CN112447291A - 基于区块链的医联体数据之间的共享方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了基于区块链的医联体数据之间的共享方法，本发明提出了利用区块链技术配合动态数据治理策略来完成医联体之间的数据共享。首先，利用哈希算法，对患者的信息进行脱敏，其次，将脱敏后的数据根据医联体之间数据质量的不同，利用数据治理策略进行数据处理，并将处理后的数据增加到区块链中，最后，利用区块链对数据的使用都会有记录的特性，记录所有数据的使用情况，增加激励机制来让数据生产者主动提升数据质量。通过本发明提出的方法，对脱敏后的同一个患者数据能够进行关联，同时利用链上链下数据治理策略动态结合的方式，即保证了效率，又能满足数据使用者对数据质量的要求。

Description

基于区块链的医联体数据之间的共享方法

技术领域

本发明涉及大数据技术领域，特别涉及一种基于区块链的医联体数据之间的共享方法。

背景技术

随着计算机的计算能力以及深度学习的快速发展，大数据在各个领域的应用蓬勃发展，但是在医疗行业的发展却有很多壁垒，归根结底是数据质量不足，同时数据无法有效的共享。

随着医疗数据尤其是结构化的医疗数据的积累以及计算机运算能力在深度学习领域应用的空前突破，整个医疗卫生行业对高质量数据的共享需求越来越强烈，尤其是在大数据应用领域。根据多年行业研究经验，医疗数据量已经具备了像其他行业那样进行大数据研究的数据积累，但是目前仍无法做到数据的有效共享，所以医疗数据在大数据应用方面比其他行业落后很多，当前医疗数据共享的壁垒主要表现在以下几个方面：

第一、数据准确性不足，例如A机构产生的数据，B机构使用数据时修改了数据，在给C机构使用，影响科研数据的准确性；

第二、数据安全性，一些非法机构，黑名单机构使用这些数据，会造成不良的影响；

第三、数据隐私性，患者的隐私保护非常重要，有效的保护患者隐私，才能将数据进行共享；

第四、数据不愿意无偿共享，无利益的共享是不存在的，所以有效的激励机制非常重要；

第五、数据获取到之后，为了和自身的数据进行融合并支持研究需求，要进行大量的数据治理工作才能使用，极大的增加了成本。

国家在大力建设医联体、医共体的过程中，这些问题尤为严重，就算数据集中在一个中心，医生提取数据的时候也发现很多数据质量不高，对医联体中心失去信心；高质量数据的统一共享是业务统一发展最重要的基础，所以如何提高数据质量并且使之有效共享，是当前亟待解决的问题。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明旨在提供一种基于区块链的医联体数据之间的共享方法，本发明所采用的技术方案如下：

基于区块链的医联体数据之间的共享方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：将不同医联体的患者每次就诊记录，作为一个数据区块保存在医联体的数据链中；

步骤2：通过对患者个人信息进行哈希加密，并形成主索引，确保同一个患者只有唯一的主索引；

步骤3：对数据链上所有上传的数据采用数据治理模块进行处理；

步骤4：每当医联体中的用户检索数据链中的数据并申请数据时，则统计此次检索数据使用情况，对数据生产者分配相应的数据无偿使用权，并将数据使用情况保存到数据使用链中；

步骤5：设定周期，在周期内对数据使用链进行统计，统计所有数据使用情况，动态调整数据生产者的数据使用权和数据治理模块；

步骤6：不同的医联体单位根据需求，通过患者唯一的主索引值使用数据链上患者在各个医联体就诊的各种数据，从而进行数据共享。

进一步地，步骤2中的具体操作步骤为：

步骤21：对患者的基本个人信息并进行SHA-256加密，得到第一个哈希值；

步骤22：将患者的基本个人信息与得到的第一个哈希值再进行SHA-256加密，得到最终的该患者的唯一的主索引。

进一步地，步骤3中所述的数据治理模块包括：数据完整性校验子模块、数据关联性校验子模块、数据一致性校验子模块，自然语义处理子模块和术语处理子模块；

数据完整性校验子模块，用于对上传的数据完整情况进行校验，检查数据中是否包含未上传的必选信息，如果存在则会对数据进行标记并返回医联体单位，待数据完整后才能通过校验；

