CN114596939A - 一种基于区块链的医疗数据分享方法、系统、计算机设备及存储介质 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于区块链的医疗数据分享方法、系统、计算机设备及存储介质，所述方法包括以下步骤：S01、平台用户上传医疗影像数据，补充医疗数据相关信息；S02、平台根据用户上传数据时提供的信息自动计算初始积分；S03、经过平台标注培训和认证的各级用户标注并审核；S04、根据标注和审核结果计算数据上传用户的最终积分；S05、标注结果返回给数据上传用户及平台计算积分给各级用户；S06、在注明医疗影像数据用途并经审核后，可用积分下载相关数据。本发明基于区块链技术，促进医疗数据共享，同时保证医疗数据的安全性以及处理的专业性，使得医疗数据价值被充分挖掘，有效促进医学人工智能的发展。

Description

一种基于区块链的医疗数据分享方法、系统、计算机设备及存 储介质
技术领域
本发明涉及医学人工智能领域，更具体地，涉及一种基于区块链的医疗数据分享方法、系统、计算机设备及存储介质。
背景技术
“算法”和“算力”的进步使人工智能迅猛发展。其中以深度学习卷积神经网络为代表的一系列人工智能算法的开发需要在前期积累足够数量的数据“算据”，并提供高质量的标签数据，用以进行有监督模型训练。而且，传统稀疏标注的模式对于沉淀数据的标注程度远远不足，无法充分挖掘数据的价值，数据利用度低。
基于学习曲线，传统的深度学习分类器需要每个数据类别平均包含4,092个影像或样本的训练数据集，以实现所需的准确性。但是，根据《健康保险隐私及责任法案》，出于对患者隐私和安全的考虑，存储和交换医疗数据的审核十分严格。因此，海量的医疗数据沉淀于以医院等机构为代表的区域信息中心，高效的数据共享渠道的缺失成为限制医疗数据流通的重要因素，最终形成“医疗数据孤岛”。
此外，来自大多数罕见疾病患者的数据难以获得，这阻碍了医学人工智能在疾病精诊断方面的发展。因此，在合理科学的前提下，必须在有限的医学数据中尽可能多标注标签，以便算法充分利用每一个医疗数据点提供的信息。而传统的医疗数据标注方式以稀疏标注为主，无法充分挖掘数据的价值，标签信息量低。同时，研究表明，深度学习模型在真实临床环境中的表现不如实验室中的训练结果，一部分是因为真实临床环境中的图片采集质量远不如实验室经过数据治理后的图片质量。
发明内容
本发明旨在克服上述现有技术的至少一种缺陷，提供一种基于区块链的医疗数据分享方法、系统、计算机设备及存储介质，用于解决现有技术中由于有效共享渠道缺失，医疗数据流通困难，阻碍医学人工智能在疾病精诊断方面的发展，无法充分挖掘有限的医疗数据价值的问题。
本发明采取的技术方案是，一种基于区块链的医疗数据分享方法，包括以下步骤：
S01、平台用户上传医疗影像数据，补充医疗数据相关信息；
S02、平台根据用户上传数据时提供的信息自动计算初始积分；
S03、经过平台标注培训和认证的各级用户标注并审核；
S04、根据标注和审核结果计算数据上传用户的最终积分；
S05、标注结果返回给数据上传用户及平台计算积分给各级用户；
S06、在注明医疗影像数据用途并经审核后，可用积分下载相关数据。
具体的，所述步骤S01中，用户在上传医疗影像数据时，还需要补充医疗数据相关信息，所述的医疗数据相关信息为该上传的医疗数据所对应的医疗科目、疾病类型、数据采集的时间段、图片采集的仪器设备类型、检查类型、检查费用区间及患病率等信息，便于之后平台计算数据上传用户的初始积分，同时通过以上信息可有效区分医疗数据的类型，提升标注的效率，同时明确不同类型医疗数据的价值。
进一步的，所述步骤S01中，对于罕见类型的疾病或者社区当前没有的数据类型，上传用户可在平台内发布众筹任务向社区广播，该众筹任务可以包含积分的众筹下限要求和众筹数据量要求等；平台内没有相关类型数据，但对该众筹任务感兴趣的用户，可以上传积分到任务，有相关类型数据的用户可上传对应的图片，最后积分分配的比例按照上传用户的贡献量分配；若是众筹积分，数据量达到预期设定，任务成功，若是未达到预期设定，任务失败，积分扣除平台费用后返还给用户。
进一步的，所述步骤S01中，上传用户可以决定任务类型，例如可以自行决定是由系统自动派发标注任务，还是用户自主选择标注用户(可参考平台的标注用户排行榜)。
进一步的，所述步骤S01中，医疗影像数据上传方式以断点续传上传的方式进行，上传的文件分成若干个分片分别上传，所有分片都上传完成后，将所有分片合并成完整的文件，完成整个文件的上传。其中，每一个部分采用一个线程进行上传或下载，主要基于HTTP协议、多线程请求来实现，如果碰到网络故障，可以从已经上传或下载的部分开始继续上传下载未完成的部分，用户可以节省时间，提高速度。
