區塊鏈保障“數字健康”戰略實施

OX行業研究組

結合國際上統一的醫療信息化劃分標准與我國特色，醫療機構信息化由以下部分組成。

（一）醫院管理信息系統

醫院管理信息系統，指的是以收費為中心，將門急診的掛號、劃價、收費、配藥，住院病人的醫囑、配藥、記賬，以及醫院的人、財、物等工作，實施計算機網絡管理，將從由各信息點采集的數據進行初步統計分析，並提供管理人員查詢、管理和決策。

（二）臨床信息系統

臨床信息系統，指的是以病人為中心，使用影像存檔和傳輸系統、放射信息系統(radiology information system, RIS)、檢驗信息系統(laboratory information management System, LIS)、病理信息系統(pathology information system, PIS)、手術室信息系統(operating room information system, ORIS)等，用來全面收集病人的臨床信息，並通過醫生工作平台提供給醫生。醫生可使用計算機化醫囑錄入系統(computerized physician order entry, CPOE)錄入處方、醫囑和檢查申請單，查詢檢查結果，以醫療文件“無紙化”來提高診治的自動化。

1.影像存檔與傳輸系統，是為實現對醫學影像檢查設備產生的圖像數據進行獲取、存儲、查詢、管理、處理、顯示、打印和進行異地通訊的信息系統。

2.放射信息系統，用來保存、傳送病人的人口學信息、病灶圖形圖像等臨床資料數據的信息系統，其內容涵蓋了病人進入放射科開始的一切信息記錄，涉及放射科的全部日常工作、病例統計和科研管理。具體流程是：在做影像檢查時，病人資料從HIS和RIS中傳輸到PACS；在書寫診斷報告或複查時，工作站除了顯示病人圖像，還能顯示HIS和RIS中病人的各種臨床記錄；臨床醫生可以即時在HIS中看到病人的檢查圖像，以達到信息共享；而對於曾有過影像檢查的病人，能夠將長期保存以備檢索調用和前後對照。

3.檢驗信息系統，是用來處理實驗室檢驗過程的信息系統，通常會像RIS一樣與其他信息系統如HIS相連接，實現信息實時共享，以提高工作效率、降低醫療差錯，是實現一體化管理的醫院信息系統的重要組成部分。

4.病理信息系統，主要是為了解決病理科的病人信息、科室信息及影像信息的數字化存儲管理，除了能實現醫療信息資源充分共享外，還能在直接輔助醫生診斷的基礎上，間接提高醫院的診療水平。

5.手術室信息系統，是用來處理醫院手術科室過程的信息系統，一般通過對手術的安排、費用等情況的記錄，實現與其它醫院信息系統的數據共享。由於手術室信息系統投入成本較大、專業性較強，因而其在大型醫院中應用力度較大，而國內其他一些醫院則正在逐步完善建設中。

“數字健康”數據來源及特點

（一）醫療數據來源

醫療數據是醫生對病人診療和治療過程中產生的數據，包括病人基本數據、入出轉數據、電子病曆、診療數據、醫學影像數據、醫學管理、經濟數據等，以病人為中心，成為醫療信息的主要來源。相對於其他行業，醫學中的數據類型更加多種多樣，如電子病案中關於人口學特征的數據為純文本型；檢驗科中有關病人生理、生化指標為數字型；影像科中如B超、CT、MR、X光片等圖像資料。

醫療大數據的來源主要有以下4個方面：

1.制藥企業／生命科學

藥物研發所產生的數據是相當密集的，對於中小型的企業也在TB 以上的。在生命科學領域，隨著計算能力和基因測序能力逐步增加，相關的醫療數據將大量增加。

2.臨床醫療／實驗室數據

臨床和實驗室數據整合在一起，使得醫療機構面臨的數據增長非常快，一張普通CT 圖像含有大約150MB的數據，一個標准的病理圖則接近5GB。如果將這些數據量乘以人口數量和平均壽命，僅一個社區醫院累積的數據量，就可達數TB甚至數PB之多。

