区块链在电子病历中的应用研究

区块链在电子病历中的应用研究

李相宗

无锡市惠山区人民医院 214100 江苏省

摘要：在当前数字化医疗、智能化医疗的大背景下，传统的纸质病历正逐渐被电子病历所取代。作为记录患者医疗信息的新载体，电子病历不管是对医疗机构的疾病研究还是医生的病情诊断，都具有重要的意义。但由于网络环境的不安全性和医疗机构对患者电子病历管控不严，导致电子病历数据存在被攻击、篡改和隐私泄露的风险。这也使得电子病历数据共享变得困难重重，严重影响了电子病历的应用价值。而作为代表性的创新型技术之一，区块链凭借其去中心化、防篡改、可验证以及可追溯等独特优势，为当前电子病历面临的数据安全性低、跨域共享困难以及实时监管难度大等问题提供了新的解决方案。鉴于此，在相关理论研究的基础上，本文重点从数据存储安全、数据共享以及数据实时监管三个方面对区块链技术在电子病历中的应用进行了研究。从而更好地保护电子病历数据的安全性、完整性和可控性，并有效打破数据壁垒，实现真正意义上的电子病历数据跨域共享，最大限度地发挥电子病历的医疗价值。

关键词：数字化医疗，电子病历，数据共享，数据存储，实时监管

一、前言

随着数字化医疗的蓬勃发展，电子医疗病历（简称“电子病历或EMR”）在各医疗机构得到广泛应用，为医疗健康服务行业的发展带来了极大的便利[1]。电子病历是数字形式的患者疾病记录，其收集了与患者相关的健康信息，其中包括疾病史、药物处方、医疗图像以及个人信息等。完整和准确的电子病历数据可以为医生的病情诊断和临床决策提供数据支持，同时对医学研究也具一定的积极意义。而且作为一种全新的医疗信息载体，电子病历提供的标准化模板和辅助工具可以使医生从枯燥和重复的病历书写工作中解脱出来，而专注于对病人的诊断和治疗，从而大大提高了诊疗效率[2]。因此电子病历数据的跨域共享可以帮助改善当前的诊疗模式，减少患者的就医成本，提高患者的就医体验。

与此同时，随着人们健康管理需求的不断提升，各医疗服务机构希望将有价值的电子病历数据进行有效存储和资源共享来收集患者的健康数据，从而为其提供更加个性化和精准化的医疗服务。然而传统的电子病历系统在数据存储、数据共享和数据监管方面还存在诸多不足，所有这些都使得电子病历数据的流通和共享非常困难，严重阻碍了其效能的发挥。主要体现在：1）数据共享难度大，“信息孤岛”现象严重。当前，患者的电子病历数据往往分布比较零散。不同医疗机构的数据标准也不统一，同时缺乏信任机制，导致患者的电子病历数据跨机构、跨区域共享困难，“信息孤岛”现象严重，极大地影响了电子病历数据的挖掘和利用。2）数据存储安全性低，患者隐私得不到保障。电子病历中存储的数据往往涉及患者的个人隐私信息，这些数据通常是敏感的，需要加以保护以防止未经授权就可以访问。然而传统的电子病历系统通常采用中心化的方式存储和管理电子病历数据。这种存储机制很容易受到黑客的攻击，数据安全和隐私保护无法得到保障，存在数据被篡改和隐私泄露的风险。3）“过度医疗”、“以药养医”等医疗弊端逐渐累积，实时监管难度大。

综上，患者的电子病历数据管理需要一个具有去中心化、可验证性和不可篡改的管理方案，以解决现阶段电子病历的数据共享、数据真实安全、隐私保护及实时监管等问题。近些年，作为创新技术的典型代表，区块链技术一经问世就受到广泛关注[3]。当前，其凭借实时记录、防篡改、透明度、可追溯等独特优势在电子病历安全存储和共享方面展现出了巨大的潜力，是电子病历数据交换和共享的完美解决方案。而且，目前区块链技术与电子病历相结合已在个别地区、个别医院试点运行。例如Gem与飞利浦公司携手研发了一款企业级区块链医疗应用程序。该程序以区块链技术为基础，以实现保护患者隐私和电子病历数据共享的目的[4]。可以说，区块链在电子病历中的应用将给医疗卫生领域带来巨大变革。鉴于此，本文在相关研究的基础上，重点从数据存储、数据共享以及数据实时监管三个方面对区块链技术在电子病历中的应用进行了研究，从而为解决现阶段的电子病历数据安全可控、共享瓶颈等问题提供有效的解决思路和途径。

