CN112951356B - 一种基于联盟链的跨模态医疗数据联合共享方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于联盟链的跨模态医疗数据联合共享方法；该方法以跨模态跨科室跨医院的医疗数据为切入点，利用联盟链的联合共享方式，基于智能合约、PBFT共识机制、非对称加密算法，构建跨模态医疗数据联合共享流程，具体流程如下；步骤1，确定供应链；步骤2，建立联盟链；步骤3，设置针对科室联盟链的智能合约链上交易流程；步骤4，设置针对医院联盟链的智能合约链上交易流程。本发明将医疗文本数据与影像数据引入到基于联盟链的联合共享研究中，拓展了医疗数据共享的研究领域的同时，联系了海量的医疗文本数据和影像数据，推进了国内医疗数据共享研究的进程。

Description

一种基于联盟链的跨模态医疗数据联合共享方法

技术领域

本发明涉及医疗信息技术领域，具体来讲涉及的是一种基于联盟链的跨模态医疗数据联合共享方法。

背景技术

从上世纪九十年代起，随着医院计算机管理网络化、信息存储介质的普及以及互联网的全球化，电子病历逐渐取代手写纸张病历，极大地提高了医院的工作效率和医疗质量，但病历数据的安全仍得不到保障。由于不同医院间存储医疗信息的数据系统不同，甚至同一医院不同科室的医疗信息存储系统也不尽相同，病历数据共享存在种种苦难。

区块链作为一种新兴技术，具有不可伪造、可以追溯、公开透明等特征，彻底打破电子病历的安全困局，为电子病历的共享提供新通路。因此，基于区块链的电子病历共享方法孕育而生。不少电子病历共享方案利用区块链的公有链技术，实现了可靠的共享病历，保护了患者隐私，降低了患者数据被泄露的风险。但是公有链作为公开透明的分布式系统，需要全网确认，交易成本较高。医院之间的医疗数据共享只关系着共享数据的医院和接收共享数据的医院，因此并不需要系统中所有医院节点的确认。相比于公有链，联盟链在效率和灵活性上更占优势。联盟链的交易成本更低，可以实现局部确认；节点规模小，故障可以迅速修复；区块生成时间短，能快速完成交易；读写权限可控，提供更好的隐私保护。但是联盟链的去中心化程度没有公有链高。一旦认证节点出现问题，数据往往面临着更大的安全危机。

而且病历的电子化并非医疗数据的电子化。时至今日，需要转诊跨院的患者仍面临非电子病历的医疗信息携带不便的问题。

医疗数据是多模态的，包含文本数据和影像数据两类。其中，文本数据有电子病历、药物备案信息、医疗设备信息等数据，影像数据拥有CR、DR、CT、MRI、NM、DSA等多种格式。不同模态的数据具有不同的特点，文本数据内存占用小且易分享，影像数据耗存储空间又与文本数据有对应关系。如何将医疗文本数据与医疗影像数据关联成为一个挑战。当前基于区块链技术的跨模态医疗数据联合共享技术的研究仍处于起步阶段，因此迫切需要一种能对海量医疗数据进行跨模态联合、跨科室跨医院共享的实用方法。

经过检索发现，申请号CN202010787039.8的发明涉及一种基于IPFS和联盟链的医疗数据安全共享系统及方法，包括：数据拥有者终端，用于：使用对称密钥加密原始的医疗数据以得到医疗数据密文，并将医疗数据密文存储在IPFS中，将关键词对应的密文和对称密钥对应的密文上传至联盟链，并且能够在智能合约中设置激励机制和数据访问权限；数据访问者终端，用于：在满足智能合约中设置的数据访问权限并支付激励机制所示出的激励费用时，获得并基于该目标医疗数据所对应的对称密钥以及该目标医疗数据所存储的哈希地址解密出目标医疗数据。

申请号CN202011172441.1的发明公开了一种基于区块链的医疗数据安全共享方法，采用了基于区块链的技术构建医疗数据共享系统，由于区块链本身的分布式特点，可以很好地解决全国100多万个医疗机构的医疗数据存储问题，从而实现医疗数据在联盟链上的互联互通；另外采用将完整医疗数据存储至线下，将其hash值、患者签名、医院签名、疾病关键词、时间戳在内的信息作为上传数据，是防止患者医疗数据被泄露的第一道屏障；采用EIGamal加密算法和对称加密算法，实现医疗数据共享。

申请号CN201910329369.X的发明涉及一种医疗数据存储和共享方法，所述方法包括：步骤S1：基于硬件签名装置录入患者医疗数据并保存于局部服务器；步骤S2：将局部服务器中的医疗数据存储于可信服务器；步骤S3：基于加权关联图进行医疗数据的共享；步骤S4：将医疗数据发送给发出数据共享请求的终端装置。