数据关联性校验子模块，用于对有关联的数据信息进行校验，确认关联关系是否正确，用于保证数据质量；

数据一致性校验子模块，用于对上传数据的一致情况进行校验，判断上传数据的准确性；

自然语义处理子模块，用于对上传的非结构化数据进行结构化处理，将非结构化数据转成结构化数据；

术语处理子模块，用于对各个医联体单位的术语进行标准化，保证数据通用性。

进一步地，步骤4的具体操作步骤为：

步骤41：当所述数据链中的区块被检索并使用一次，相应的在数据使用链上增加一个新的区块，记录被使用的数据链上该区块的ID以及数据生成者和数据使用者；

步骤42：为所有的数据生成者分配相应的数据无偿使用权。

进一步地，步骤5的具体操作步骤为：

步骤51：在周期内，统计数据使用链上记录的数据链区块的使用情况，按照区块使用的频次，为该数据生成者的分配数据无偿使用权或者数据有偿使用权；

步骤52：在周期内，统计数据使用链上记录的数据链区块存储时调用的数据治理模块信息，将未使用的子模块动态调整为不采用。

本发明的有益效果是：

第一，区块链作为一种共享数据库，能够高效的区域间对数据进行共享存储，极大提高数据质量和数据利用率，能够高效的在区域间对数据进行共享存储；并且使用区块链能够确保数据安全，无论时患者就诊数据还是科研人员对数据的使用情况，都不能被随意修改；

第二、本发明中的方法利用两次哈希加密来保存患者信息，确保了患者隐私的保护，同时又保证了患者在所有医联体的就诊信息能够关联起来，从而在有需要关注患者所有就诊史的需求时，能够支持查询患者所有的就诊史；

第三、本发明中的方法通过定期统计数据使用链的数据使用情况，来为各数据生成者分配不同的数据使用权限，医联体的医生在使用过程中，能够根据自己提供的数据被使用次数，提供无偿数据使用的权限，如果希望获得更多无偿使用权限，就需要提供更高质量的数据，让更多人检索到，从而高质量的数据将被更多的引用，同时会获得更多奖励，鼓励数据生产者主动提升数据质量；

第四、提出了动态调整的数据治理模块，能够根据数据使用链上存储的数据被治理的信息，动态去调整数据治理模块中各子模块的使用。

附图说明

图1 为患者记录加入区块链的流程图；

图2 为患者主索引生成的过程图；

图3 为本发明中数据链中的区块存储的内容；

图4 为本发明中数据使用链中的区块存储的内容；

图5 为医联体用户检索申请数据的流程示意图；

图6 （a）-（c）为实施例中存储在数据链中的三个区块的内容；

图7 （a）-（c）为实施例中存储在数据使用链中的三个区块的内容。

具体实施方式

为了使本领域的普通技术人员能更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的描述。

在国内外数据共享的诸多方案中，区块链技术被越来越多的学者所提及。随着区块链技术到达3.0时代，应用领域也从金融领域拓展到了其他需要数据安全、数据共享、数据价值提升的领域，而数据的共享、数据的自由选择、数据的价值体现、数据的安全性形成了区块链在医疗行业数据共享应用的核心基础。

本发明的核心思路为：本发明采用双链机制，一个为数据链，主要用来保存所有数据，患者每一次就诊会作为一个区块保存到区块链中；另一个为数据使用链，会详细记录每一个数据链中区块被使用的情况，每隔一定周期会对数据使用链进行统计，统计所有数据使用情况，根据数据被使用情况，对所有的数据生产者分配相应的数据使用权和动态调整数据治理模块；

