陳明陽(yáng),蔡映雪,陳伽
(1.廣東工業(yè)大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院,廣州510006;2.惠州學(xué)院,惠州516007)
健康是人類永恒的追求,也是社會(huì)進(jìn)步的重要標(biāo)志[1],隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)水平的不斷提高,民眾對(duì)醫(yī)療健康的要求也越來越高,傳統(tǒng)簡(jiǎn)單的醫(yī)療服務(wù)已經(jīng)不能滿足民眾的需求[2]。計(jì)算機(jī)、移動(dòng)終端技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)等的迅速發(fā)展,推動(dòng)著“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代的來臨并對(duì)醫(yī)療健康服務(wù)產(chǎn)生深刻影響,社會(huì)上出現(xiàn)了“互聯(lián)網(wǎng)+醫(yī)療健康”新的消費(fèi)生活方式,即以互聯(lián)網(wǎng)為載體和技術(shù)手段的健康教育、醫(yī)療信息查詢、電子健康檔案、疾病風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、在線疾病咨詢、電子處方、遠(yuǎn)程會(huì)診、及遠(yuǎn)程治療和康復(fù)等多種形式的健康醫(yī)療服務(wù),“互聯(lián)網(wǎng)+醫(yī)療健康”的出現(xiàn)為解決醫(yī)療資源供需失衡、醫(yī)療服務(wù)效率低下、病人問診流程繁瑣等提供全新思路[3],而電子處方在這過程扮演著十分重要的角色。
2008 年,由一位化名中本聰?shù)娜嗽凇侗忍貛牛阂环N點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的電子現(xiàn)金系統(tǒng)》文章中提出了去中心、工作量證明和非對(duì)稱加密等技術(shù)的數(shù)字貨幣比特幣[4]。隨著數(shù)字加密貨幣比特幣(bitcoin)深入人心,其背后的技術(shù)——區(qū)塊鏈技術(shù)引起大家的關(guān)注。區(qū)塊鏈技術(shù)所具有分布式去中心、透明化、不可篡改、易于審計(jì)等優(yōu)勢(shì),天然適用于數(shù)據(jù)安全共享和隱私保護(hù)。
黨和國(guó)家對(duì)人民醫(yī)療健康事業(yè)高度重視,習(xí)總書記多次強(qiáng)調(diào),沒有全民的健康就沒有全面小康,國(guó)家正在積極進(jìn)行醫(yī)療體制的深化改革,制定和出臺(tái)了《國(guó)務(wù)院辦公室關(guān)于促進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng)+醫(yī)療健康”發(fā)展意見》[4]、《關(guān)于印發(fā)互聯(lián)網(wǎng)診療管理辦法(試行)等3 個(gè)文件的通知》[5]和《“健康中國(guó)2030”規(guī)劃綱要》[6]系列文件,旨在為規(guī)范互聯(lián)網(wǎng)醫(yī)療診療行為,促進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng)+醫(yī)療健康”發(fā)展,使其合法化。因此,在醫(yī)療服務(wù)不斷升級(jí)以應(yīng)對(duì)新的挑戰(zhàn)和區(qū)塊鏈技術(shù)發(fā)展的背景下,提出研究出一種基于區(qū)塊鏈技術(shù)電子處方使其能在互聯(lián)網(wǎng)中的醫(yī)生、藥企和病人安全、可靠、完整共享的研究具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義,將有望解決諸如“以藥養(yǎng)醫(yī)”、“看病難、看病貴”等社會(huì)瘧疾,促進(jìn)醫(yī)療服務(wù)升級(jí),同時(shí),電子處方在安全共享過程還表現(xiàn)出增加病人在診療過程的主動(dòng)權(quán)和知情權(quán),減少醫(yī)患矛盾和藥物的監(jiān)督和回饋等方面具有突出的作用,為醫(yī)療信息化發(fā)展提供動(dòng)力。