申请人还检索如下与本发明有关的现有技术；

（1）基于公有链的电子病历访问控制技术；

2018年，杨税令在《一种基于区块链的电子病历可信共享方法及系统》基于基于区块链的电子病历可信共享方法中，采用区块链技术防止数据篡改，使用非对称加密技术防止数据伪造，数据打上了医生和医疗机构的数字签名，建立了公开的数据记录标准，实现可靠的共享病历，保护了患者隐私。

2019年，刘付荣申请《基于区块链的医疗数据处理方法》，能够根据就诊人意愿选择是否将病历内容收录于分布式数据库。同年，石家庄铁道大学的郑丽娟在《基于区块链的电子病历访问控制方法》中，公开了一种基于区块链的电子病历访问控制方法，制定动态访问控制策略分配权限并写入到智能合约，对医疗数据分块存储，可以根据患者的要求设定访问医疗数据的条件。湘潭大学的李哲涛在《一种基于区块链的医疗数据安全共享方法》中提出一种基于区块链的医疗数据安全共享方法，用电子病历单存储医疗数据生成共享网络，医生就诊时，通过网络找到并传回医生所需电子病历单，并利用代理重加密技术检验可信度。以上发明在实现病历内容在医疗机构共享的同时，防止了患者数据被泄露。

其缺点为；基于区块链的电子病历访问、控制、共享技术虽然能够实现不同科室、医院间的电子病历数据共享，保护患者的隐私信息，提高共享医疗数据的可信度，但存在固有的弊端，尤其是它只关注了医疗数据文本类信息的共享，没有涉及医学影像数据的访问、控制与共享。刘付荣申请的方法中，如果出现大量患者不愿将自己的病例信息收录在分布式数据库中，则会造成大量患者医疗数据缺失，从而影响医院对相关疾病的分析研究，也对政府的疾病舆情监督预警工作造成一定的困扰。因此，上述基于区块链的电子病历访问控制与共享技术在面对多模态的医疗数据时，一是无法做到访问、控制并共享医学影像数据，使得医学数据没有完全地电子化、可共享；二是基于绝大多数患者非常配合的情况对系统进行设计的，对于患者嫌麻烦不配合，或者患者不懂操作、无法操作等情况没有提出相应的紧急预案。

（2）基于联盟链的医疗数据共享方法；对于以联盟链为基础的医疗数据共享方法，主要分为电子病历和医疗数据两大研究方向。

在电子病历方面，2018年西安电子科技大学的刘景伟在《基于区块链的电子医疗记录存储和共享的模型及方法》中，提出一种基于区块链的电子医疗记录安全存储和共享模型及方法，其中数据存储结合云存储技术和可截取签名技术，数据发布采用改进的DPOS共识机制，数据共享基于智能合约，实现数据安全有效的共享访问。2019年，缪君在《一种基于联盟链的重疾险既往病史查询方法及大系统》中，将保险公司、监管机构和数据系统组成一个有限的联盟组织，通过业务数据在联盟内所有成员节点的实时记录和存证，实现业务数据的透明互信。同年，浙江工业大学的杨良怀提出《基于区块链技术的医疗数据交易与共享方法》，构建确权链、交易链与数据保护区，解决交易利益的归属问题，保证每笔交易有据可查和数据的安全性。华南理工大学的王振宇提出的《一种基于区块链的电子病历管理系统和转诊方法》简化了义弟就医的数据流通。中国矿业大学的姜顺荣设计的《基于联盟链的具有隐私保护的电子病历共享系统及应用方法》使病人对电子病历拥有完全的控制权。

在医疗数据方面，2019年西北大学的梁胤豪在《一种基于区块链技术的医疗数据共享系统及设计方法》中，设计了一种包括数据上传者、数据管理者、数据请求者、联盟链节点、系统管理员的系统，利用AES加密医疗数据并上传，实现了医疗数据的细粒度访问控制。钱京在2020年提出《一种基于区块链技术的医疗数据共享方法、装置、电子设备及存储介质》，使病人具有获取医疗数据和设置隐私的权限，避免了隐私泄露。同年北京邮电大学的黄小红提供了《一种基于联盟链的数据处理方法及系统》，通过将将操作记录信息与标识信息对应存储至联盟中，实现对任何人的操作进行记录，降低患者医疗信息被泄露的风险。赵亚军在《基于区块链的医疗信息共享方法、系统和可读存储介质》中，通过利用区块链技术和医疗信息技术，实现多个医疗机构的信息共享，解决医疗信息共享的安全性问题，保障患者的个人隐私。