3.費用報銷／利用率

患者就醫過程中產生的費用信息、報銷信息、新農合基金使用情況等。

4．健康管理／社交網絡

隨著移動設備和移動互聯網的飛速發展，便攜化的生理設備正在普及，如果將個體健康信息進行采集和利用，那麼由此產生的數據量將不可估量。

（二）醫療數據特點

隨著醫療衛生信息化建設進程的不斷加快，醫療數據的類型和規模正以前所未有的速度快速的增長，以至於無法利用目前主流軟件工具，在合理的時間內達到擷取、管理並整合成為能夠幫助醫院進行更積極目的經營決策的有用信息。規模巨大的臨床實驗數據，疾病診斷數據以及居民行為健康數據等匯聚在一起形成了醫療大數據，並呈現出大數據的4V特性，即：

1.數據規模大(Volume)

例如一個CT圖像含有大約150MB的數據，而一個基因組序列文件大小約為750MB，一個標准的病理圖則大得多，接近5 GB。

2.數據結構多樣(Variety)

醫療數據通常會包含各種結構化表、非(半)結構化文本文檔(XML和敘述文本)、醫療影像等多種多樣的數據存儲形式。

3.數據增長快速(Velocity)

一方面，醫療信息服務中包含大量在線或實時數據分析處理，例如，臨床決策支持中的診斷和用藥建議、流行病分析報表成、健康指標預警等；另一方面，得益於信息技術的發展，越來越多的醫療信息被數字化，因此在很長一段時間裏，醫療衛生領域數據的增長速度將依然會很快。

4.數據價值巨大(Value)

毋庸置疑，數據是是石油，是資源，是資產，醫療大數據不僅與每個人的個人生活息息相關，對這些數據的有效利用更關系到國家乃至全球的疾病防控、新藥品研發和頑疾攻克的能力。

WHO數字健康全球戰略

（一）背景

世衛組織秘書處通過內部協商擬定了《數字健康全球戰略》初稿，並於2019年3月27日在日內瓦為會員國舉行吹風會並在會上介紹大體磋商計劃。戰略文件草案於2019年3月26日至5月3日在網上提供給全球公眾征求意見，之後在6月至10月期間與會員國進行了磋商，包括2019年7月26日在日內瓦舉行全球磋商會並在若幹區域委員會會議期間進行討論。

（二）指導原則

數字衛生保健全球戰略的目的是推進和應用數字技術，實現人人享有健康的願景。全球戰略草案提出一個願景、使命、戰略目標和行動框架，以促進全球和各國采用數字技術促進衛生保健。它旨在鼓勵國際合作，並支持各國的國家有數字衛生保健支持的規劃。它還旨在促進研究，改善證據和分享信息以及最佳實踐，確保數字衛生保健具有堅實基礎。

預計全球戰略將在2020年至2024年的五年時間框架內推動具體行動。此外，戰略目標旨在為會員國數字衛生保健的長期發展確定總體方向。全球戰略草案以若幹指導原則為基礎：

1.承認數字衛生保健在國家衛生系統中的制度化需要各國作出決定和承諾；

2.認識到成功的數字衛生保健舉措需要統一的戰略；

3.促進適當使用數字技術促進健康；

4.認識到迫切需要解決最不發達國家實施數字衛生保健技術所面臨的主要障礙。

（三）戰略目標

全球數字衛生保健戰略的願景是通過加快制定和采用適當的數字衛生保健解決方案，改善全球各地所有人的健康。其使命是利用數字衛生保健解決方案促進實現衛生相關可持續發展目標和《2019-2023年第十三個工作總規劃》的“三個十億”目標。

推進適當的數字化衛生保健解決方案有可能支持優質衛生服務的公平、普遍獲得，使衛生系統更可持續性、更可及，使衛生服務更負擔得起，加強健康促進、疾病預防、診斷、管理、康複和姑息治療。關於數字衛生保健的全球合作鼓勵就與所有國家和利益攸關方相關的共同機遇和挑戰采取行動，無論其數字系統的質量和發展水平如何。