进一步的，所述步骤S02中，平台自动判断医疗影像数据是否重复，是否已含有相关标注结果，并与数据上传用户确认在平台内是否保留标注结果。
进一步的，所述步骤S02中，对源图像与要筛选的图像进行直方图数据采集，对采集的各自图像直方图进行归一化，再使用巴氏系数算法对直方图数据进行计算，最终得出图像相似度值，其值范围在[0,1]之间，0表示极其不同，1表示极其相似。
进一步的，所述步骤S03中，根据医学科目和疾病不同，平台提供系列教学科普课程及对应的考核测试，平台用户须通过相关教学课程和测试，获得平台认证后，才可给数据上传用户的影像数据进行标注，以确保平台标注标准的一致性。
进一步的，步骤S03中，平台各级用户通过平台的标注培训和认证之后，各级用户标注审核步骤包括：同一影像数据交由多名三级别的用户标注，若是标注结果不一致，产生争议，平台自动将有争议的影像数据提交给对应领域的二级用户；若是仍有争议，平台继续上移任务给一级用户，由一级用户标注，并作为最终结果，以确保平台标注的质量。而且，为保证标注用户在平台中有一个系统的培养成长体系，标注用户根据任务完成的质量和数量，积分变化的同时，等级也会对应发生变化。
进一步的，所述步骤S03中，平台的标注逻辑：第一步，对医疗影像数据的质量(亮度，清晰度，目标区域、结构是否完整)初步评估；第二步，针对临床影像数据，按照疾病判断，解剖结构和病理特征的结构密集标注，针对病理影像数据，按照疾病判断病变的组织结构和细胞形态。影像质量不达标的数据，会影响上传用户的积分获取；同时，数据上传用户可以根据自己需要标注/关注的兴趣点制定相关标注教程培训标注用户。
进一步的，所述步骤S05中，数据上传用户可以根据标注结果给标注用户评分，如果标注结果有争议，也可以在平台中提出讨论。平台根据用户自填的内容计算初始积分，再由对应板块的工作人员核算积分。若是上传用户的积分受影像数据质量标签影响，平台提供对应类型数据从采集到整理等相关内容的培训，以提升平台数据质量。
另一方面，本发明采取的另一种技术方案为，一种基于区块链的医疗数据分享系统，包括：
图像标注模块，用于给标注用户提供数据标注交互平台，如图像质量智能筛查工具，标注工具等；
数据分享模块，用于给数据上传用户和标注用户提供交流平台，如数据任务发布，标注结果上传、标注结果广播，积分的流转等；
数据存储模块，用于存储上传用户的数据、用户对数据进行标注的标签、用户的等级/资质的电子凭证；
区块链模块，用于存储和记录社区里面所有用户的操作记录，如用户积分的流转，数据的流转，用户等级变化等。
进一步的，所述图像标注模块包括：
标注工具，用于进行标注；
图像质量筛查模块，用于对于图像质量进行筛查；
标注信息核对模块，用于对标注结果的确认，保证标注结果的一致性，当多个标注用户对同一数据有不一致的标注结果，向上一级用户征求意见直至最高级用户确定标准；
用户培训考核和等级认证体系模块，用于确定标注水平程度不一致的用户等级，同时，通过培训考核，确保用户在社区中实践以提升其标注能力；
信息检索模块一，用于给用户利用关键词检索特定的信息，检索的范围包括不同角色的用户，社区发布的任务，医学一到四级目录及各领域下的疾病数据集。
进一步的，所述数据分享模块包括：
数据任务发布模块，用于给用户发布任务；
标注结果公布模块，用于公布标注的结果；
用户讨论模块，用于给用户提供一个不同医疗诊疗科目的讨论交互板块，数据上传用户和标注用户可在该模块就具体任务互动；
用户排名展示模块，用于展示标注用户的工作量和等级；
信息检索模块二，用于给用户利用关键词检索特定的信息，检索的范围包括用户，医学一到四级目录及各领域下的专家读片会，公开任务等。
另一方面，本发明采取的另一种技术方案为，一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述一种基于区块链的医疗数据分享方法步骤。
另一方面，本发明采取的另一种技术方案为，一种存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述一种基于区块链的医疗数据分享方法步骤。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
