能源、政务、农业等行业关注度走强，申请这些领域的公司占比相较2019年出现增长趋势。

对于国内相近的产品大多也是刚刚起步，无论是市场占有率还是发展速度都没有太大的优势，对于我们新产品来说也处在同一起跑线。

当我们数据的价值真正得到市场认可，让我们能够从中受益的时候，它们才成为了数据资产。如果我们真的能向着把大量数据变成数据资产的方向共同努力，全社会就能够形成巨大的数据资产，或许有一天，我们每一个人的数据资产会比我们的固定资产规模更大。

而这些设想也许有人会表示怀疑，但是可以想一想，二战之后，华尔街的证券商向大众推销股票这种纸面资产时，很多人也不相信它能和看得见摸得着的固定资产相比。然而今天，美国的股市规模已经超过了房市规模，而且正在以更快的速度增长。虽然区块链技术自身还不完善，就像是一个粗陋的玩具，但不要忘了1876年电话发明时，人们是怎样评价的。在当年西联电报公司备忘录里还写着：“电话这个东西毛病太多，并不是一个值得考虑的通信方式，基本上对我们没有什么价值。”

数据并非不能成为资产，但要实现数据的资产化，就需要技术和法律共同进步，给予支持。

按照进度计划如期进行，本项目结项时至少取得如下成果：

①为医疗数据的处理与利用提供新思路。

②结合项目后期调研数据等积累结果在国内外知名期刊公开发表多篇高水平学术论文。

本项目将从系统规划、系统分析、系统设计、系统实施、系统运行和维护几个阶段着手。

2022年1月-3月进行项目规划。提出本项目的基本构想，对项目背景与社会现状进行调查研究，主要从医疗市场所处的环境，医疗市场中待解决问题，用户对医疗方面的需求是什么，为什么会存在这些问题，如何解决这些问题入手，进行更深层次的挖掘，明确用户的各种要求，最大限度的满足用户需求，据此对本项目进行可行性研究。

2022年4月-6月对本项目进行系统分析。上交申报书进行审批的同时，对本项目的社会状况与可行性进行更为详细的调查和分析，对技术方面进行一定程度的预测与估计，并且尝试对本项目进行逻辑设计。

2022年6月-8月进行系统设计。通过调查回馈结果，针对所收集的用户的问题，进行归纳总结，对项目进行审计以及不断改良。根据改良后结果进行总体设计，并且在此后拟出此过程中数据资产化的一些问题，将之细化并有针对性的进行详细设计。

2022年8月-11月针对以上确定问题进行系统实施。首先对本项目进行审查改进，确定并无太大问题。然后进行编程调试，将用户需求抽象为概念结构模型，消除部分数据冗余后，最终确定符合现实环境关系的概念结构模型。最后根据概念结构模型建立逻辑结构模型，确定各数据之间的关系，最后确定物理结构模型，确定数据的存储结构和存储方法，从而实现系统转换。

2022年12月-2023年1月进行系统运行与维护。将本项目进行验收，根据项目设计文档进行原型设计，将技术有文档化转变为可操作的功能原型，确保最终达到的效果与最终系统页面保持一致。分析系统运行状况，根据原型开发搭建系统的开发框架，确保系统开发完成，确保页面的兼容性，并对系统进行维护。此后对系统进行评价，寻找可改进的点，为下一代产品迭代做准备。