處方作為聯(lián)系醫(yī)生、病人、藥房的醫(yī)療文書,貫穿問診、配藥、核藥、發(fā)藥、計(jì)費(fèi)等流程[7],如圖1 所示。
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的發(fā)展,處方從手寫紙質(zhì)處方到數(shù)字化的電子處方的發(fā)展。電子處方到目前還沒有官方定義,是指依托網(wǎng)絡(luò)傳輸,采用信息技術(shù)編程,在診療活動(dòng)中填寫藥物治療信息,開具處方,并通過網(wǎng)絡(luò)傳輸至藥房,經(jīng)藥學(xué)專業(yè)技術(shù)人員審核、調(diào)配、核對(duì)、計(jì)費(fèi),并作為藥房發(fā)藥和醫(yī)療用藥的醫(yī)療電子文書,是數(shù)字化的處方。在實(shí)際的使用電子處方在醫(yī)生、藥企和病人共享過程,存在以下幾個(gè)需求。
圖1 開具處方過程
小部分醫(yī)療機(jī)構(gòu)在診療全程采用無紙化形式在醫(yī)生、藥劑師、藥房流轉(zhuǎn),到了最后環(huán)節(jié)才打印出來簽上簽名賦予法律效力,最后交給病人,而大部分醫(yī)療機(jī)構(gòu)則是在醫(yī)院信息系統(tǒng)(Hospital Information System,HIS)電子處方模塊生成,然后打印出來,在每次流轉(zhuǎn)中簽名使得該電子處方具有法律效力,因此目前的電子處方的法律地位需要依附紙質(zhì)處方和電子處方受限某家醫(yī)療機(jī)構(gòu)所有,很難在醫(yī)院之外在互聯(lián)網(wǎng)上和病人、藥企等進(jìn)行流通,這會(huì)限制對(duì)互聯(lián)網(wǎng)醫(yī)療健康發(fā)展。
電子處方不同于供電、供水等公共事業(yè)服務(wù)的電子文書,是關(guān)乎人民生命健康的,特別在醫(yī)患產(chǎn)生糾紛時(shí)強(qiáng)而有力的證明材料,因此如何保證電子處方在醫(yī)院、病人和藥企共享過程中保證其存儲(chǔ)的真實(shí)性和有效性至關(guān)重要,傳統(tǒng)的電子處方都是將電子處方儲(chǔ)存在醫(yī)院內(nèi)部局域網(wǎng),從而保證電子處方不會(huì)被篡改和破壞以達(dá)到滿足電子處方存儲(chǔ)需求,但是這樣子勢(shì)必導(dǎo)致看病人電子處方存儲(chǔ)的碎片化以及受限于中心化系統(tǒng),單點(diǎn)故障容易造成電子處方的丟失,不利于互聯(lián)網(wǎng)醫(yī)療健康的發(fā)展。
電子處方不僅記錄著醫(yī)生給病人的醫(yī)療用藥記錄信息,還記載著病人諸如身高、體重等敏感的隱私信息。在醫(yī)生、藥企和病人共享過程中,如何保證病人的隱私信息不被泄露是電子處方設(shè)計(jì)又一大需求,在傳統(tǒng)的電子處方中,病人無法主動(dòng)掌握自己的電子處方,因此隱私保護(hù)得不到妥善解決,常常會(huì)給病人造成不必要的麻煩。
在完成了電子處方的需求分析的基礎(chǔ)上,介紹區(qū)塊鏈技術(shù)重要幾個(gè)概念和原理,最后設(shè)計(jì)一種整合區(qū)塊鏈技術(shù)優(yōu)勢(shì),滿足需求的電子處方。
區(qū)塊是區(qū)塊鏈的基本組成部分,它記錄了被創(chuàng)建期間區(qū)塊鏈中所有的交易記錄,并且會(huì)在區(qū)塊頭中記錄上一個(gè)區(qū)塊的地址,通過這種方式形成一種單向的鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu),即為區(qū)塊鏈。區(qū)塊的結(jié)構(gòu)如表1 所示。
表1 區(qū)塊結(jié)構(gòu)表
每個(gè)區(qū)塊都包括區(qū)塊頭、區(qū)塊大小、魔法數(shù)字、交易數(shù)量和交易5 個(gè)字段,其中交易字段記錄了具體的交易信息列表,魔法數(shù)字是一個(gè)固定值,區(qū)塊頭字段是對(duì)該區(qū)塊內(nèi)所有交易內(nèi)容的抽象,也是構(gòu)建區(qū)塊鏈的關(guān)鍵。區(qū)塊頭的結(jié)構(gòu)如表2 所示。
表2 區(qū)塊頭字段