参考附图1，一种基于区块链的医联体数据之间的共享方法，包括以下步骤：

步骤1：将不同医联体的患者每次就诊记录，作为一个数据区块上传到医联体的数据链中；

步骤2：通过对数据链中的每个患者个人信息进行哈希加密，并形成主索引，确保同一个患者只有唯一的主索引；

当患者去医联体单位就诊时，其这一次就诊对应生成一个新的区块，如附图3所示，当患者完成一次就诊后，医生填写患者的就诊信息，然后将该患者信息上传到数据链中，上传过程首先利用两次HASH算法，对患者的姓名及身份证号码等敏感信息进行加密，使用两次HASH算法，确保了加密过程不可逆，即患者隐私信息不会被还原；其次，对同一个患者使用加密算法，得到的值是一致的，即保证了患者在医联体的所有就诊记录能够通过唯一的hash加密值关联起来，从而完成数据脱敏；

本发明的加密算法先将原始数据中患者姓名、身份证号码、军官证等个人信息的组合进行SHA-256算法计算，得到一个256位的哈希值，然后再将原始数据与刚得到的哈希值组合，再调用一次SHA-256算法进行计算，形成最终唯一的主索引；由于哈希算法是一种常见的单向加密算法，它将一串数据加密生成一串固定长度的二进制字符串，这段二进制字符串就是哈希值，但不能由哈希值还原为原来的输入数据，因此，同一个主索引会得到相同的哈希值，保证数据脱敏；

如附图2所示，对患者姓名为“刘五”，其身份证号为“510131196102011101”先组合，然后通过上述方法进行计算，最终得到一个不可逆的哈希值，作为主索引。

步骤3：对数据链上所有上传的数据采用数据治理模块进行处理；

加密后的数据，加入区块链的过程中，需要进行数据治理工作，针对不同医联体单位的信息化程度不同，本发明以模块化的方式提供了大量的数据治理策略；数据在上传时，经过数据治理模块的进行治理，能够保证上传数据的质量，确保了针对医联体数据科研过程的稳定性和高效性。

步骤4：每当医联体中的用户检索数据链中的数据并申请数据时，则统计此次检索数据使用情况，对数据生产者分配相应的数据无偿使用权，并将数据使用情况保存到数据使用链中；

针对同一个胃炎患者病历中的现病史，一些医生会详细的记录患者发病以来的一般情况，如“患者无皮疹、口腔溃疡及雷诺现象，精神状态佳，无恶心呕吐、腹痛腹泻，饮食、睡眠欠佳，二便正常。体重无明显减轻”，而另一些临床医生可能只会写“患者无恶心呕吐、腹痛腹泻，饮食、睡眠欠佳，二便正常”。两种记录方法都是正确的，当有科研需求是查询“胃炎患者，同时体重无明显减轻”时，第一种详细的高质量病历会被检索出来，而第二种则不会被检索出来。通过数据被检索频次，得到同一类诊断的数据质量，数据被更多的检索出来，而数据质量则作为对数据生产者分配分配数据无偿使用权的指标，即就是说提供越多高质量数据的医联体的医生就能获得更多数据的无偿使用权；例如所有的胃炎患者的病历，被检索使用次数在前20%的数据提供者，能够无偿使用100%的数据，排名每降低10%，无偿使用的数据减小10%，如果希望获得更多无偿使用权限，就需要提供更高质量的数据，让更多人检索到，从而达到定量激励医生，提供高质量数据的目的。数据上传到数据链中，即可被所有医联体的医生所检索到，如附图5所示，可以看出医联体数据的申请流程包括：

1、医联体的医生检索数据，即当数据链中的区块被检索并使用一次时，相应的在数据使用链上增加一个新的区块，记录被使用的数据链上该区块的ID以及数据生成者和数据使用者，具体地，数据使用链中存储的区块的内容如附图4所示；

2、根据数据生产者产生的数据被检索的次数，决定为各数据生产者分配相应的数据无偿使用权。

步骤5：设定周期，在周期内对数据使用链进行统计，统计所有数据使用情况，动态调整数据生产者的数据使用权和数据治理模块；

在初始阶段，所有的数据治理模块都会被使用，在使用过程中，如步骤4所述会将每个区块的使用情况以及数据治理模块中各子模块的使用情况都记录在数据使用链中，在设定的周期内（例如3个月的周期），对数据使用链进行统计，通过统计数据检索并使用的次数调整数据生产者（医联体的医生）的数据使用权限，并且通过统计数据治理模块中子模块的使用情况来动态调整那些未被使用过的模块为不采用；例如医联体自身的***就有数据完整性校验，***必须要填写基本信息、诊断等信息，所有数据都保证了完整性，即完整性模块从来没有被触发，一个周期过后，再上传的数据就可以不选择数据完整性校验。