其缺点为；当前基于联盟链的两类共享方法中，研究电子病历共享的技术，都没有涉及影像数据的共享，其中缪君的方法还引入了监督机构作为独立的第三方进行业务监督和用户授权确认，没有达到去中心化的目的。在研究医疗数据共享的技术中，梁胤豪和赵亚军的方法设有系统管理员或认证中心，去中心化程度不高。而黄小红的方法通过牺牲存储空间的方法达到去中心化的目的，比前两者增大了需要存储的数据量。上述钱京的方法，让医生作为唯一能够修改医疗数据内容的用户，不一定能够保证区块链上的数据真实可靠。

（3）其他的医疗数据互通方法；2019年，河北北方学院的马素静在《一种基于区块链的医疗数据共享方法及系统》中，利用加解密钥、智能合约、星际文件系统设置医院的权限，提高医疗数据共享的安全性。2020年，陕西科技大学的李韶杰通过《一种基于区块链技术的医院患者信息管理系统》依靠多个服务器以及若干个连接至服务器的节点，构成一个所有患者与所有定点医院之间的信息交互网络，实现医院与患者之间的信息共享。同年，闾海荣提出《一种基于区块链和联邦学习的医疗数据安全共享方法》，基于区块链和联邦学习，利用链上授权、数据指纹等方法防治被授权的数据遭到恶意篡改。郑骁宵在《基于区块链的医疗数据共享系统》中，提供了基于区块链的医疗数据共享系统，实现了医疗数据的智能采集，具有发起查询，获取病患就医记录以及查阅脱敏医疗数据等功能，促进了医疗大数据的流通共享。梁玉娣提出《一种医疗数据互联互通方法及医疗系统》，构建各医疗数据记录对应的身份编码与医疗检测项目信息的项目标签之间的对应关系，降低患者跨医院就医的难度。

其缺点为；在其他的医疗数据互通方法中，患者不具备自由支配自身信息的权利。通常只关注文本类医疗数据的互通，且仅涉及同一医院的数据互通，不同医院间的数据无法共享。由于大多技术没有使用区块链技术，无法确保医疗信息的可靠性和完整性，并且方法中多有管理模块，会造成过于中心化的后果。在闾海荣的方法中，虽然结合了区块链和联邦学习来研究数据共享问题，但是整个流程中共享的是原数据的使用权，数据适用房无法直接获取数据。该方法能够达成挖掘数据价值的同时防止被授权数据被恶意篡改，也因为如此只能用于科研，无法对患者转诊等实际情况提供帮助。

另外，就患者转院时非电子病历的医疗影像信息共享问题，传统的的方法需要携带医疗影像信息的打印文件，十分不便。而基于公有链的电子病历访问技术仅关注了电子病历的共享，不利于医疗影像数据的互通，医疗影像数据和文本数据得不到很好的关联，且公有链技术存在患者隐私无法获得有效的保障等问题。为了解决上述问题，涌现出很多基于联盟链的医疗数据共享方法，但是这些方法的去中心化程度没有前者高，不少方法需要第三方授权确认，数据的安全性仍然得不到保障。同时，随着医疗领域信息化的推进，许多医院的不同科室运行着不同的信息存储系统，同一医院的不同科室的数据本就不共通。如今每天都会产生大量的医疗文本数据和影像数据，但现有的医疗数据共享技术无法将这些不同模态的数据联系，使得同一个患者的医疗文本数据和影像数据相分离，得不到合理的共享。

发明内容

因此，为了解决上述不足，本发明在此提供一种基于联盟链的跨模态医疗数据联合共享方法；本发明以多模态的医疗数据为切入点，利用联盟链技术，构建基于联盟链的跨模态医疗数据联合共享架构，对多模态的医疗数据进行精确的上链分析，实现跨模态医疗数据的跨科室跨医院共享，具有访问、控制并共享医学影像数据、去中心化、能够有效确保医疗信息的可靠性和完整性等诸、跨院数据共享、患者能够自由支配自身信息等多种优势。本发明将医疗文本数据与影像数据引入到基于联盟链的联合共享研究中，拓展了医疗数据共享的研究领域的同时，联系了海量的医疗文本数据和影像数据，推进了国内医疗数据共享研究的进程。

本发明是这样实现的，构造一种基于联盟链的跨模态医疗数据联合共享方法，其特征在于；该方法以跨模态跨科室跨医院的医疗数据为切入点，利用联盟链的联合共享方式，基于智能合约、PBFT共识机制、非对称加密算法，构建跨模态医疗数据联合共享流程具体流程如下；

