基于区块链技术的医疗数据存证管理技术研究文献综述

 2023-08-17 16:58:25

文献综述(或调研报告):

患者电子病历的各种数据如在医院诊断的病程记录、手术记录、护理记录等,涉及到患者的隐私,患者病历信息的不当传播会给患者的隐私带来各种风险。对于海量患者病历数据的管理,也存在诸多问题,例如,现有的电子病历体系无法对患者数据进行统一的管理,同一患者的病历数据无法在不同医疗机构间高效地互通,影响患者的就诊效率与医疗体系的快速发展,并且目前电子病历数据数量庞大且存储的安全性低,极易导致数据的泄露与篡改,威胁患者的隐私。

。区块链起源于比特币,2008年中本聪(Satoshi Nakamoto)发表了《比特币:一种点对点的电子现金系统》一文[1],阐述了区块链技术,它采用分布式数据库存储、点对点传输、数据加密、时间戳、分布式共识机制与经济激励等技术,作为分布式总账、智能合约基础平台、分布式新型计算范式,它与人工智能、大数据以及云计算等前沿技术的结合,将推动互联网的飞速发展。区块链技术的核心特点是“去中心化”,它使用户可以不通过第三方信用平台,自由地与非信任对象进行交易。

将区块链应用于医疗数据存证管理有诸多优势:

第一,目前的常规医疗数据存储采用集中式数据库存储,而区块链则可以实现去中心化的存储,更适用于独立管理患者的医疗数据存储。

第二,常规的数据库系统支持创建、读取、更新和删除功能,而区块链仅支持创建和读取功能,不能更改链上的数据或记录,因此,区块链更适合作为不可更改的重要信息的记录手段。

第三则是数据来源的追溯,在常规数据库上,数字资产的所有权可由系统管理员修改,但在区块链上,所有权只能由所有者按照合约协议来更改。同时,区块链上的内容来源是可追溯的,从而提高了已验证数据的可靠性与可重用性,因此,区块链更适合管理关键的数字资产和信息。

第四则是可靠性,常规的数据库系统由于采用集中式存储,因此当服务器故障时,系统的运行会受到影响,但区块链基于分布式技术,因此不会受到单点故障的影响,因此,区块链更适用于保存患者的医疗数据存证这种数据的保存与持续可用性都很重要的情形。

最后,区块链最大的优势则是使用了密码算法提高了安全性与隐私性。如比特币中采用了美国国家信息技术研究所发布的美国联邦信息处理标准186-4中定义的加密哈希函数256位哈希算法(SHA-256)作为加密函数,采用工作量证明方法来防止女巫攻击,同时,SHA-256还用于生成用户地址来改善用户的匿名性。此外,区块链还利用椭圆曲线数字签名的算法来生成和验证高安全级别的公私钥作为数字签名,来确保数字资产的所有权与访问合法性。

由于目前世界医疗行业存在的诸多问题,同时近年来医疗信息安全问题频发,使得区块链与医疗信息安全领域的结合愈来愈收到专家学者与企业的重视,其发展十分迅速。早在2011年,A. M.-H. Kuo等人[2]就提出了将云计算应用于医疗数据的共享并分析了其中的利弊,但由于简单的数据共享会带来一些恶意用户对数据的滥用进而影响数据所有者与管理者的一些法律与声誉问题,对此,各种加密方法被提出来用于解决因为医疗数据的共享而产生的这些问题[3][4][5][6],但仍然不够有效。而由于区块链的不可篡改性与去中心化的特性,使得它开始备受关注,例如Kuo T T 等人[7]在展示了一些著名医疗数据网站如MedVault,BitHealth以及一些知名公司如Deloitte与Accenture采用区块链来交换病历数据以改善病历管理的例子,总结了采用区块链进行医疗记录管理的优点,同时分析了区块链应用于医疗数据管理领域需要考虑的潜在问题。Esposito C 等人[8]设计了基于区块链的电子病历/电子健康记录/个人健康记录的生态系统,来实现医疗信息的去中心化存储与管理。Hu S等人[9]使用以太坊构建了一个分布式的隐私保护搜索方案,使得对加密数据的搜索变得可行。Feng T等人[10]提出了一种云存储技术与区块链技术相结合的安全模型。该模型采用委托权益证明机制(DPOS),保证了网络中所有节点的统一状态。另外,将CP-ABE方案引入到代理重加密中,实现了对支持关键词搜索的医疗数据的存储和共享。Chung K等人[11]提出了一种健康日志数据管理的移动服务区块链网络。用户数据存储于难以伪造和篡改的区块链中,通过配置存储相关信息的侧链,使得大量用户的日志数据和不断积累的信息能够存储在区块链中的一个块中。这使得在移动环境中也能保证高度的可扩展性和安全性。

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