二、相关研究

2.1区块链的定义

本质上，可以认为区块链是一种数字化的分布式账本数据库，其由多方共同参与和维护，利用密码学、P2P网络和共识机制等实现数据一致存储、防止篡改，保障数据的安全访问和传输[5]。因此其具有去中心化、不可篡改、可追溯、公开透明等特点。最初，区块链主要同数字虚拟货币绑定在一起，运用于比特币交易中。此后，经过十年之久的发展，目前其已在金融、物联网、智能制造以及医疗领域等展现了其独特的应用价值和潜力。与此同时，根据不同的应用需求和实现方式，区块链逐渐衍生出了公有链、私有链和联盟链三种类型。公有链是一种“去中心化”的区块链。其没有准入限制，即任何人都可以自由地访问、加入或者退出该网络。因此需要设置一定的激励机制来吸引新成员的加入，从而维持系统的活力。但由于公有链的交易速率慢，因此其主要用于加密货币。而私有链是一种“中心化”的区块链。其有严格的准入限制，只有注册者才能有权限进入网络。因此与公有链不同，私有链不需要激励机制，而且其交易速率较快，适用于企业内部管理。联盟链是一种特殊的、“部分去中心化”的区块链。同样受准入机制影响，联盟链中的参与者需要注册才可以加入网络。由于联盟链中的参与者数量有限，且来自同一组织或机构，彼此之间更信任，容易达成共识，因此交易速度更快，非常适用于数据共享、存证和溯源等场景。

2.2医疗区块链的特点

医疗区块链提供了一种分布式和去中心化的方式来存储和管理患者的医疗数据。简单而言，医疗区块链就是一个公开的分布式账簿系统。在该系统中，患者拥有自己完整的个人医疗数据。借助该系统，可以实现患者医疗数据的安全存储，同时患者、医疗机构和第三方机构可以进行高效、可靠地数据共享，从而有效简化医疗数据的调用流程，打破传统医疗信息系统中的信息孤岛问题，同时为医生精准诊断病情提供数据保障。医疗区块链主要包括以下五个典型特征：1）患者所有权。在医疗区块链中，患者对自己的医疗数据是完全可控的。其他人在访问患者的相关医疗数据之前，必须提出请求并获得相应的许可。患者也可以在任何时候撤销他们的授权。2）数据存储安全性。在医疗区块链中，利用加密技术、共识机制和链式结构等机制处理医疗数据的公共信息、数据生成以及数据传输，这样确保了医疗数据源的真实性、医疗数据传输和存储的安全性。3）保护隐私。医疗区块链将透明地提供医疗信息的使用时间、地点和用途的信息。对医疗区块链上所有医疗记录的访问都由个人管理。目前，患者以匿名方式参与区块链上的交易，这可以从源头上防止对医疗信息的恶意访问，以保护隐私数据。4）防篡改性。利用Hash算法保证医疗数据的不可篡改。医疗数据在区块链上按时间排列。每个区块都持有前一个区块的哈希值。对原始数据的任何改变都会导致其哈希值的改变。因此，这样数据一旦被写入区块链，就不能被篡改。5）便捷的互操作性。医疗区块链不仅存储了医疗机构的医疗数据，还存储了一些医疗服务提供者的数据。不同的用户可以通过互联网在任何地方轻松访问医疗区块链中的医疗数据，从而实现医疗数据的安全共享。

三、区块链在电子病历中的应用

随着新型前沿技术与医疗产业的深度融合，关于区块链在电子病历中的相关研究也陆续出现。现有的区块链在电子病历中的应用主要集中在电子病历的数据存储与保护、数据共享、以及数据监管与分析等几个方面，现总结如下：

（1）区块链在电子病历安全存储中的应用

随着数字化医院的推广应用，医疗行业的电子病历数据量也急剧增加，随之而来的数据安全和隐私保护问题也日益突显。近年来，黑客攻击、数据泄露、隐私数据被窃取等事件在医疗行业频繁发生，所引发的医疗纠纷也层出不穷。不管是给患者还是医疗机构都带来了巨大的负面影响。因此，在医疗服务中，维护医疗数据安全和保护隐私是至关重要的一项工作。作为一种具有去中心化、可验证性和不可篡改特性的哈希链，区块链可以用来安全地存储患者的电子病历数据，从而有效防止数据泄露和被篡改，保护患者隐私。

区块链向链中的所有节点广播传递信息时，利用密码学、共识选举机制实现数据一致存储和患者身份认证，保证了电子病历数据传输和访问的安全性。其本质是通过多次复杂的加密运算和网络中各个节点对广播数据的验证来最大程度地保证电子病历数据的安全。同时，利用哈希算法和分布式数据库技术满足医疗数据无法篡改、可追溯等管理需求，利用同态加密和零知识证明等技术保护电子病历的数据隐私。例如文献[6]提出了一个基于区块链的医疗保健数据应用程序。该程序通过引入安全机制确保了患者的隐私，使患者能够轻松安全地拥有、控制和分享自己的健康数据。而且使不受信任的第三方机构也能够及时处理和接触到这些医疗数据，从而为患者提供精准化、个性化的医疗服务。