步骤1，确定供应链；供应链的理念是从患者的角度，通过医院间的协作，谋求供应链整体最优化，因此需要确定供应链的角色和角色之间的关系；

步骤2，建立联盟链；通过建立医院间的联盟链来解决跨院转诊的问题；

步骤3，设置针对科室联盟链的智能合约链上交易流程；同一医院的科室之间交易数据在患者转诊中产生；

步骤4，设置针对医院联盟链的智能合约链上交易流程；不同医院任意科室之间交易数据在患者跨院就诊中产生；

根据本发明所述一种基于联盟链的跨模态医疗数据联合共享方法，其特征在于；步骤1中确定供应链的角色和角色之间的关系，具体实施如下；

步骤1.1，供应链角色；根据医疗数据供应需求分析，首先是患者到医院1的科室1就诊产生电子病历信息的医疗文本数据，具有如下流程：

流程1：患者得到科室1的医生1开的处方后去门诊药房取药；

流程2：患者被科室1的医生1安排到科室2进一步就诊，会更新现有的电子病历，如果进行照片等操作，还会产生新的医疗影像数据；一切就绪后患者得到科室2的医生2开的处方，去门诊药房取药；

流程3：患者在经历了如上情景后，仍然无法完全治愈，由诊治科室2的经治医生2申请转诊到医院2，然后经历情景1或情景2；

在上述流程中，如果患者是重症，则需患者的委托人代替完成这些流程；

因此在医疗数据供应链中涉及的角色有患者、患者的委托人、不同科室的医生、门诊药房的医生，产生的数据有电子病历数据、医疗影像数据、药物备案信息数据。

步骤1.2 搭建角色关系；根据步骤1.1中的流程分析，不同的就诊情况对应不同的诊疗流程；医生与患者之间存在问诊和转诊的关系，医生根据患者的问诊情况产生不同模态的医疗数据。

根据本发明所述一种基于联盟链的跨模态医疗数据联合共享方法，其特征在于；步骤2中，由于转诊可能发生在不同的医院之间，本发明通过建立医院间的联盟链来解决跨院转诊的问题，详细步骤如下；

步骤2.1认证联盟成员；首先需要认证跨院转诊联盟链的联盟成员；联盟链的区块信息如下：

每一个联盟成员的一次信息更新都会增加上图所示的一个区块；其中父区块哈希是指联盟链的上一区块的区块头哈希值，目标哈希表示当前区块的区块头哈希值，时间戳代表当前区块生成时的时间，随机数用于后续的加解密算法，Merkle根哈希代表了联盟交易的数量；

在联盟链内部指定一个医院的每个科室为一个记账人，本方法中称为科室节点；科室节点只存储本科室的数据哈希，同时也要决定其他块的生成情况；对于科室节点的真实性，通过PBFT共识机制进行判定；确定了科室节点的真实性之后，将对科室节点进行上链操作；

步骤2.2科室节点上链；现将医院内同一患者产生的数据通过医院数据库进行整合成如下D1的格式；同一个省的不同医院形成医院联盟链；关于跨院转诊联盟链的Merkle根哈希，具有如下算法；

将医疗文本数据XML1、XML2、XML3，医疗影像数据CR、DR、CT、MRI、NM、DSA等的存储地址纳为联盟交易数据的一部分；其中D1、D2、D3、D4为同一医院的4位病人的4份医疗数据；各份医疗数据中代表了一个病人的所有医疗数据，包括医疗文本数据和医疗影像数据；医疗数据上传的节点以最后一个医生所在的科室节点为准；通过运算得到的Merkle根哈希对应医院的不同科室节点。将科室节点上链后的得到该医院的科室联盟链；将各医院的哈希上链则得到医院联盟链。

根据本发明所述一种基于联盟链的跨模态医疗数据联合共享方法，其特征在于；步骤3的具体实施如下；

步骤3.1 合约部署；设立科室联盟链的链上交易智能合约包含科室身份核实、身份识别非对称加密、提出交易申请、取消交易内容、传输交易数据、得到哈希6个算法：

当联盟链中的科室节点发起交易申请时，通过提出交易申请算法得到科室节点的id与其内容哈希，将节点的id和内容哈希通过Merkle根哈希验算，调用科室身份核实算法验证科室身份是否可靠；确认可靠后，将对所申请交易数据的对应患者节点提出申请；利用身份识别非对称加密算法核实患者节点，并把患者授权公开的信息进行非对称加密；通过传输交易数据算法，算出加密后的信息；传输完毕申请方可以用过调用得到哈希验证数据的可靠性和真实性；通过传输交易数据算法进行如果科室节点在交易过程中提出取消交易请求，则调用取消交易内容算法，删除科室节点新增的区块内容；