戰略確定了實現這一願景的四項戰略目標。

戰略目標1：促進全球合作，推動數字衛生保健知識傳播

戰略目標2：推進國家數字衛生保健戰略的實施

戰略目標3：加強全球和國家兩級的數字衛生治理

戰略目標4：倡導以人為本並得到數字衛生保健技術賦能的衛生系統

戰略目標1旨在發展國家、區域和全球各級的夥伴關系，促進協調資源和投資，確保數字衛生保健的可持續性和增長。戰略目標2旨在鼓勵和支持每個國家通過、擁有、發展和加強數字衛生保健戰略，使其最適合本國的願景、衛生狀況、現有資源和核心價值觀，以推動落實國家數字衛生保健戰略。戰略目標3側重於在全球和國家兩級建立可持續和強有力的數字衛生保健治理結構和能力。戰略目標4將人置於數字衛生保健工作的中心，做法是采用和使用數字衛生保健技術擴大和加強衛生服務的交付。

（四）行動框架

實施全球戰略框架

區塊鏈在“數字健康”的應用

基於目前的研究和應用情況，區塊鏈技術在數字健康領域有以下3個方面的作用。

（一）推動數據共享

1．促進電子病曆共享

以往，電子病曆的數據分散在各個醫院，患者無法獲得自己的診療記錄，醫生也無法詳細了解患者的病史。采用區塊鏈技術存儲電子病曆之後，患者可以主動地掌握自己的就診信息，如醫生的診斷和各項檢查指標。目前，將區塊鏈技術應用於電子病曆的管理是國際上一大研究熱點。許多研究和項目如Healthcare Data Gateways，Med Vault，Fatcom，Bit Health，Gem Health Network，一些知名公司如德勤、IBM和埃森哲也在使用區塊鏈技術存儲醫療保健數據和電子病曆。

2．促進臨床數據共享

盡管美國的法規條例強制要求開放臨床試驗方案以及在試驗中獲取的數據，但是臨床數據的正確性和完整性仍然存在問題。根據近期啟動的一項臨床試驗監控項目COM Pare顯示，在67例研究試驗中，僅9例(13%)正確地報告了試驗結果，每年加入Clinical Trails．gov的研究超過20000項，類似問題很可能只是冰山一角。而運用區塊鏈技術，可以低成本地驗證臨床試驗數據的完整性，並且在公開發布之前，數據的完整性可以在不向商業競爭對手披露秘密協議的情況下得到驗證。

3．促進個人健康數據共享

以往的個人健康數據保存在平台運營商手中。公眾無法了解到自己的健康數據的詳細去向，也難以向醫生提供這些數據。在數據共享平台中使用區塊鏈技術，讓患者了解他們的健康數據可以被哪些機構和個人獲取到。雖然患者的健康數據並未真正保存在區塊鏈中，但獲取這些數據的權限可以在區塊鏈中共享，從而促進醫療數據共享權限的研究。平台利用區塊鏈技術分布式和匿名的特點可以確保個人健康數據的安全性和隱私性。普通用戶將自己的健康數據提供給平台，可以得到一定的經濟補償，而那些非常具有價值的研究信息，可以通過區塊鏈識別出來，從而對數據提供者進行更多的獎勵，以激勵他們持續地提供這些健康數據。

4．優化醫院流程處理與手術安排

以往的手術日程信息在醫生辦公室和醫院的行政部門之間來回傳遞，信息的完整性和准確性得不到保證。利用區塊鏈原理，極大優化了手術治療和程序調度過程，增強了患者安全，加強了收益周期管理並通過提高效率降低了成本。所有的手術訂單在區塊鏈平台中的顯示都更加突出，便於醫患雙方的識別、理解和追溯，並且無法篡改。通過對患者身份的識別和確認，患者可以自動獲得手術預付費審核和醫療保險的預授權，增強了醫患之間的信賴度。同時，對患者病史和用藥史的知悉，可以減少術前檢查的流程，降低用藥風險。

