CN113890755B - 一种基于区块链的患者家属远程确认系统和授权方法 - Google Patents

一种基于区块链的患者家属远程确认系统和授权方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于区块链的患者家属远程确认系统，包括注册和管理平台、数据分布式存储子系统、区块链网络和用户终端四个部分：注册和管理平台：包括医生、患者和患者家属三方面用户；私钥由各用户自己保存在自己的用户终端中，用于数字签名；各方私钥与对应的身份识别信息绑定；数据分布式存储子系统：用于存储在数字签名过程中用来进行远程签字确认的证据，利用基于患者家属的公钥对密钥进行加密，加密后的密钥和加密数据组成证明材料一起上传到数据分布式存储子系统；并将远程确认结论和证明材料的哈希值一起记录在区块链网络中。本发明同时提供所述的系统实现的病例数据患者家属远程授权查询方法。

Description

一种基于区块链的患者家属远程确认系统和授权方法
技术领域
本发明涉及医疗救治过程中的家属远程确认方法。
背景技术
患者在救治过程中会有一些决定需要家属做出，如是否使用某种治疗方案、是否使用某种药物等等。如果家属在现场，则可直接签字确认。但如果家属不在现场，则需医生通过语音或视频通话的方式与家属进行沟通，并得到家属的决定。但是由于没有现场签字，在后续出现医疗纠纷的情况下，医院无法拿出确凿的证据证明家属当时的决定，患者也无法证明当时的决定是否被医生如实获得。尽管也可以对当时的通话和视频进行录制保存，但仍然存在数据破坏和伪造的风险，且视频和语音数据可能被用于其他用途，存在隐私泄露的风险。另外，在远程确认场景中，家属患者的身份认定以及医生是否确实收到家属的确认信息都存在不确定性，可能成为后续医疗纠纷带来隐患。
发明内容
本发明的目的是提供一种患者家属远程确认方法。本发明基于区块链和非对称加密技术，提出患者家属远程签字确认方法，能够为后续可能出现的医疗纠纷提供可靠的证据。技术方案如下。
一种基于区块链的患者家属远程确认系统，包括注册和管理平台、数据分布式存储子系统、区块链网络和用户终端四个部分：
注册和管理平台：包括医生、患者和患者家属三方面用户，每个用户主体都在注册和管理平台上进行注册，获得公钥(PK)和私钥(SK)对，其中，公钥是公开的，由区块链节点保存，用于合法用户身份验证；私钥由各用户自己保存在自己的用户终端中，用于数字签名；各方私钥与对应的身份识别信息绑定；患者、患者家属和医生的公私钥对分别表示为(PKp，SKp)、(PKf，SKf)和(PKd，SKd)；
数据分布式存储子系统：用于存储在数字签名过程中用来进行远程签字确认的证据，患者家属在进行远程签字确认时的证据由患者家属上传至数据分布式存储子系统中，并附上患者家属的数字签名；患者家属的用户终端在上传证据之前对数据进行加密，利用基于患者家属的公钥对密钥进行加密，加密后的密钥和加密数据组成证明材料一起上传到数据分布式存储子系统；并将远程确认结论和证明材料的哈希值一起记录在区块链网络中；
区块链网络：用于存储患者家属的远程确认结论和证明材料的哈希值，并基于智能合约对发出远程确认的医生身份以及进行远程确认的患者家属信息进行验证；
用户终端和软件：医生终端和软件的功能包括患者身份确认、患者家属信息获取与选择、事项的编辑与发送、语音或视频通话；患者家属终端和软件的功能包括个人身份识别、事项显示与决策、决策签名与发送、语音或视频通话、语音或视频的录制与回放。
所述的系统实现的病例数据患者家属远程授权查询方法，包括如下的步骤：
(1)患者家属信息录入：患者在其用户终端上录入患者家属信息I，患者家属信息I上传区块链网络之前由患者进行数字签名，从而为患者家属信息I责任认定提供依据，过程如下：首先计算患者家属信息I的哈希值HI＝Hash(I)，然后基于患者自己的私钥计算数字签名Sp＝Enc_a(HI，SKp)，其中Hash为产生固定长度的字符串的函数算法，Enc_a表示非对称加密算法，信息对(I，Sp)一同存入区块链网络中；