步骤3.2申请交易；需要患者数据的科室在智能合约中请求数据。

步骤3.3签署合约；在合约链上记录每一次请求方的电子签名和请求数据内容的哈希，完成智能合约的签署；

步骤3.4实施交易；在科室联盟链上根据智能合约的内容完成交易后，科室节点利用自己的私钥解密患者通过公钥加密的信息，最终科室节点得到自己申请的医疗数据；

步骤3.5交易结算；完成交易后，将每一笔交易记录内容，包括申请科室节点id、上传数据科室节点id、涉及的患者id、交易内容hash都记录在日记中，方便后续查找。

根据本发明所述一种基于联盟链的跨模态医疗数据联合共享方法，其特征在于；步骤4的具体实施如下；

步骤4.1 设立合约；设立医院联盟链的链上交易智能合约包含医院身份核实、身份识别非对称加密、提出交易申请、取消交易内容、传输交易数据、得到哈希6个算法；

当联盟链中的医院节点发起交易申请时，通过提出交易申请算法得到医院节点的id与其内容哈希，将节点的id和内容哈希通过Merkle根哈希验算，调用医院身份核实算法验证医院身份是否可靠；确认可靠后，将对所申请交易数据的对应患者节点提出申请；利用身份识别非对称加密算法核实患者节点，并把患者授权公开的信息进行非对称加密；通过传输交易数据算法，算出加密后的信息；传输完毕申请方可以用过调用得到哈希验证数据的可靠性和真实性；通过传输交易数据算法进行如果医院节点在交易过程中提出取消交易请求，则调用取消交易内容算法，删除医院节点新增的区块内容；

步骤4.2申请交易；需要患者数据的医院在智能合约中请求数据；

步骤4.3签署合约；在合约链上记录每一次请求方的电子签名和请求数据内容的哈希，完成智能合约的签署；

步骤4.4实施交易；在医院联盟链上根据智能合约的内容完成交易后，医院节点利用自己的私钥解密患者通过公钥加密的信息，最终医院节点得到自己申请的医疗数据；

步骤4.5交易结算；完成交易后，将每一笔交易记录内容，包括申请医院节点id、上传数据医院节点id、涉及的患者id、交易内容hash都记录在日记中，方便后续查找。

本发明具有如下优点：本发明以多模态的医疗数据为切入点，利用联盟链技术，构建基于联盟链的跨模态医疗数据联合共享架构，对多模态的医疗数据进行精确的上链分析，实现跨模态医疗数据的跨科室跨医院共享，具有访问、控制并共享医学影像数据、去中心化、能够有效确保医疗信息的可靠性和完整性等诸、跨院数据共享、患者能够自由支配自身信息等多种优势。本发明将医疗文本数据与影像数据引入到基于联盟链的联合共享研究中，拓展了医疗数据共享的研究领域的同时，联系了海量的医疗文本数据和影像数据，推进了国内医疗数据共享研究的进程。

附图说明

图1基于联盟链的跨模态医疗数据联合共享流程示意图；

图2医疗数据供应链的角色关系示意图；

图3 跨院转诊联盟链的区块信息示意图；

图4 Merkle根哈希的计算示意图；

图5是本发明实例示意图。

具体实施方式

下面将结合附图1-图5对本发明进行详细说明，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明通过改进在此提供一种基于联盟链的跨模态医疗数据联合共享方法；

本发明着眼于多模态医疗文本数据和影像数据，研究了联盟链的数据共享技术以及身份识别安全认证方法，并给出了详细的解决方案。

医疗数据有文本数据和影像数据两种类型，而影像数据存在CR、DR、CT、MRI、NM、DSA等多种格式，通过设计跨院诊疗联盟链区块完成文本数据和影像数据的联合，使患者的多模态医疗数据成为一个整体。此外，提出基于联盟链的联合共享方式，基于智能合约、PBFT共识机制、非对称加密算法，提高医疗数据交易的安全性，实现医疗数据自定义，保护患者医疗数据的隐私。利用公钥密码体制保证加密后的医疗数据的完整性，通过Merkle根哈希达到验证数据是否被篡改的目的，构建跨模态医疗数据联合共享流程，具体流程如下图1所示；