(1)本发明通过区块链联盟链架构，确保进入平台的用户均为可信任机构的成员，保证医疗数据的安全性以及处理的专业性，同时通过区块链实现平台活动全流程记录，从数据的上传，标注到下载，通过可信任机构认证的机制保证数据的流转在已认证成员间，同时，通过全流程记录以及数据防伪措施，确保数据一旦发生泄露能准确定位到数据泄露源，进一步确保数据的安全；
(2)本发明通过区块链保证从数据采集到数据标注的全流程工作量记录，实现信息互联到价值互联的转变，通过区块链全流程记录以及每一步流程工作量化，直接证明和确认用户相关行为，确保用户创造的价值被明确记录，同时，通过智能合约，将用户创造的价值量化，还通过积分的形式反馈给用户，以确保用户价值被认可；
(3)本发明通过培训考核和等级认证体系，为用户提供一个较为完整的成长体系，既通过培训考核确保标注结果的一致性，又通过等级认证制度为用户提供价值实现的渠道；
(4)本发明通过培训考核和等级认证体系、图像标注模块的标注信息核对模块确保社区标注标准的一致性，同时，数据按照国家医疗机构诊疗科目划分，可建立我国从医疗数据采集，医疗数据治理，到医疗数据应用的标准体系。
附图说明
图1为本发明中基于区块链的医疗数据分享方法流程图。
图2为本发明实施例中步骤S01及S02中数据上传及积分计算流程图。
图3为本发明实施例中步骤S03中标注争议解决流程图。
图4为本发明中基于区块链的医疗数据分享系统结构图。
图5为本发明实施例中系统网络架构示意图。
附图标记说明：图像标注模块10，数据分享模块20，数据存储模块30，区块链模块40，标注工具11，图像质量筛查模块12，标注信息核对模块13，用户培训考核和等级认证体系模块14，信息检索模块一15，数据任务发布模块41，标注结果公布模块42，用户讨论模块43，用户排名展示模块44，信息检索模块二45。
具体实施方式
本发明附图仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制。为了更好说明以下实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
如图1所示，本实施例提供一种基于区块链的医疗数据分享方法，包括以下步骤：
S01、平台用户上传医疗影像数据，补充医疗数据相关信息；
S02、平台根据用户上传数据时提供的信息自动计算初始积分；
S03、经过平台标注培训和认证的各级用户标注并审核；
S04、根据标注和审核结果计算数据上传用户的最终积分；
S05、标注结果返回给数据上传用户及平台计算积分给各级用户；
S06、在注明医疗影像数据用途并经审核后，可用积分下载相关数据。
在本实施例中，上述步骤中需要说明的是，当用户注册使用本平台账号时，需要提供当前用户所在工作或学习所在的医院，学校或研究机构的证明(如机构邮箱，工作证或学生证等)，同时，对应机构须在社区的白名单上，即可创建账号，并得到对应公私钥对。当用户输入正确的公私钥，登录到自己的账号，可以选择不同的角色：数据上传者或者标注者。
维系平台运作的是积分的流转，对于数据上传者角色而言，积分的获取是通过医疗数据上传得到。本实施例中，如图2所示，数据上传的流程为医学影像图片批量上传，图片上传后，上传者需要根据中国国家卫生健康委印发《医疗机构诊疗科目名录》勾选出一、二级目录，根据世卫组织发布的国际疾病分类勾选出三、四级目录，也可以用关键词搜索，同时，还需提供数据采集的检查类型，检查时间，患病率，检查费用，当前数据是否在社区公开等相关信息。数据上传者还需要确认标注任务的类型：一般任务(由系统随机派发给对应领域下的标注者)，众筹任务(向全社区征集特定类型的数据)和定向任务(将标注任务定向交给特定的标注者)。
在本实施例中，如图2所示，所述步骤S02中，系统根据上传者提供的以上信息自动计算每个数据点对应的积分(计算公式为：数据兑换积分/每张影像＝40％*(患病率-1)+30％*检查费用+20％*检查时间+10％*其他(是否在平台公开数据，图像质量等)+20％*(当前类型数据在社区里是否少于1万张))；社区会根据上传者勾选的一到四级目录，自动派发人工抽查审核任务给对应领域有资质的社区用户，人工审核完成后，对应的积分会自动派发给数据上传者。