（二）提供可回溯的路徑

1．醫保審核

區塊鏈技術在醫療衛生領域的另一個應用是醫療保險的審核以及支付環節。由於保險公司的數據系統和醫院的數據系統之間沒有對接，目前小額醫療保險理賠通常由投保人自行墊付醫藥費，再向保險公司理賠獲得賠償金。而利用區塊鏈技術，保險公司在醫療保險審核環節可以結合電子病曆的數據對患者進行快速理賠和預授權支付。

2．藥品及處方防偽

假藥問題是一個迫切而尖銳的世界性難題。根據世界衛生組織統計，全球有10%的藥品是假冒藥品，其中發展中國家的假藥比例高達30%。這些假藥不僅是減肥產品或者是增肌產品這樣的保健品，更包含了治療心腦血管疾病和癌症的藥品以及抗生素、止痛藥、避孕藥等處方類藥品。Hyperledger是一個旨在推動區塊鏈跨行業應用的開源項目，該項目對假藥進行了研究，對每一個生產的藥品都標記了時間戳。首先，采用這種方法可以確定藥品是何時何地由何人生產;其次，使用區塊鏈可以檢測藥品的構成成分及其來源，並且可以把整個藥品的流通環節在區塊鏈中向所有人展示。這樣就可以輕易識別假藥並追溯到生產源頭。

除了藥品本身的質量問題，虛假的電子處方也是一個迫切需要解決的問題。2018年4月，國務院辦公廳發布關於促進“互聯網+醫療健康”發展的意見，提出要完善“互聯網+”藥品供應保障服務。未來，用戶將可以通過電子處方在互聯網平台上合法購買處方藥。在以往的處方藥銷售過程中，由醫生為患者開具處方，患者再將處方傳遞給一個或多個藥劑師，而藥劑師並不知道處方是否是原始的、是否在有效期內的、和是否未被重複使用的。基於區塊鏈的電子處方欺詐問題的解決方案:當醫生開出處方時，附上二維碼作為唯一標識符，該標識符與包括藥物名稱、數量、患者的匿名身份和時間戳的區塊相關聯。當藥劑師填寫處方時，掃描標識符，記錄處方並與區塊鏈中的原始處方進行比較，驗證處方的原始性、有效性和唯一性。

3．醫療器械和醫療用品跟蹤

隨著數字化醫療設備的普及和互聯網的使用，一些醫療器械的潛在漏洞也暴露在黑客的視野中。利用區塊鏈從家用設備、可穿戴設備或家庭保健提供者處獲取患者提供的治療效果的相關信息，是拓寬不良事件安全性監測範圍的一種途徑。

（三）保障個人隱私及健康數據安全

1．個人電子健康數據采集環節

醫療物聯網(Internet of Health Things，IoHT)是物聯網的一個子集，專注個人健康領域，主要包括監測睡眠、心率、血壓等指標的可穿戴式設備。與醫療器械及醫療用品的缺陷類似，loHT容易遭到黑客的入侵及泄露患者隱私。由於健康監測設備主要是以患者為中心，loHT受到安全威脅更為嚴重。將loHT與區塊鏈進行結合，基於一個健康飲食及睡眠的個性化指導應用，通過匿名的形式收集和處理患者的健康數據和飲食習慣信息，並給用戶獎勵一種匿名的健康代幣(Anonymous Health Tokens，AHT)以激勵用戶養成健康的生活習慣。

2．個人電子健康數據存儲環節

在中心化的數據庫中，大量醫療信息集中存儲，這給黑客攻擊帶來了便利。去中心化的區塊鏈數據庫能實現多網絡節點的聯動和數據的安全保護。由於患者的個人信息往往在就醫網點記錄，無法實現整個醫療體系中的共享，因此無形中給患者就醫、醫生診斷都設置了巨大的障礙。運用區塊鏈技術存儲醫療健康數據並能夠將其從世界各地任一節點恢複。運用區塊鏈技術，數據可以在國際上以類似於Bit Torrent的點對點文件分享技術形式進行傳播，萬一出現網絡故障，可以從本地節點恢複數據。