(2)医生发起远程签字确认申请：首先，医生终端识别患者身份，获得患者家属信息；第二，医生编辑需要确认的事项信息和明确的选项；第三，医生发出远程确认申请，包括事项和患者家属信息，并对所申请的信息附上数字签名；
(3)区块链网络进行医生身份合法性验证：远程确认申请在区块链网络中广播，节点收到申请后，基于数字签名和本地维护的合法医生目录验证医生身份信息，验证通过后向家属患者终端发送远程确认通知，整个过程在智能合约中进行；
(4)患者家属远程确认：患者家属在终端上收到远程确认通知后，通过语音或视频直接与医生进行连线，同时在终端界面上显示需要确认的事项说明和选项，患者家属选择特定选项后点击确认，形成已经确认的信息本身C＝(事项说明+可选项+最终选项)，这个过程中的视频或语音被患者家属的用户终端记录为信息E，即作为远程签字确认的证据，其基于密钥K进行加密得到EK＝Enc_s(E，K)，密钥K基于患者家属公钥加密得到Kf＝Enc_a(K，PKf)；确认动作激发两个传输事件，一是将EK和Kf发送给数据分布式存储子系统，二是将确认信息Cf＝C+Sf+HEk送给医生，包括已经确认的信息本身C、患者家属的数字签名Sf＝Enc_a(C，SKf)和加密数据哈希值HEk＝Hash(EK)；
(4)医生确认远程签字信息：医生在收到患者家属的确认信息Cf之后，确认按照患者家属选择的特定选项进行施救，并对Cf进行二次签名Sd＝Enc_a(Cf，SKd)，最终将双方签名数据Cf+d＝Cf+Sd发送给区块链网络；
(5)区块链数据记录：双方签名数据Cf+d被广播到所有区块链节点，各节点各自将远程签字授权信息记录在患者名下，以PKp为索引，包括患者家属公钥PKf、医生公钥PKd、当前时间和双方签名数据Cf+d，至此完成远程签字确认工作。
本发明具有如下的技术效果：
(1)基于区块链分布式存储保证数据的不可篡改和参与者的合法身份；
(2)基于数字签名保证患者家属信息是确实来自于患者、远程签字确认信息确实来自患者家属以及确实被医生收到；
(3)基于数字签名技术和数字指纹技术保证所记录的视频和语音信息来自于患者家属，如果出现病例篡改现象，可以追溯查询。
具体实施方式
下面对本发明进行详细说明。
1.系统组成与功能描述
本发明的患者家属远程确认系统包括注册和管理平台、数据分布式存储子系统、区块链网络和用户终端四个部分，各部分的功能具体描述如下。实际使用中，本发明的患者家属远程确认系统可以不是独立的系统，而是纳入医院的电子病例管理系统的一个功能模块。
(1)注册和管理平台：包括医生、患者和患者家属三方面用户。每个用户主体都基于各自的用户终端和软件在注册和管理平台上进行注册，并获得公钥(PK)和私钥(SK)对。其中公钥是公开的，由区块链节点保存，用于合法用户身份验证。私钥则由各用户自己保存，用于数字签名。具体应用中，医生目录可由医院直接录入，患者及家属信息可由患者自行录入。为了便于操作，各方私钥与对应的身份识别信息绑定(如指纹、虹膜、人脸等)，并存储在各自的用户终端中。患者、患者家属和医生的公私钥对分别表示为(PKp，SKp)、(PKf，SKf)和(PKd，SKd)。
(2)数据分布式存储子系统：签字过程中的视频、截图或者语音被称为远程签字确认的证据，这些文件尺寸较大，不适合存储在区块链网络中。为此，医生所在医院应提供存储设备，本发明称之为数据分布式存储子系统，对证据信息进行存储。(在医院内或其他第三方)设置有数据分布式存储子系统，患者家属在进行远程签字确认时的证据由患者家属上传至数据分布式存储子系统中，并附上患者家属的数字签名。患者家属的用户终端在上传证据之前对数据进行加密，利用基于患者家属的公钥对密钥进行加密。加密后的密钥和加密数据组成证明材料一起上传到数据分布式存储子系统；并将远程确认结论和证明材料的哈希值一起记录在区块链网络中。