步骤1确定供应链；供应链的理念是从患者的角度，通过医院间的协作，谋求供应链整体最优化，因此需要确定供应链的角色和角色之间的关系。

步骤1.1 供应链角色；根据医疗数据供应需求分析，首先是患者到医院1的科室1就诊产生电子病历信息的医疗文本数据，然后可能会有如下流程：

流程1：患者得到科室1的医生1开的处方后去门诊药房取药。

流程2：患者被科室1的医生1安排到科室2进一步就诊，会更新现有的电子病历，如果进行照片等操作，还会产生新的医疗影像数据。一切就绪后患者得到科室2的医生2开的处方，去门诊药房取药。

流程3：患者在经历了如上情景后，仍然无法完全治愈，由诊治科室2的经治医生2申请转诊到医院2，然后经历情景1或情景2。

在上述流程中，如果患者是重症，则需患者的委托人代替完成这些流程。

因此在医疗数据供应链中涉及的角色有患者、患者的委托人、不同科室的医生、门诊药房的医生等，产生的数据有电子病历数据、医疗影像数据、药物备案信息数据等。

步骤1.2 搭建角色关系；

根据步骤1.1中的流程分析，同一医院的医疗数据供应链的角色关系图如2所示。不同的就诊情况对应不同的诊疗流程。医生与患者之间存在问诊和转诊的关系，医生根据患者的问诊情况产生不同模态的医疗数据。

步骤2建立联盟链；由于转诊可能发生在不同的医院之间，本发明通过建立医院间的联盟链来解决跨院转诊的问题。

步骤2.1 认证联盟成员；首先需要认证跨院转诊联盟链的联盟成员。联盟链的区块信息如图3；每一个联盟成员的一次信息更新都会增加上图所示的一个区块。其中父区块哈希是指联盟链的上一区块的区块头哈希值，目标哈希表示当前区块的区块头哈希值，时间戳代表当前区块生成时的时间，随机数用于后续的加解密算法，Merkle根哈希代表了联盟交易的数量。

在联盟链内部指定一个医院的每个科室为一个记账人，本发明中称为科室节点。科室节点只存储本科室的数据哈希，同时也要决定其他块的生成情况。对于科室节点的真实性，通过PBFT共识机制进行判定。确定了科室节点的真实性之后，将对科室节点进行上链操作。

步骤2.2 科室节点上链；现将医院内同一患者产生的数据通过医院数据库进行整合成如下D1的格式。同一个省的不同医院形成医院联盟链。关于跨院转诊联盟链的Merkle根哈希，本发明有如下算法，如图4。

将医疗文本数据XML1、XML2、XML3等，医疗影像数据CR、DR、CT、MRI、NM、DSA等的存储地址纳为联盟交易数据的一部分。其中D1、D2、D3、D4为同一医院的4位病人的4份医疗数据。各份医疗数据中代表了一个病人的所有医疗数据，包括医疗文本数据和医疗影像数据。医疗数据上传的节点以最后一个医生所在的科室节点为准。通过运算得到的Merkle根哈希对应医院的不同科室节点。将科室节点上链后的得到该医院的科室联盟链。将各医院的哈希上链则得到医院联盟链。

步骤3基于智能合约的科室联盟链上交易；同一医院的科室之间交易产生于患者转诊。

步骤3.1 合约部署；设立科室联盟链的链上交易智能合约包含科室身份核实、身份识别非对称加密、提出交易申请、取消交易内容、传输交易数据、得到哈希6个算法；当联盟链中的科室节点发起交易申请时，通过提出交易申请算法得到科室节点的id与其内容哈希，将节点的id和内容哈希通过Merkle根哈希验算，调用科室身份核实算法验证科室身份是否可靠。确认可靠后，将对所申请交易数据的对应患者节点提出申请。利用身份识别非对称加密算法核实患者节点，并把患者授权公开的信息进行非对称加密。通过传输交易数据算法，算出加密后的信息。传输完毕申请方可以用过调用得到哈希验证数据的可靠性和真实性。通过传输交易数据算法进行如果科室节点在交易过程中提出取消交易请求，则调用取消交易内容算法，删除科室节点新增的区块内容。