（2）区块链在电子病历数据共享中的应用

随着数字化医疗进程的加快，目前大部分医疗机构都建有独立的数据中心，用来存储和管理各自的医疗数据。但现阶段，由于大部分医疗信息系统相互独立且兼容性差、数据标准不统一等原因，导致“数据孤岛”现象仍然存在，患者电子病历数据的跨机构、跨区域共享难度重重。区块链技术采用分布式记账的方式记录了患者完整的健康历史数据，通过加密技术和链式存储方式为电子病历受控、可信、共享提供了安全的分布式框架，是打破数据壁垒，实现电子病历数据共享的完美解决方案。由于在区块链上存储的电子病历数据可以在一群人或者组织中实时共享。但每个事件或交易都有时间标记，并成为一个长链或永久记录的一部分，从而保证了事后无法被修改，同时确保共享电子病历数据的安全可追溯。例如文献[7]充分利用区块链技术的防篡改和可自治的特性，将区块链技术与云存储技术相融合，提出了一种新型的数据共享框架，以解决电子病历中的敏感数据的访问控制和数据共享问题。

（3）区块链在电子病历实时监管中的应用

当前，在我国医疗产业中，由于等受利益驱动的影响，“以药养医”、“过度医疗”等医疗弊端逐渐累积，严重增加了患者的就医成本。针对以上弊端，由于监管机构难以及时采集到患者的电子病历、处方等医疗数据，导致实时取证困难、处理周期漫长。特别是在一些医疗纠纷案件中，由于监管部门无法及时获取作为关键证据的电子病历数据，使得案件纠纷的鉴定存在流程烦琐、效率低下、耗时较长等诸多问题，浪费大量人力财力。因此我国医疗监管体系还存在诸多问题，使得对电子病历的实时监管难度大。而通过将监管机构作为区块链网络中的参与者之一，并赋予其一定的监管权限，即可实现监管机构的实时数据获取与医疗行为监督。根据历史数据设置一定的监管报警和防御机制为监管部门提供全医疗流程的监管

[8]。例如，面对这次全球规模的新冠疫情，应用区块链技术构建疫情监测平台，为抗击疫情提供了多种途径。

四、小结

综上所述，当前区块链技术在电子病历中的应用研究已取得一些令人欣慰的研究成果。不可否认，区块链技术可以赋能智慧医疗，有效降低传统电子病历管理中面临的数据被篡改和隐私泄露的风险，充分展现了其在电子病历数据安全存储和共享方面的优势和潜力。因此，将区块链技术与电子病历相结合具有广泛的应用前景，有助于为数字化医疗、远程医疗奠定坚实的基础。但与此同时，作为一种新兴技术组合，区块链在今天还不是一项完全成熟的技术，也不是可以医疗领域的万能药。区块链在电子病历中的应用还面临着诸多挑战，比如缺乏专业的人才队伍、行业标准不够完善等，这些问题还有待相关卫生部门和医疗机构进一步解决，从而最大限度地发挥区块链技术在电子病历中的应然价值，从而更好地为智慧化医疗的发展保驾护航。

参考文献

[1]刘迷迷,王瑶,满坚平,张武军,罗育泽,周毅.5G与区块链技术在智慧医院建设中的应用研究[J].医学信息学杂志,2022,43(04):14-19.

[2]吕圣飞,曾柳凤,熊倪.浅谈区块链技术在病历档案信息化管理中的应用[J].黑龙江档案,2022(01):228-230.

[3]陈隆轩,马俊秋,倪若宇,王兆然.区块链技术在电子病历上的应用研究[J].大数据时代,2018(05):11-13.

[4]袁昊男,王瑞锦,郑博文,吴邦彦.基于Fabric的电子病历跨链可信共享系统设计与实现[J].计算机科学,2022,49(S1):490-495+638.

[5]秦嘉奇.区块链在电子病历存储中的应用研究[J].网络安全技术与应用,2022(06):121-123.

[6]巩蕾.基于区块链的电子病历安全存储系统设计[J].电脑编程技巧与维护,2022(06):163-165.

[7]翟社平,汪一景,陈思吉.区块链技术在电子病历共享的应用研究[J].西安电子科技大学学报,2020,47(05):103-112.DOI:10.19665/j.issn1001-2400.2020.05.014.

[8]张剑,夏启,赵雅萍.基于区块链技术的电子病历数据存储系统研究[J].中国医疗设备,2021,36(07):106-109.