一种基于区块链的医疗信息交易网络（中文版）.doc

一种基于区块链的医疗信息交易网络（中文版）

一种基于区块链的医疗信息交易网络

KevinPeterson,RammohanDeeduvanu,PradipKanjamala,andKellyBoles

MayoClinic

摘要

在机构之间共享医疗数据具有挑战性。异构的数据结构可以排除兼容性，而不同的医疗术语使用限制了数据的理解。即使可以商定结构和语义，安全性和数据一致性也有很多问题。集中的数据存储和权限提供商是网络攻击的诱人目标，并且在数据共享网络上建立患者记录的一致视图是有问题的。在这项工作中，我们提出了一个以区块链为基础的方法来共享病人数据。这种方法采用一种集中的信任来源，支持网络共识，并在结构和语义互操作性的证明上建立共识。

1.问题陈述

医疗保健数据的跨机构共享是一项复杂的工作，具有显著提高研究和临

床疗效的潜力。首先，由于隐私问题，机构往往不愿共享数据，担心发

送信息会给他人带来竞争优势。其次，即使隐私问题可以得到解决，但

在支持这样一项任务所需的具体技术基础上并没有广泛的共识。最后，

医疗数据本身是复杂的，跨制度边界发送信息需要对数据支撑和意义的

共享理解。即使假设数据可以得到有效且安全的共享，这些互操作性问

题也会限制数据的效用。尽管有证据表明医疗数据交换的价值很大，以

下这些问题仍然是重要的障碍。

1.1安全性

未能确保病人的记录会承担财产和法律后果，以及影响病人护理潜力。

确保电子病历安全是一项具有挑战性的任务，而泄露的后果是对共享数

据的强烈抑制。对于这项工作，我们关注于隐私和匿名，以及它们如何

应用于数据共享。

数据隐私涉及确保只有授权的当事人可以访问医疗记录。这对任何医疗

系统都有影响，因为病人的隐私不仅是一种伦理责任，而且是一种法律

授权。患者数据也是机构的一项资产，未经授权的访问可能会损害竞争

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优势，或泄露所有权。

数据匿名也可用来确保记录的安全。这样，可识别的信息就被排除了，

只共享摘要/部分数据。这是可以接受的，但具有挑战性，因为它需要大

量删除记录中具有潜在资源或病人护理价值的属性，以便被识别。1.2基础设施

共享数据的一个重要障碍是支持技术架构和基础设施的协议。数据共享的许多尝试都需要(1)集中的数据源，或者(2)将大量数据传输到其他机构。这两种选择都带来了独特的问题。集中化增加了安全风险的足迹，并要求在单一权威机构中集中信任，而批量数据传输迫使机构对其数据进行操作控制。

1.3互操作性

医疗记录的互用性是临床意图跨越制度边界的程度。考虑到医疗领域数据的复杂性，这本身就很难实现[9]。我们在两个方面研究互操作性:结构和语义，每一个都需要成功的医疗数据交换[10].

数据结构，或者是用来传递信息的属性和数据元素，是互操作性的重要组成部分。医疗数据是复杂的，异构的结构降低了分析的有效性，降低了可理解性。为了克服这一问题，几个行业范围的标准已经得到了改进[11]。虽然有效，但没有一个权威的标准，将与不同标准编码的数据对齐是一项非凡的任务。

语义是指使用术语和词汇来描述数据的含义，或者是将数据编纂成书。这种对医疗数据的编纂对于它的解释很重要，但只有在所有人都同意相同的编纂计划或受控术语[12]时才有效。通常，词汇表的子集被用于特定领域的兴趣。这些子集，称为值集，可以与结构模型一起使用，以限制对属性或属性类型的允许编码。

2.目标

这项工作的主要目标是描述一种在数据共享网络中有效、安全地共享医疗信息的一种方法。我们认为，病人的记录应该是一致的，可以跨越制度的界限，并且严格地由病人支配。作为一个次要目标，不仅应该共享数据，还应该以让所有感兴趣的人都能理解其结构和语义的方式去共享，最终起到改善数据效用和病人护理的效果。

3.建议

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3.1假设

以下是有关参与数据共享网络的医疗人员(或节点)的一般假设。这些假设排除了网络本身定义的任何监管/激励。

?从其他节点接收外部数据是有价值的，但前提是您能够理解数据结构和语义

?没有安全性和可审核性的保证，节点既不会共享也不会接收数据。

?患者最终控制他们的记录，并授权谁在何时可以访问它。

3.2背景

3.2.1区块链

区块链是一个分布式交易分类帐[13]。区块链本身由区块组成，每个块

代表一组交易。作为一个数据结构，区块链有几个有趣的属性。首先，

证明块是不可更改的。每个块包含一个散列或其内容的数字摘要，可用

于验证包含的交易的完整性。接下来，块的散列依赖于它前面的块的散

列。这有效地使整个区块链历史不可改变,改变任何散列块n?i的同时也

会改变块n的哈希值。

区块链本身并不依赖于一个中心的、受信任的权威。相反，它被分发给

参与网络的所有节点。因为没有中央