區(qū)塊頭部中的hashPrevBlock 字段是構(gòu)成區(qū)塊鏈的關(guān)鍵,它始終指向上一個(gè)的區(qū)塊,使得所有的區(qū)塊能夠連接起來,形成單向的鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu),最終指向創(chuàng)世區(qū)塊。除了創(chuàng)世區(qū)塊之外,其他區(qū)塊的hashPrevBlock 字段都不能為空,否則該區(qū)塊就不能通過其他節(jié)點(diǎn)的驗(yàn)證。區(qū)塊鏈的鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)如圖2 所示。
圖2 區(qū)塊鏈的鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)
區(qū)塊鏈擁有眾多分散的節(jié)點(diǎn),節(jié)點(diǎn)往往分布在世界各地,且相互之間的通信存在著不同的延遲,因此需要采用一種算法來保證這些分散的節(jié)點(diǎn)之間區(qū)塊和鏈數(shù)據(jù)的一致性,這種算法被稱為共識(shí)機(jī)制[8]。不同的區(qū)塊鏈項(xiàng)目中,根據(jù)其不同的需求選擇了不同的共識(shí)機(jī)制,這些共識(shí)機(jī)制在安全性、效率、資源損耗等方面各不相同[9]。當(dāng)前主流的幾種共識(shí)機(jī)制,包括工作量證明、權(quán)益證明和委托權(quán)益證明機(jī)制。
智能合約是“執(zhí)行合約條款的計(jì)算機(jī)化交易協(xié)議”,最早是跨領(lǐng)域法律學(xué)者尼克·薩博(Nick Szabo)1995 年提出[10],但是受限于當(dāng)時(shí)的技術(shù),沒有可信化的執(zhí)行環(huán)境,而區(qū)塊鏈技術(shù)出現(xiàn)天然成為智能合約執(zhí)行環(huán)境并且賦予智能合約新的生命力,成為區(qū)塊鏈技術(shù)的核心構(gòu)成元素。區(qū)塊鏈因?yàn)橹悄芎霞s的加入使得區(qū)塊鏈從原有金融交易拓展到社會(huì)方方面面,甚至撼動(dòng)現(xiàn)有的生產(chǎn)生活狀態(tài)?;趨^(qū)塊鏈技術(shù)的智能合約是根據(jù)場(chǎng)景需要的,編寫程序化規(guī)則和邏輯,部署在區(qū)塊鏈上的共享程序代碼,具有區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)的一般特征,解決目前無需信任環(huán)境下安全可靠的交互。
通過前面的需求分析和區(qū)塊鏈技術(shù)的學(xué)習(xí),本文設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)了基于區(qū)塊鏈技術(shù)的電子處方,其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖3 所示。
該電子處方由醫(yī)院、藥企充當(dāng)聯(lián)盟鏈節(jié)點(diǎn),負(fù)責(zé)區(qū)塊生成和鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)維護(hù),而由政府機(jī)關(guān)扮演授權(quán)認(rèn)證中心的角色,負(fù)責(zé)審核藥企和醫(yī)院的準(zhǔn)入和合法性驗(yàn)證。其電子處方流通過程如圖4 所示。
圖3 基于區(qū)塊鏈技術(shù)電子處方結(jié)構(gòu)圖
圖4 藥企、醫(yī)生和病人流通過程
系統(tǒng)主要功能具體實(shí)現(xiàn)如下:
圖5 病人簽名處方界面
醫(yī)療健康發(fā)展在我國(guó)的新時(shí)代面臨前所未有的機(jī)遇和挑戰(zhàn),解決好人民的醫(yī)療健康有利于更快更好實(shí)現(xiàn)中國(guó)偉大復(fù)興的中國(guó)夢(mèng)且造福子孫后代。本文分析了電子處方在病人、醫(yī)生和藥企共享過程面臨的需求和區(qū)塊鏈的技術(shù)的基礎(chǔ)上,使用軟件工程設(shè)計(jì)的方法設(shè)計(jì)一種符合要求的電子處方,充分發(fā)揮區(qū)塊鏈技術(shù)的優(yōu)勢(shì),相信不久的將來區(qū)塊鏈技術(shù)與其他實(shí)體有機(jī)的整合,加快傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的升級(jí)換代,為經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展注入新的動(dòng)力。