3．個人電子健康數據處理環節

Doc．ai的自然語言處理平台將減輕醫生的負擔，為患者帶來更多的便利。2017年8月，數字健康初創企業doc．ai公司推出基於區塊鏈的自然語言處理(Natural Language Processing，NLP)平台，通過人工智能分析處理大量醫療數據，以便為用戶提供個性化的咨詢建議。未來，doc．ai公司還將推出3種以人工智能為基礎的自然語言處理模塊，包括“基因組學”(基因研究)、“表型組學”(物理特性研究)和“暴露組學”(環境影響研究)。基因組學能夠為癌症和罕見疾病的診斷提供更深入的支持;表型組學通過人臉預測用戶的年齡、身高、體重、性別和身體質量指數(Body Mass Index，BMI)，指導用戶進行健康決策;暴露組學通過對周圍環境數據如空氣質量、水汙染情況的研究，分析致病及健康惡化的因素。

基於區塊鏈的健康信息系統

2018年，聯合國在電子政務報告中特別強調了“韌性社會”這一概念，建議各國政府利用數字技術建立風險預測機制，降低社會在突發災害發生時的脆弱性。數字健康系統就是利用數字技術構建“韌性社會”的重要一環，而區塊鏈技術的應用，能極大提高系統韌性，強化信息網絡的抗打擊能力、應變能力與恢複能力，為公共衛生帶來透明度、信任、數據安全與隱私保護，在公共衛生應用中具有較大優勢。

（一）分布式治理機制

當前，我國的信息基礎設施與政府網站面臨不同層面的安全威脅。國家互聯網應急中心（CNCERT）的監測數據顯示，2019年上半年涉及關鍵信息基礎設施的事件型漏洞通報數量、遭篡改、植入後門、仿冒網站數量均同比呈上升態勢，其中我國境內被篡改的政府網站就有222個。在我國阻擊新冠肺炎疫情的關鍵時期，國家互聯網應急中心網站發布境外黑客組織網絡攻擊的預警通報，也說明了公共應急環境下網絡安全形勢的嚴峻性。目前，我國的政府信息系統基本采取傳統的中心化模式，抗打擊能力較弱。

區塊鏈的分布式架構天然是一個高韌性的網絡，將其運用在公共衛生信息系統中，可以強化公共衛生的“群體”特征，以分布式多節點共同治理的方式提高社會的參與度，降低單一關鍵節點的脆弱性。也就是說，即便大部分的節點都出現了故障，系統還能繼續運行。此外，區塊鏈的數據采用多節點實時備份的方式，系統的抗打擊能力非常強，即使有外部攻擊，數據也很難篡改，系統也能迅速恢複。因此，在區塊鏈環境中，系統單一節點的破壞，不會影響整個網絡的運行，從而克服了中心化信息系統中常見的“單點故障”挑戰。

當然，韌性與效率之間存在著一定的矛盾，區塊鏈在帶來高韌性的同時，也不可避免地帶來大量的數據冗餘，極大地影響了系統運行的效率。目前，學術界和產業界正在加快下一代區塊鏈技術的迭代研發，目的就是全面提升區塊鏈系統的吞吐量與處理性能，以滿足包括公共衛生管理與服務在內的智慧城市應用場景下的效率需求。

（二）隱私管理機制

醫療健康數據既涉及大量敏感的個人信息，又具有社會公共性特征。一方面，作為社會資源，醫療數據必須流通共享，另一方面，醫療數據的流通共享將面臨各種跨越組織的信任挑戰，因此，數據的隱私與安全問題成為公共衛生信息系統建設的最大難點。傳統的醫療數據采取的是中心化的存儲方式，數量眾多且獨立分散的醫療機構以及保險公司形成了一個個無法連通的信息孤島，患者本人無權訪問，醫生在必要情況下也無法查看完整的病曆記錄，更不用說為公共衛生管理機構提供便捷的數據訪問渠道了。