步骤3.2申请交易；需要患者数据的科室在智能合约中请求数据。

步骤3.3签署合约；在合约链上记录每一次请求方的电子签名和请求数据内容的哈希，完成智能合约的签署。

步骤3.4实施交易；在科室联盟链上根据智能合约的内容完成交易后，科室节点利用自己的私钥解密患者通过公钥加密的信息，最终科室节点得到自己申请的医疗数据。

步骤3.5交易结算；完成交易后，将每一笔交易记录内容，包括申请科室节点id、上传数据科室节点id、涉及的患者id、交易内容hash都记录在日记中，方便后续查找。

步骤4基于智能合约的医院联盟链上交易；不同医院任意科室之间交易产生于患者跨院就诊。

步骤4.1 设立合约；设立医院联盟链的链上交易智能合约包含医院身份核实、身份识别非对称加密、提出交易申请、取消交易内容、传输交易数据、得到哈希6个算法；当联盟链中的医院节点发起交易申请时，通过提出交易申请算法得到医院节点的id与其内容哈希，将节点的id和内容哈希通过Merkle根哈希验算，调用医院身份核实算法验证医院身份是否可靠。确认可靠后，将对所申请交易数据的对应患者节点提出申请。利用身份识别非对称加密算法核实患者节点，并把患者授权公开的信息进行非对称加密。通过传输交易数据算法，算出加密后的信息。传输完毕申请方可以用过调用得到哈希验证数据的可靠性和真实性。通过传输交易数据算法进行如果医院节点在交易过程中提出取消交易请求，则调用取消交易内容算法，删除医院节点新增的区块内容。

步骤4.2申请交易；需要患者数据的医院在智能合约中请求数据。

步骤4.3签署合约；在合约链上记录每一次请求方的电子签名和请求数据内容的哈希，完成智能合约的签署。

步骤4.4实施交易；在医院联盟链上根据智能合约的内容完成交易后，医院节点利用自己的私钥解密患者通过公钥加密的信息，最终医院节点得到自己申请的医疗数据。

步骤4.5交易结算；完成交易后，将每一笔交易记录内容，包括申请医院节点id、上传数据医院节点id、涉及的患者id、交易内容hash都记录在日记中，方便后续查找。

本发明的应用场景（实例）为；在患者跨院转诊时非电子病历的医疗影像信息共享出现困难，传统的的方法需要携带医疗影像信息的打印文件，十分不便。随着医疗领域信息化的推进，每天都会产生大量的医疗文本数据和影像数据，但现有的医疗数据共享技术无法将这些不同模态的数据联系，许多医院的不同科室运行着不同的信息存储系统，同一医院的不同科室的数据本就不共通，使得同一个患者的医疗文本数据和影像数据相分离，得不到合理的共享。如今本发明可应用于同一医院不同科室间、不同医院任意科室间的跨模态医疗数据联合共享，节约人力和物力成本，有更好的共享性，具体流程如下图5所示。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (3)

1.一种基于联盟链的跨模态医疗数据联合共享方法，其特征在于；

该方法以跨模态跨科室跨医院的医疗数据为切入点，利用联盟链的联合共享方式，基于智能合约、PBFT共识机制、非对称加密算法，构建跨模态医疗数据联合共享流程，具体流程如下；

步骤1，确定供应链；供应链的理念是从患者的角度，通过医院间的协作，谋求供应链整体最优化，因此需要确定供应链的角色和角色之间的关系；

步骤2，建立联盟链；通过建立医院间的联盟链来解决跨院转诊的问题；

步骤3，设置针对科室联盟链的智能合约链上交易流程；同一医院的科室之间交易数据在患者转诊中产生；

步骤4，设置针对医院联盟链的智能合约链上交易流程；不同医院任意科室之间交易数据在患者跨院就诊中产生；

步骤1中确定供应链的角色和角色之间的关系，具体实施如下；

步骤1.1供应链角色；根据医疗数据供应需求分析，首先是患者到医院1的科室1就诊产生电子病历信息的医疗文本数据，具有如下流程：流程1：患者得到科室1的医生1开的处方后去门诊药房取药；

流程2：患者被科室1的医生1安排到科室2进一步就诊，会更新现有的电子病历，如果进行照片操作，还会产生新的医疗影像数据；一切就绪后患者得到科室2的医生2开的处方，去门诊药房取药；

流程3：患者在经历了如上情景后，仍然无法完全治愈，由诊治科室2的经治医生2申请转诊到医院2，然后经历情景1或情景2；

在上述流程中，如果患者是重症，则需患者的委托人代替完成这些流程；

因此在医疗数据供应链中涉及的角色有患者、患者的委托人、不同科室的医生和门诊药房的医生，产生的数据有电子病历数据、医疗影像数据、药物备案信息数据；

步骤1.2 搭建角色关系；根据步骤1.1中的流程分析，不同的就诊情况对应不同的诊疗流程；医生与患者之间存在问诊和转诊的关系，医生根据患者的问诊情况产生不同模态的医疗数据；

