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区块链技术在医疗行业中的应用研究进展

泰然健康网
2024-12-27 21:29

梳理区块链技术在医疗行业中的研究及应用现状。用文献分析法梳理区块链技术在医疗行业中的研究及应用趋势。区块链技术在医疗行业的应用尚处于早期实验阶段，企业级应用还面临关键技术难题。医疗行业应抓住发展机遇，加强技术攻关和研发创新，使区块链技术真正发挥重塑医疗行业信息化未来的作用。

2009年，比特币问世，作为比特币底层技术和基础架构的区块链技术开始进入公众视野。多年来，区块链无论是技术的深度与广度，还是应用场景的宽度，均取得了突破性的发展，并正以其独特的技术优势影响着数字经济时代的未来。在医疗行业，区块链技术正处于探索发展时期。本研究分析区块链技术的原理及特点，梳理区块链技术在医疗行业的应用及研究现状，探讨该技术在行业内的创新发展前景。

区块链的技术原理和技术特点

区块链的技术原理顾名思义，区块链（blockchain）是一种数据以区块（block）为单位进行生产和存储，并按照时间顺序首尾相连形成链式（chain）结构，同时通过密码学保证不可篡改、不可伪造及数据传输访问安全的去中心化分布式账本。其基础技术包括哈希运算、数字签名、共识算法、P2P网络、隐私保护以及智能合约等。通过哈希运算构建区块链的链式结构、默克尔树，实现防篡改、快速检测。通过数字签名实现权限控制、身份识别，避免节点被冒充。通过共识算法解决全民记账的信任问题，主要包括工作量证明、拜占庭容错等。通过P2P网络来实现节点对等数据共享和去中心化功能。通过智能合约实现节点验证、永久保存执行结果的功能。

区块链的技术特点区块链技术基于上述多种底层技术融合而成，并形成独特的创新性。其主要特点有：一是去中心化。共识算法保证交易确认在所有节点间的一致性，整个系统对所有节点均透明、公平、可信。二是防篡改可追溯性。交易数据以时间戳的方式永久、完整地保存在区块结构中，保证了数据的可追溯性。三是隐私安全性。区块链系统中任意节点都包含了完整的区块校验逻辑，任意节点都不依赖其他节点完成交易确认或有效性判断，私钥是唯一的身份标识，匿名交易有效保障了用户隐私。

区块链技术的发展历程 2008年11月，在全球金融危机背景下，中本聪发表奠基性论文《比特币：点对点的电子现金系统》，提出改变现行集权的金融货币体系，设计完全去中心化的点对点的电子现金系统，2009年初他以区块链为底层架构设计了比特币系统，这标志着比特币的底层技术——区块链技术的问世。此后，区块链技术发展大致经历了3个阶段。第一个阶段是加密数字货币阶段，即区块链1.0时代，区块链技术主要应用在加密货币领域，典型代表就是比特币系统，构建了一个公开透明、去中心化、防篡改的账本系统。第二个阶段是企业应用阶段，即区块链2.0时代，智能合约的融入，共识算法性能的提升，降低了信任和协作成本，提高了行业协助效率，典型代表就是以太坊系统。第三个阶段是价值互联网阶段，即区块链3.0阶段，区块链技术与5G网络、物联网等新兴技术交叉演进，向非金融领域渗透应用，公链基础的成熟，跨链方案的发展，逐渐重构未来互联网的发展生态。

区块链在国内外医疗行业中的应用

区块链在国内医疗行业中的应用分析 2016年以来，区块链成为各行各业新的研究热点之一。以中国知网总库为主，以万方数据库等为辅，以“区块链+医疗”为主题，检索日期为2021年4月10日，时间限定为2015年1月1日至2021年4月10日，共检索到相关研究文献795篇，其中学术期刊562篇，占比70.69%；硕博论文150篇，占比18.11%；其他即会议、报刊文章等83篇，占比10.44%。从主题来看，以区块链、区块链技术为主题的文章为384篇，占比48.30%，以电子病历、隐私保护、智能合约、数据共享/共享模型等为主题的文章为243篇，占比30.56%，其他文章为168篇，占比21.14%。以知网库为例，从发表年份看，2016年，业界相关研究文献仅有8篇，此后研究文献逐年成倍增长，2017年—2020年分别为40篇、91篇、248篇、369篇，相关研究已经初具规模。

区块链在国外医疗行业中的应用分析在国外，区块链创新研究比较领先的国家包括美国、英国、澳大利亚、荷兰、新加坡等。以PubMed等外文数据库为主，以“blockchain”为主题进行搜索，检索日期为2021年4月10日，时间限定为2015年1月1日至2021年4月10日，检索到相关文献533篇，以“blockchain”依次组合“medical”“health”“healthcare”“hospital”“technology”等进行搜索，检索到文献分别为119篇、259篇、190篇、67篇、415篇。以PubMed为例，从时间轴来看，2016年检索到2篇相关研究文献。2017—2020年，相关研究文献分别是17篇、57篇、104篇、208篇，逐年增长的趋势明显。研究认为，中国在区块链领域的创新和应用数量领先，但涉及的核心技术少，美国在区块链技术和应用方面的探索位居世界前列。