(3)区块链网络：用于存储患者家属的远程确认结论和证明材料的哈希值，并基于智能合约对发出远程确认的医生身份以及进行远程确认的患者家属信息进行验证。整个区块链网络采用联盟链形式，多个节点分别部署在与医疗救治相关的组织中，如医院、急救中心、卫生院、监管机构等。
(4)用户终端和软件：医生终端和软件的功能包括患者身份确认(如身份证、指纹、虹膜或人脸的扫描)、患者家属信息获取与选择、事项的编辑与发送、语音或视频通话等。患者家属终端和软件的功能包括个人身份识别(如身份证、指纹、虹膜或人脸的扫描)、事项显示与决策、决策签名与发送、语音或视频通话、语音或视频的录制与回放。
2.病例数据远程授权查询步骤
(1)患者家属信息录入：患者在其用户终端上录入家属信息I，包括姓名、身份证号和联系电话。信息上传区块链网络之前由患者进行数字签名，从而为家属信息责任认定提供依据，基本过程如下：首先计算家属信息I的哈希值HI＝Hash(I)，然后基于自己的私钥计算数字签名Sp＝Enc_a(HI，SKp)，其中Hash为函数算法(产生固定长度的字符串)，Enc_a表示非对称加密算法。信息对(I，Sp)一同存入区块链网络中。
(2)医生发起远程签字确认申请：首先，医生终端识别患者身份(指纹、虹膜或人脸扫描识别)，获得患者家属信息(姓名、身份证号、联系电话等)；第二，医生编辑需要确认的事项信息和明确的选项；第三，医生发出远程确认申请(包括事项和患者家属信息)，并对申请信息附上数字签名。
(2)区块链网络进行医生身份合法性验证：远程确认申请在区块链网络中广播，每个节点收到申请后，基于数字签名和本地维护的合法医生目录验证医生身份信息，验证通过后向家属患者终端发送远程确认通知。整个过程在智能合约中进行。
(3)患者家属远程确认：患者家属在终端上收到远程确认通知后，通过语音或视频直接与医生进行连线，同时在终端界面上显示需要确认的事项说明和选项。患者家属选择特定选项后点击确认。这个过程中的视频和语音被终端记录为信息E，即作为远程签字确认的证据，其基于密钥K进行加密得到EK＝Enc_s(E，K)，密钥K基于患者家属公钥加密得到Kf＝Enc_a(K，PKf)。确认动作激发两个传输事件，一是将EK和Kf发送给数据分布式存储子系统，二是将确认信息Cf＝C+Sf+HEk送给医生，包括信息本身C＝(事项说明+可选项+最终选项)和患者家属的数字签名Sf＝Enc_a(C，SKf)和加密数据哈希值HEk＝Hash(EK)。
(4)医生确认远程签字信息：医生在收到患者家属的确认信息Cf之后，确认按照患者家属选择的特定选项进行施救，并对Cf进行二次签名Sd＝Enc_a(Cf，SKd)，最终将签名数据Cf+d＝Cf+Sd发送给区块链网络。
(5)区块链数据记录：双方确认信息Cf+d被广播到所有区块链节点，各节点各自将远程签字授权信息记录在患者名下(以PKp为索引)，包括患者家属公钥PKf、医生公钥PKd、当前时间和签名数据Cf+d。至此完成远程签字确认工作。
(6)后续追溯与证据调查：
可根据患者公钥PKp查询所有的远程签字确认记录，直接显示时间、地点、家属和确认事项详情C。对于数据完整性和来源，首先基于所记录的医生公钥PKd对Cf+d中的数字签名Sd进行确认，通过则证明医生如实接收到了家属的确认信息；然后基于所记录的患者家属公钥PKf对Cf中的数字签名Sf进行确认，通过者证明该确认信息确实来自该家属。若此时或者家属依然否认是自己进行了远程确认信息，则可基于Cf中记录的证据数据索引HEk获得加密证据数据EK和加密密钥Kf。然后基于其私钥对密钥进行解密得到K＝Dec_a(Kf，SKf)，并基于密钥K对加密证据数据进行解密E＝Dec_s(EK，K)，其中Dec_a和Dec_s分别为非对称解密算法和对称解密算法。最后基于E中的视频和语音做最终的裁定。

Claims (2)