进一步地，数据治理模块包括：数据完整性校验子模块、数据关联性校验子模块、数据一致性校验子模块，自然语义处理子模块和术语处理子模块；

数据完整性校验模块，用于对上传的数据完整情况进行校验，检查数据中是否包含未上传的必选信息，例如性别、诊断等信息没有填写，则会对数据记性标记并返回医联体单位，由医联体单位完善数据后才能再次上传共享，从而确保大部分信息是完整的；

数据关联性校验模块，用于对有关联的数据信息进行校验，确认关联关系是否正确，某一个患者有就诊信息，但是没有挂号信息，通过就诊和挂号的关联关系既能够判断出该患者的信息上传的不完整，即患者如果有就诊信息，就必然先有挂号信息。该模块通过大量的关联关系，来判断数据的准确性，从而确保数据的质量；

数据一致性校验模块，用于对上传数据的一致情况进行校验，判断数据的准确性，***先通过患者的主索引查询***中已有该患者的信息，并通过***中已有的信息和上传信息作对比，例如患者某一个患者信息上传是年龄显示的是35岁，而通过该患者主索引在***中查询出该患者在去年就诊时是31岁，就会对该患者的年龄字段进行标记，提示该字段可能是错误的；

自然语义处理模块，用于对上传的非结构化数据进行结构化处理，将非结构化数据转成结构化数据，例如门诊诊断信息，主诉信息等，门诊诊断信息一般由医生手工填写，所以同一种诊断写的名称也较多，如医生填写的肺癌和肺恶性肿瘤，指的是同一种疾病，通过自然语义处理模块，能够对所有相同含义的诊断以标准的名称给出，方便科研人员使用；

术语处理模块，会对各个医联体单位的术语进行标化，例如药品名称或者检查检验，各个医联体单位的名称是不一致的，从而导致临床科研人员无法有效的利用其它医联体单位的数据，造成数据无法共享，在该术语处理模块中，集成了大量的医学标准术语，能够对所有医联体单位的常用检查检验名称以标准的命名给出，方便科研人员理解使用，同时，为了确保数据准确性，***还会将原始数据也进行上传，当临床科研人员在使用区块链中数据时，可以选择原始数据，也可以选择深度治理的数据，保证了科研的高效性和真实性。

步骤6：不同的医联体单位根据需求通过患者唯一的主索引申请患者在各个医联体就诊的各种数据，从而进行数据共享。

实施例：

1、实施过程

当第一个患者去医联体单位就医，新增一个区块，并将其就诊信息上传到数据链中的第一个区块，如附图6（a）所示。当第二个患者去医联体单位就医，也新增一个区块，并将其就诊信息上传到数据链中的第二个区块，如附图6（b）所示。当第二个患者再次去该医联体就医时，由于同一个患者会有相同的患者HASH值，也就是说第二个区块和第三个区块是同一个患者的HASH值，那么在新增第三个区块时，会查询该患者HASH值相同的最近区块，并添加到上一次就诊区块ID中，保证了患者所有就诊信息能够关联在一起，第三个区块的内容如附图6（c）所示。

当患者的就诊记录存储在数据链中后，任意一个区块中患者信息被修改，都会导致区块的HASH值出现错误，这样就会保证了患者数据的安全，例如，第二个区块修改患者的诊断信息，会导致本区块的HASH值和第三个区块的HASH值都错误。

当医联体中的医生去申请数据时，即数据链中的区块被申请使用，那么数据使用链中会自动新增一个区块来记录数据链中的区块使用情况，如附图7（a）-（c），分别表示医生申请三个数据时，记录在数据使用链的三个区块内容，从中可以看出，数据使用链的区块中存储了被使用区块的ID和该区块的生产者以及区块的使用者等信息。

