CN108717861B - 一种基于区块链的医疗数据共享方法 - Google Patents

一种基于区块链的医疗数据共享方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种基于区块链的医疗数据共享方法，通过在区块链记录所有操作记录，透明地公开所有数据操作；并且提供数据清洗、数据映射功能，方便外界对该数据来源的识别与使用；并且使用智能合约统一管理各个医疗数据库，并对外听歌统一的访问接口。本发明能真正打破不同医院之间相互不信任的数据孤岛问题，建立共享的医疗数据集市。

Description

一种基于区块链的医疗数据共享方法
技术领域
本发明涉及数据库以及区块链(Blockchain)领域，尤其涉及到一种基于区块链的医疗数据共享方法。本发明主要是搭建在区块链之上的共享医疗数据库，通过连接不同医院的医疗数据库，统一数据接口和版本，再借助区块链，提供公开透明的医疗记录，构建了一个可信的、完整的医疗数据集市。
背景技术
区块链的本质是分布式账本。它作为比特币的底层技术而日益被熟知，通过将众多个人节点相连，区块链能够构建一个无任何中心节点参与的底层架构设施。区块链可被用于记载重要的操作记录，具有去中心化、开放性、自治性、信息不可篡改、匿名性的特点。智能合约使得用户能够在区块链上发布自定义的服务接口，提供业务逻辑支持。
如今数据安全变得日益重要，企业对内部的数据也越来越重视。对于医院来说，医疗数据一直是最敏感的数据；可对于医疗领域，这些数据也最具价值，当结合大数据技术分析，研究人员能够为医患提供高质量的服务。
为了确保医疗数据被正确、安全地使用，我们提出一种基于区块链的医疗数据共享方法。区块链用于整合不同医院的医疗数据，并对外提供统一的数据库访问接口。在数据来源端，本发明提供数据清洗、数据映射功能，方便外界对该数据来源的识别与使用。本发明能在不危害用户隐私前途下，保证该平台之上的所有医患数据的流向都是可追溯的，在可信的网络环境中，医患数据能以更高效、更安全的方式得到使用。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于区块链的医疗数据共享方法，本发明使用区块链实现医疗数据共享，在不涉及隐私医疗数据前提下，通过区块链公开、透明地记录所有数据访问操作；本发明能真正打破不同医院之间相互不信任的数据孤岛问题。
本发明是根据以下技术方案实现的：
一种基于区块链的医疗数据共享方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1：搭建初始区块链私有链网络；
步骤S2：医院安装客户端，配置本地数据库映射文件；
步骤S3：客户端进行数据清洗和数据映射之后，生成支持的数据接口；
步骤S4：客户端连接区块链网络，并注册本地数据库连接地址、数据信息和所支持的数据接口；
步骤S5：智能合约接收客户端注册信息，记录数据分布情况，并等待接收用户数据访问请求；
步骤S6：当用户发起数据访问请求时，智能合约需要验证用户的操作权限，以及在区块链上永久记录该操作；
步骤S7：用户请求允许后，会获取到关联的数据库连接地址，用户主动连接远端的数据库，并获取所需数据；
步骤S8：用户在数据访问的上层，抽象出数据服务，用户封装底层的数据访问，屏蔽数据库操作，在数据访问之上对外界提供机器学习、数据挖掘；
步骤S9：所有智能合约历史调用记录都会存储在区块链中，用户直接查询区块链，了解所有数据流向，默认所有用户都具有查询区块链历史记录的权限，医院随时查看自己数据的所有历史数据流向，以及数据请求方。
上述技术方案中，所述步骤S2中，医院直接手动配置数据库映射方式，或者先自动化进行特征映射之后再人工校验。
上述技术方案中，所述步骤S3中，客户端会根据预先定义的数据标准，进行相应的数据清洗以及数据映射操作，之后根据自身数据生成支持的数据接口。
上述技术方案中，所述步骤S5中，智能合约负责保存并管理数据库信息和用户请求，并根据用户请求返回所需的数据。
上述技术方案中，所述步骤S6中，智能合约配置每个医院的相关权限，默认拥有访问所有医院数据库的权限，但每个医院通过配置自己的数据库被另外哪些医院访问。
上述技术方案中，步骤S7中，用户在发起数据访问请求时，采取主动请求的方式向各个医疗数据库请求数据，智能合约作为共享数据库的管理者，负责验证数据访问操作的权限，以及管理每个数据库的状态，用户请求处理流程遵循以下步骤：
步骤S701：用户调用智能合约接口，发起数据访问请求；
步骤S702：智能合约验证数据访问操作的权限；
步骤S703：权限验证成功后，在智能合约端记录该操作，并生成唯一操作验证码；
步骤S704：智能合约处理完后，把该操作验证码、数据请求者的公钥、ID、调用接口、有效时间、具体请求数据、以及涉及的数据库的远端数据库连接地址的信息返回给用户；