1.一种基于区块链的患者家属远程确认系统，包括注册和管理平台、数据分布式存储子系统、区块链网络和用户终端四个部分：
注册和管理平台：包括医生、患者和患者家属三方面用户，每个用户主体都在注册和管理平台上进行注册，获得公钥(PK)和私钥(SK)对，其中，公钥是公开的，由区块链节点保存，用于合法用户身份验证；私钥由各用户自己保存在自己的用户终端中，用于数字签名；各方私钥与对应的身份识别信息绑定；患者、患者家属和医生的公私钥对分别表示为(PKp，SKp)、(PKf，SKf)和(PKd，SKd)；
数据分布式存储子系统：用于存储在数字签名过程中用来进行远程签字确认的证据，患者家属在进行远程签字确认时的证据由患者家属上传至数据分布式存储子系统中，并附上患者家属的数字签名；患者家属的用户终端在上传证据之前对数据进行加密，利用基于患者家属的公钥对密钥进行加密，加密后的密钥和加密数据组成证明材料一起上传到数据分布式存储子系统；并将远程确认结论和证明材料的哈希值一起记录在区块链网络中；
区块链网络：用于存储患者家属的远程确认结论和证明材料的哈希值，并基于智能合约对发出远程确认的医生身份以及进行远程确认的患者家属信息进行验证；
用户终端和软件：医生终端和软件的功能包括患者身份确认、患者家属信息获取与选择、事项的编辑与发送、语音或视频通话；患者家属终端和软件的功能包括个人身份识别、事项显示与决策、决策签名与发送、语音或视频通话、语音或视频的录制与回放。
2.权利要求1所述的系统实现的病例数据患者家属远程授权查询方法，包括如下的步骤：
(1)患者家属信息录入：患者在其用户终端上录入患者家属信息I，患者家属信息I上传区块链网络之前由患者进行数字签名，从而为患者家属信息I责任认定提供依据，过程如下：首先计算患者家属信息I的哈希值HI＝Hash(I)，然后基于患者自己的私钥计算数字签名Sp＝Enc_a(HI，SKp)，其中Hash为产生固定长度的字符串的函数算法，Enc_a表示非对称加密算法，信息对(I，Sp)一同存入区块链网络中；
(2)医生发起远程签字确认申请：首先，医生终端识别患者身份，获得患者家属信息；第二，医生编辑需要确认的事项信息和明确的选项；第三，医生发出远程确认申请，包括事项和患者家属信息，并对所申请的信息附上数字签名；
(2)区块链网络进行医生身份合法性验证：远程确认申请在区块链网络中广播，节点收到申请后，基于数字签名和本地维护的合法医生目录验证医生身份信息，验证通过后向家属患者终端发送远程确认通知，整个过程在智能合约中进行；
(3)患者家属远程确认：患者家属在终端上收到远程确认通知后，通过语音或视频直接与医生进行连线，同时在终端界面上显示需要确认的事项说明和选项，患者家属选择特定选项后点击确认，形成已经确认的信息本身C＝(事项说明+可选项+最终选项)，这个过程中的视频或语音被患者家属的用户终端记录为信息E，即作为远程签字确认的证据，其基于密钥K进行加密得到EK＝Enc_s(E，K)，密钥K基于患者家属公钥加密得到Kf＝Enc_a(K，PKf)；确认动作激发两个传输事件，一是将EK和Kf发送给数据分布式存储子系统，二是将确认信息Cf＝C+Sf+HEk送给医生，包括已经确认的信息本身C、患者家属的数字签名Sf＝Enc_a(C，SKf)和加密数据哈希值HEk＝Hash(EK)；
(4)医生确认远程签字信息：医生在收到患者家属的确认信息Cf之后，确认按照患者家属选择的特定选项进行施救，并对Cf进行二次签名Sd＝Enc_a(Cf，SKd)，最终将双方签名数据Cf+d＝Cf+Sd发送给区块链网络；
(5)区块链数据记录：双方签名数据Cf+d被广播到所有区块链节点，各节点各自将远程签字授权信息记录在患者名下，以PKp为索引，包括患者家属公钥PKf、医生公钥PKd、当前时间和双方签名数据Cf+d，至此完成远程签字确认工作。
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