区块链技术在医疗行业的主要研究领域

区块链电子病历研究区块链技术在电子病历中的应用是首要研究焦点。Hylock等构建以患者为中心的医疗数据安全共享框架。翟社平等、罗文俊等提出区块链电子病历的共享方案等。牛淑芬等提出基于联盟链的电子病历安全共享系统。2018年复旦大学附属华山医院和蚂蚁金服共同推出国内首个区块链电子处方。2019年，上海仁济医院通过区块链初步实现异地电子病历共享，上海市人民医院与安徽省立医院共建区块链电子病历等。可以说，基于区块链的电子病历研究和应用创新非常活跃。

基于区块链的医疗服务供应链研究区块链技术在医疗服务供应链溯源领域的研究也是热点之一。Marbouh等设计基于区块链技术的COVID-19疫情数据跟踪系统。杨怡探讨基于区块链技术的药品追溯管理。2017年，中国首个“区块链+”药品追溯服务平台——紫云药安宝药品追溯云服务平台启动。其特点是基于区块链的可追溯技术，实现“一物一码，码物同追”，实现医药全流程的监管。目前，基于区块链的药品、器械追溯系统已经逐步运用到医疗服务行业并不断改进。

基于区块链的医疗系统重构现有的数据中心化医疗信息管理系统存在诸多弊端，众多研究提出要构建基于区块链的去中心化医疗系统。Yue等较早提出了一个基于区块链的卫生保健数据共享系统。Zhang等、唐衍军等提出基于区块链探索构建安全共享的健康信息平台。冯涛等、王辉等从技术角度设计区块链技术存储、安全共享模型。张辰等基于平衡二叉排序树构建区块链医疗系统。徐健等设计区块链医疗记录安全共享或存储方案。区块链技术对解决医疗信息孤岛、提高医疗服务质量、确保医疗数据的安全共享提出了有效的解决思路。

基于区块链的医院管理系统设计区块链在医院管理中的应用主要在流程、监管、统计、财务、审计、档案等方面。葛国曙等对区块链在医院管理中的应用进行探讨，包括药品采购、器械追踪、物资采购、运输仓储等进行溯源追踪管理。刘景广等、唐衍军等、宫宇宸等对基于区块链的医院财务管理架构进行研究。叶华等探讨区块链技术在医院诚信服务体系建设中的作用。可见，成熟的区块链应用平台将重塑未来医院内部管理模式，有效推动现代医院管理制度的落实。

区块链在医疗行业面临关键技术难题

区块链底层技术不成熟尽管各行各业对区块链应用抱有乐观的预期，但区块链应用的真正落地，还面临着许多技术上的挑战。区块链的三元即高效性、去中心化、安全性的悖论是目前很多技术研究的关注重点。目前尚没有项目能在高效性、去中心化、安全性3方面同时做到极致。结合实际探索3者的平衡，甚至探索帕累托改进的极限，一直都是区块链技术的研究方向。该问题是区块链在各行各业落地运行的关键，对医疗行业亦具有普遍性。

区块链交易处理性能不足区块链技术的去中心化结构中，每一个节点是独立存在的账本，整个交易须全网每个节点都完成并达成共识后才能确认，所以导致交易处理性能低下，并且呈现明显的木桶效应，即系统的整体性能取决于区块链网络中性能最差的节点，区块链技术的交易吞吐量和交易速度问题、数据存储容量问题等成为阻碍应用场景落地的重要瓶颈，这导致区块链网络很难承受像医疗数据这样对系统吞吐量（Transactions Per Second，TPS）要求高的相关业务。

区块链的隐私保护问题对医疗行业来讲，患者隐私数据安全是信息管理的重要环节。区块链技术的一个重要特征是多方节点共同维护一套数据账本，账本上所有数据都要经过多节点的验证和存储，这也暴露区块链的隐私保护问题，因此，区块链信息安全和隐私保护也是该领域研究的热点，目前通道技术、零知识证明、同态加密技术等算法都在不断融合应用，众多技术解决方案均处在持续优化和探索阶段。

跨链技术发展有待成熟高效通用的跨链技术是实现万链互联的关键。目前，区块链生态孤岛现象严重，成为影响区块链整体向外拓展的难点，如平台之间底层架构无法互通、设计相差深远，跨链数据无法验证，接口协议无法互联，安全机制无法互信，业务层无法互访等。从技术上说，区块链尚未有一个开放、包容、超越平台的创新性解决方案。

结论

目前，区块链在医疗行业的应用尚处于早期阶段，但诸多专业人士对区块链未来发展均抱以乐观的预期，认为区块链能够突破现状，迈向新的发展阶段。

现阶段区块链技术的规模应用面临诸多技术难题。如底层技术有待进一步成熟；须设计有效的密码算法来保护隐私问题；提高潜在交易吞吐量、交易速度、存储容量等问题，这些技术难题也关系到区块链在医疗行业的落地。只有攻克核心技术难关，才能真正发挥区块链技术的优势与潜力。

作为一项新技术，区块链的去中心化、安全共享、不可篡改、隐私性高等特点为突破现行医院管理信息化的发展瓶颈提供了新的视角。区块链的应用可以涵盖流程、监管、统计、财务、审计、档案等医院管理的方方面面，对重构医院信息化基础、重塑医院管理的流程提供了切实可行的技术支撑。

可以预见，区块链技术将会重塑全球医疗行业信息化的未来。2016以来，区块链技术已成为国家核心技术自主创新的重点，2020年，国家发改委把区块链技术明确为新型基础设施。在国家大力推动区块链基础技术研发、完善区块链生态链建设的重要时期，医疗行业应抓住区块链发展的机遇，加强医疗行业区块链技术的自主研发与创新，深度开发区块链技术的应用潜力，真正实现信息新技术为医疗行业发展保驾护航。