步骤S705：用户使用自身的私钥，对公钥、ID、调用接口、有效时间、具体请求数据、涉及的数据库的远端数据库连接地址、操作验证码信息进行签名，协同这些数据一起发送给数据库端；
步骤S706：数据库端接收到数据请求后，首先使用公钥验证签名的有效性；其次调用只能合约，验证其他数据的有效性；
步骤S707：所有验证通过后，数据库端查询并返回所需数据；
步骤S708：数据库端提交智能合约，结束该数据访问操作。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
本发明解决了目前医疗行业应用大数据的过程中遇到的两大挑战在于：1)数据标准不统一；2)数据共享面临阻碍。通过区块链透明地公开所有的数据访问记录，同时结合智能合约和签名机制，保证线下数据传输与区块链记录的一致性。通过连接不同医院的医疗数据库，并提供统一数据接口和版本，本发明构建了一个可信的、完整的共享医疗数据集市，以及提供了有效的数据管理方法。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明的一种基于区块链的医疗数据共享方法架构示意图；
图2为本发明的系统工作示意图；
图3为本发明的数据处理示意图；
图4为本发明的智能合约状态信息图；
图5为本发明的用户请求流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
如附图1所示，本发明的架构是典型的无中心化节点的分布式系统架构。区块链由分布式节点共同运营维护，并通过共识算法保证系统状态一致。区块链负责管理智能合约，并透明地公开所有智能合约调用记录。各个医院会向智能合约注册自己的医疗数据库，进行数据共享。数据用户通过数据库驱动、第三方扩展库等与智能合约以及数据集市进行交互，完成数据查询操作，以及搭建上层应用服务。
本发明基于图1中的架构来设计，各个医院会向智能合约注册自己的医疗数据库，进行数据共享。数据用户通过数据库驱动、第三方扩展库等与智能合约以及数据集市进行交互，完成数据查询操作，以及搭建上层应用服务。
整个系统的工作示意图如图2所示，用户在发起医疗数据访问请求时，采取主动请求的方式，向各个医疗数据库请求数据。智能合约作为共享数据库的管理者，负责验证数据访问操作的权限，以及管理每个数据库的状态，并且返回所需的数据库连接地址。之后由用户自我管理获取数据。
本发明的一种基于区块链的医疗数据共享方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1：搭建初始区块链私有链网络；
步骤S2：医院安装客户端，配置本地数据库映射文件；
步骤S3：客户端进行数据清洗和数据映射之后，生成支持的数据接口；
步骤S4：客户端连接区块链网络，并注册本地数据库连接地址、数据信息和所支持的数据接口；
步骤S5：智能合约接收客户端注册信息，记录数据分布情况，并等待接收用户数据访问请求；
步骤S6：当用户发起数据访问请求时，智能合约需要验证用户的操作权限，以及在区块链上永久记录该操作；
步骤S7：用户请求允许后，会获取到关联的数据库连接地址，用户主动连接远端的数据库，并获取所需数据；
步骤S8：用户在数据访问的上层，抽象出数据服务，用户封装底层的数据访问，屏蔽数据库操作，在数据访问之上对外界提供机器学习、数据挖掘；
步骤S9：所有智能合约历史调用记录都会存储在区块链中，用户直接查询区块链，了解所有数据流向，默认所有用户都具有查询区块链历史记录的权限，医院随时查看自己数据的所有历史数据流向，以及数据请求方。
上述技术方案中，所述步骤S2中，医院直接手动配置数据库映射方式，或者先自动化进行特征映射之后再人工校验。
如图3所示，所述步骤S3中，客户端会根据预先定义的数据标准，进行相应的数据清洗以及数据映射操作，之后根据自身数据生成支持的数据接口。
如图4所示，所述步骤S5中，智能合约提供用户请求处理接口和数据库注册信息，负责保存并管理数据库信息和用户请求，并根据用户请求返回所需的数据。
步骤S6中，智能合约配置每个医院的相关权限，默认拥有访问所有医院数据库的权限，但每个医院通过配置自己的数据库被另外哪些医院访问。
如图5所示，步骤S7中，用户在发起数据访问请求时，采取主动请求的方式向各个医疗数据库请求数据，智能合约作为共享数据库的管理者，负责验证数据访问操作的权限，以及管理每个数据库的状态，用户请求处理流程遵循以下步骤：
步骤S701：用户调用智能合约接口，发起数据访问请求；
步骤S702：智能合约验证数据访问操作的权限；
步骤S703：权限验证成功后，在智能合约端记录该操作，并生成唯一操作验证码；
步骤S704：智能合约处理完后，把该操作验证码、数据请求者的公钥、ID、调用接口、有效时间、具体请求数据、以及涉及的数据库的远端数据库连接地址等信息返回给用户；
步骤S705：用户使用自身的私钥，对公钥、ID、调用接口、有效时间、具体请求数据、涉及的数据库的远端数据库连接地址、操作验证码信息进行签名，协同这些数据一起发送给数据库端；