在傳統思維中，采用中心化的數據存儲方式是出於安全的考量。事實證明，這種中心化存儲方式存在較大的風險，尤其當存儲的數據價值較大或安全等級較高時，其局限性更為明顯。2019年7—9月，德國安全公司Greenbone進行了一項研究，發現來自全球52個國家的2400萬例患者數據通過PACS（醫學影像歸檔和通信系統）被泄露，包含的醫學影像多達7.37億張。而作為建立信任的工具，區塊鏈有望在保障數據安全與隱私的同時，加速數據的流通共享，為跨部門的公共衛生信息系統建設提供一條極佳的解題思路。

區塊鏈獨特的加密算法與難以篡改的特性，能極大改善公共衛生系統的隱私管理問題，有效保障敏感信息的安全訪問與共享，天然適用公共衛生場景下的大規模跨組織數據共享與協作。因此，目前醫療健康領域的區塊鏈案例較多，在幫助管理機構實時獲取公共健康數據、消除數據協同的負擔和成本、追溯醫療記錄或醫療產品等方面都有廣泛應用。不過，考慮到目前大部分區塊鏈的性能仍有待提高，許多應用方案並未直接將個人健康數據存儲在區塊鏈上，而僅僅將其作為通往外部數據存儲的網關或指針。以MedRec為例，該區塊鏈系統只存儲了數據所有權與訪問權限之類的基本信息，在節省算力成本的同時，也保障了用戶數據的訪問安全。未來，隨著區塊鏈的發展與性能的不斷提高，可以將所有的醫療數據上鏈，進一步保障醫療數據的安全與隱私。

（三）分級管理機制

區塊鏈上的數據是實時備份的高冗餘數據，這就好比每個節點都有一個賬本，同時對數據進行備份與記錄，任何一本賬本的銷毀，都不會影響到整個系統的穩定性。這種高冗餘的處理方式固然安全性高、恢複能力強，但如果僵化套用，就會降低系統效率，也不利於大規模的協同自治。尤其在公共衛生這樣大規模的場景中，參與節點非常多，試圖將整個國家的數據都集中到一個區塊鏈上的想法並不現實。畢竟，去中心化對於區塊鏈而言，只是一種工具屬性，不同的應用場景對應不同程度的去中心化需求。因此，公共衛生信息系統的建設需要采取分級管理機制，即在系統內部應用多級區塊鏈方案，讓每一個區塊鏈擁有相當於局域網的獨立數據存儲體系，而跨鏈技術則是連接這些“局域網”的中樞系統。通過分級管理機制，分布式公共衛生信息系統在保留高韌性的同時，極大地降低了冗餘。

此外，一個完整的區塊鏈分級管理機制必然包含跨鏈的合約治理機制，即將數據共享與協同管理的需求確定為可執行的規則，再通過數字編程嵌入跨鏈技術之中，並通過智能合約進行自動化執行。這意味著公共衛生信息共享平台上包括職能部門在內的各數據節點，可以在數據共享與業務協同的共識下，結合其個性化需求來制定規則。初期可設立專人負責共享信息的需求撮合，然後將規則以編程的方式寫入區塊鏈。之後，這些數據共享的規則與業務協同的流程，就會通過智能合約自動執行，以技術手段來創新公共管理，倒逼政府內部的改革與升級。

本文作者：牛津（海南）區塊鏈研究院行業研究組研究員 zhoufei

參考文獻：

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2.數據和創新：數字衛生保健全球戰略草案；世界衛生組織

3.2020–2025年 數字衛生保健全球戰略草案；世界衛生組織

4.區塊鏈技術在國外醫療衛生領域中的應用；向菲，張柏林，範伯男

5.新型國家公共衛生信息系統建設：提高系統韌性的思考；王青蘭，王喆，曲強