步骤4的具体实施如下；

步骤4.1 设立合约；设立医院联盟链的链上交易智能合约包含医院身份核实、身份识别非对称加密、提出交易申请、取消交易内容、传输交易数据、得到哈希6个算法；

当联盟链中的医院节点发起交易申请时，通过提出交易申请算法得到医院节点的id与其内容哈希，将节点的id和内容哈希通过Merkle根哈希验算，调用医院身份核实算法验证医院身份是否可靠；确认可靠后，将对所申请交易数据的对应患者节点提出申请；利用身份识别非对称加密算法核实患者节点，并把患者授权公开的信息进行非对称加密；通过传输交易数据算法，算出加密后的信息；传输完毕申请方通过调用得到哈希验证数据的可靠性和真实性；通过传输交易数据算法进行如果医院节点在交易过程中提出取消交易请求，则调用取消交易内容算法，删除医院节点新增的区块内容；

步骤4.2申请交易；需要患者数据的医院在智能合约中请求数据；

步骤4.3签署合约；在合约链上记录每一次请求方的电子签名和请求数据内容的哈希，完成智能合约的签署；

步骤4.4实施交易；在医院联盟链上根据智能合约的内容完成交易后，医院节点利用自己的私钥解密患者通过公钥加密的信息，最终医院节点得到自己申请的医疗数据；

步骤4.5交易结算；完成交易后，将每一笔交易记录内容，包括申请医院节点id、上传数据医院节点id、涉及的患者id、交易内容hash都记录在日记中，方便后续查找。

2.根据权利要求1所述一种基于联盟链的跨模态医疗数据联合共享方法，其特征在于；步骤2中，由于转诊可能发生在不同的医院之间，通过建立医院间的联盟链来解决跨院转诊的问题，详细步骤如下；

步骤2.1认证联盟成员；首先需要认证跨院转诊联盟链的联盟成员；联盟链的区块信息如下：

每一个联盟成员的一次信息更新都会增加上图所示的一个区块；其中父区块哈希是指联盟链的上一区块的区块头哈希值，目标哈希表示当前区块的区块头哈希值，时间戳代表当前区块生成时的时间，随机数用于后续的加解密算法，Merkle根哈希代表了联盟交易的数量；

在联盟链内部指定一个医院的每个科室为一个记账人，称为科室节点；科室节点只存储本科室的数据哈希，同时也要决定其他块的生成情况；对于科室节点的真实性，通过PBFT共识机制进行判定；确定了科室节点的真实性之后，将对科室节点进行上链操作；

步骤2.2科室节点上链；现将医院内同一患者产生的数据通过医院数据库进行整合成如下D1的格式；同一个省的不同医院形成医院联盟链；关于跨院转诊联盟链的Merkle根哈希，具有如下算法；

将医疗文本数据XML1、XML2、XML3，医疗影像数据CR、DR、CT、MRI、NM和DSA的存储地址纳为联盟交易数据的一部分；其中D1、D2、D3、D4为同一医院的4位病人的4份医疗数据；各份医疗数据中代表了一个病人的所有医疗数据，包括医疗文本数据和医疗影像数据；医疗数据上传的节点以最后一个医生所在的科室节点为准；通过运算得到的Merkle根哈希对应医院的不同科室节点；将科室节点上链后的得到该医院的科室联盟链；将各医院的哈希上链则得到医院联盟链。

3.根据权利要求1所述一种基于联盟链的跨模态医疗数据联合共享方法，其特征在于；步骤3的具体实施如下；

步骤3.1 合约部署；设立科室联盟链的链上交易智能合约包含科室身份核实、身份识别非对称加密、提出交易申请、取消交易内容、传输交易数据、得到哈希6个算法：

当联盟链中的科室节点发起交易申请时，通过提出交易申请算法得到科室节点的id与其内容哈希，将节点的id和内容哈希通过Merkle根哈希验算，调用科室身份核实算法验证科室身份是否可靠；确认可靠后，将对所申请交易数据的对应患者节点提出申请；利用身份识别非对称加密算法核实患者节点，并把患者授权公开的信息进行非对称加密；通过传输交易数据算法，算出加密后的信息；传输完毕申请方通过调用得到哈希验证数据的可靠性和真实性；通过传输交易数据算法进行如果科室节点在交易过程中提出取消交易请求，则调用取消交易内容算法，删除科室节点新增的区块内容；

步骤3.2申请交易；需要患者数据的科室在智能合约中请求数据；

步骤3.3签署合约；在合约链上记录每一次请求方的电子签名和请求数据内容的哈希，完成智能合约的签署；

步骤3.4实施交易；在科室联盟链上根据智能合约的内容完成交易后，科室节点利用自己的私钥解密患者通过公钥加密的信息，最终科室节点得到自己申请的医疗数据；

步骤3.5交易结算；完成交易后，将每一笔交易记录内容，包括申请科室节点id、上传数据科室节点id、涉及的患者id、交易内容hash都记录在日记中，方便后续查找。

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