步骤S706：数据库端接收到数据请求后，首先使用公钥验证签名的有效性；其次调用只能合约，验证其他数据的有效性；
步骤S707：所有验证通过后，数据库端查询并返回所需数据。
步骤S708：数据库端提交智能合约，结束该数据访问操作。
以下通过举例详细说明本发明的运行过程：
假设医院A和医院B希望共享双方的医疗数据库，用于进一步的医疗研究，他们继续一种可信的医疗数据共享方法。如图2所示，首先管理者会在区块链上发布数据共享与管理的智能合约SC。之后医院A和医院B分别到SC注册自己的数据库连接地址AddrA和AddrB，以及具体的数据明细LA和LB。
当医院A想要训练ResNet模型，预测心脏病的发病情况，为了完善数据集，需要获取到医院B的心脏病人信息。首先医院A向SC注册数据获取请求。SC获取到医院A的公钥、调用方法、医院B的数据请求、消息签名等信息后，首先验证签名的正确性。SC验证通过后，为该操作生成唯一的操作验证码VC，并保存VC与公钥、数据请求等key-value对，之后把医院B的AddrB和LB返回给医院A。
医院A获取到SC的返回数据后，生成公钥、操作验证码、调用方法、医院B的数据请求等信息的签名，连同明文信息一同发送给医院B的AddrB。医院B获取到医院A的请求后，首先验证签名的正确性，验证通过后，医院A会再把明文信息发送给SC，检验明文信息的正确性。当所有检验通过后，医院B执行数据库操作，并把查询数据发送给医院A。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (5)

1.一种基于区块链的医疗数据共享方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1：搭建初始区块链私有链网络；
步骤S2：医院安装客户端，配置本地数据库映射文件；
步骤S3：客户端进行数据清洗和数据映射之后，生成支持的数据接口；
步骤S4：客户端连接区块链网络，并注册本地数据库连接地址、数据信息和所支持的数据接口；
步骤S5：智能合约接收客户端注册信息，记录数据分布情况，并等待接收用户数据访问请求；
步骤S6：当用户发起数据访问请求时，智能合约需要验证用户的操作权限，以及在区块链上永久记录该操作；
步骤S7：用户请求允许后，会获取到关联的数据库连接地址，用户主动连接远端的数据库，并获取所需数据；
步骤S8：用户在数据访问的上层，抽象出数据服务，用户封装底层的数据访问，屏蔽数据库操作，在数据访问之上对外界提供机器学习、数据挖掘；
步骤S9：所有智能合约历史调用记录都会存储在区块链中，用户直接查询区块链，了解所有数据流向，默认所有用户都具有查询区块链历史记录的权限，医院随时查看自己数据的所有历史数据流向，以及数据请求方；
所述步骤S7中，用户在发起数据访问请求时，采取主动请求的方式向各个医疗数据库请求数据，智能合约作为共享数据库的管理者，负责验证数据访问操作的权限，以及管理每个数据库的状态，用户请求处理流程遵循以下步骤：
步骤S701：用户调用智能合约接口，发起数据访问请求；
步骤S702：智能合约验证数据访问操作的权限；
步骤S703：权限验证成功后，在智能合约端记录该操作，并生成唯一操作验证码；
步骤S704：智能合约处理完后，把该操作验证码、数据请求者的公钥、ID、调用接口、有效时间、具体请求数据、以及涉及的数据库的远端数据库连接地址的信息返回给用户；
步骤S705：用户使用自身的私钥，对公钥、ID、调用接口、有效时间、具体请求数据、涉及的数据库的远端数据库连接地址、操作验证码信息进行签名，协同这些数据一起发送给数据库端；
步骤S706：数据库端接收到数据请求后，首先使用公钥验证签名的有效性；其次调用智能合约，验证其他数据的有效性；
步骤S707：所有验证通过后，数据库端查询并返回所需数据；
步骤S708：数据库端提交智能合约，结束该数据访问操作。
2.根据权利要求1所述的基于区块链的医疗数据共享方法，其特征在于，所述步骤S2中，医院直接手动配置数据库映射方式，或者先自动化进行特征映射之后再人工校验。
3.根据权利要求1所述的基于区块链的医疗数据共享方法，其特征在于，所述步骤S3中，客户端会根据预先定义的数据标准，进行相应的数据清洗以及数据映射操作，之后根据自身数据生成支持的数据接口。
4.根据权利要求1所述的基于区块链的医疗数据共享方法，其特征在于，所述步骤S5中，智能合约负责保存并管理数据库信息和用户请求，并根据用户请求返回所需的数据。
5.根据权利要求1所述的基于区块链的医疗数据共享方法，其特征在于，所述步骤S6中，智能合约配置每个医院的相关权限，默认拥有访问所有医院数据库的权限，但每个医院通过配置自己的数据库被另外哪些医院访问。
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