由此可知，数据使用链保证了数据链中每一个区块被使用后都会被记录，而且不能修改，例如将第三个区块的数据生产者ID进行修改，则区块的HASH值会报错。

最终，通过统计数据使用链中数据生产者的数据被使用量（每个区块生产者对应的数据使用链中的区块数量）进行排名，并奖励相应的数据无偿使用权。

、实验结论

本发明采用双链区块链提供一种有偿奖励机制（数据无偿使用权），鼓励数据生产者（医生）主动提高数据质量，形成线下数据完善机制；再通过对上传到数据链中的数据由数据治理模块进行处理，形成高质量的数据联盟，加入区块链***的所有节点能够在受信任的环境下自动安全的交换数据，形成高效的数据共享。

同时，通过对患者信息的HASH加密，并形成唯一的主索引来完成数据脱敏，对加入区块链的不同医联体的数据进行脱敏后的数据融合，完成不同医联体机构的数据在健康全程管理的区块链应用。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (5)

1.基于区块链的医联体数据之间的共享方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：将不同医联体的患者每次就诊记录，作为一个数据区块保存在医联体的数据链中；

步骤2：通过对患者个人信息进行哈希加密，并形成主索引，确保同一个患者只有唯一的主索引；

步骤3：对数据链上所有上传的数据采用数据治理模块进行处理；

步骤4：每当医联体中的用户检索数据链中的数据并申请数据时，则统计此次检索数据使用情况，对数据生产者分配相应的数据无偿使用权，并将数据使用情况保存到数据使用链中；

步骤5：设定周期，在周期内对数据使用链进行统计，统计所有数据使用情况，动态调整数据生产者的数据使用权和数据治理模块；

步骤6：不同的医联体单位根据需求，通过患者唯一的主索引值使用数据链上患者在各个医联体就诊的各种数据，从而进行数据共享。

2.根据权利要求1所述的基于区块链的医联体数据之间的共享方法，其特征在于，步骤2的具体操作步骤为：

步骤21：对患者的基本个人信息并进行SHA-256加密，得到第一个哈希值；

步骤22：将患者的基本个人信息与得到的第一个哈希值再进行SHA-256加密，得到最终的该患者的唯一的主索引。

3.根据权利要求1所述的基于区块链的医联体数据之间的共享方法，其特征在于，步骤3中所述的数据治理模块包括：数据完整性校验子模块、数据关联性校验子模块、数据一致性校验子模块，自然语义处理子模块和术语处理子模块；

数据完整性校验子模块，用于对上传的数据完整情况进行校验，检查数据中是否包含未上传的必选信息，如果存在则会对数据进行标记并返回医联体单位，待数据完整后才能通过校验；

数据关联性校验子模块，用于对有关联的数据信息进行校验，确认关联关系是否正确，用于保证数据质量；

数据一致性校验子模块，用于对上传数据的一致情况进行校验，判断上传数据的准确性；

自然语义处理子模块，用于对上传的非结构化数据进行结构化处理，将非结构化数据转成结构化数据；

术语处理子模块，用于对各个医联体单位的术语进行标准化，保证数据通用性。

4.根据权利要求1所述的基于区块链的医联体数据之间的共享方法，其特征在于，步骤4的具体操作步骤为：

步骤41：当所述数据链中的区块被检索并使用一次，相应的在数据使用链上增加一个新的区块，记录被使用的数据链上该区块的ID以及数据生成者和数据使用者；

步骤42：为所有的数据生成者分配相应的数据无偿使用权。

5.根据权利要求1所述的基于区块链的医联体数据之间的共享方法，其特征在于，步骤5的具体操作步骤为：

步骤51：在周期内，统计数据使用链上记录的数据链区块的使用情况，按照区块使用的频次，为该数据生成者的分配数据无偿使用权或者数据有偿使用权；

步骤52：在周期内，统计数据使用链上记录的数据链区块存储时调用的数据治理模块信息，将未使用的子模块动态调整为不采用。

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