对于标注者角色而言，若是想参与数据标注，必须得先通过平台的基础的培训和考核，成为三级标注者才能对平台里的数据开始标注。积分的获取是通过标注及审核标注，相关领域课程设计和“专家读片会”。如图3所示，标注者角色的用户将被分为三个级别，同一数据交给由系统自动派发任务的5名经过系统认证的三级标注者标注，平台提取该5名同一级别用户标注的结果是否一致，若是结果不一致，平台自动将任务派发给对应领域的3名二级标注者；若是仍有争议，则由平台将该任务派发给对应领域的1名一级标注者，该标注者标注结果为最终结果，标注结果发布后，参与标注的各级标注者会获取对应的积分。标注结果最终发布前，社区随机抽取该数据集5％-10％的数据交由一名独立一级标注者核验，若是2名一级标注者结果不一致，则在社区召开“专家读片会”，另外邀请3名一级标注者裁决。参与“专家读片会”的一级标注者会会获得额外积分。对于数据上传者而言，积分使用的场景为发布定向任务和下载含有标注结果的数据；对于数据标注者而言，积分使用的场景为培训考核和等级认证体系。
本实施例中，同一个用户可以有一个或一个以上的角色，对于同一个用户而言，不同角色获取的积分都可在平台里使用。
综上所述，S01-S06的方法，保证平台流转的积分，在本实施例中可以通过课程设计，数据上传，专家读片会，数据标注和审核标注来获取，通过设置定向任务，下载数据，参与培训和考核，召开专家读片会来使用积分。
另一方面，如图4所示，本实施例还提供了一种基于区块链的医疗数据分享系统，该系统包括：
图像标注模块，用于给标注用户提供数据标注交互平台，如图像质量智能筛查工具，标注工具等；
数据分享模块，用于给数据上传用户和标注用户提供交流平台，如数据任务发布，标注结果上传、标注结果广播，积分的流转等；
数据存储模块，用于存储上传用户的数据、用户对数据进行标注的标签、用户的等级/资质的电子凭证；
区块链模块，用于存储和记录社区里面所有用户的操作记录。
进一步的，所述图像标注模块包括：
标注工具，用于进行标注；
图像质量筛查模块，用于对于图像质量进行筛查；
标注信息核对模块，用于对标注结果的确认，保证标注结果的一致性，当多个标注用户对同一数据有不一致的标注结果，向上一级用户征求意见直至最高级用户确定标准；
用户培训考核和等级认证体系模块，用于确定标注水平程度不一致的用户等级，同时，通过培训考核，确保用户在社区中实践以提升其标注能力；
信息检索模块一，用于给用户利用关键词检索特定的信息，检索的范围包括不同角色的用户，社区发布的任务，医学一到四级目录及各领域下的疾病数据集。
进一步的，所述数据分享模块包括：
数据任务发布模块，用于给用户发布任务；
标注结果公布模块，用于公布标注的结果；
用户讨论模块，用于给用户提供一个不同医疗诊疗科目的讨论交互板块，数据上传用户和标注用户可在该模块就具体任务互动；
用户排名展示模块，用于展示标注用户的工作量和等级；
信息检索模块二，用于给用户利用关键词检索特定的信息，检索的范围包括用户，医学一到四级目录及各领域下的专家读片会，公开任务等。
需要具体说明的是，在本实施例中，图像标注平台的标注工具采用可拔插式架构设计，兼容多种标注工具，可与当前已有的标注工具进行对接。
本实施例中，构建所述系统采用的网络架构，如图5所示，采用前后端分离架构，降低前后端系统耦合性。前端采用JavaScript框架Vue.js构建前端页面，使用组件化、双向数据绑定方式，提高开发效率降低维护成本。后端采用SpringBoot框架，更方便高效和其他后端框架整合，集合了Spring、Mybatis、Spring Security、Jedis等，随着项目的发展，后期可拓展到SpringCloud微服务架构。前后端接口层使用Nginx进行负载均衡和代理转发。MySQL采用云RDS，主备架构拥有更高的可用性和数据安全性，降低数据维护成本。区块链平台采用FISCO BCOS，FISCO BCOS以联盟链的实际需求为出发点，兼顾性能、安全、可运维性、易用性、可扩展性，支持多种SDK，并提供了可视化的中间件工具，大幅缩短建链、开发、部署应用的时间。此外，FISCO BCOS通过信通院可信区块链评测功能、性能两项评测，单链TPS可达两万。
另一方面，本实施例还提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述一种基于区块链的医疗数据分享方法步骤。
另一方面，本实施例还提供了一种存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述一种基于区块链的医疗数据分享方法步骤。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明技术方案所作的举例，而并非是对本发明的具体实施方式的限定。凡在本发明权利要求书的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于区块链的医疗数据分享方法，其特征在于，包括以下步骤：
S01、平台用户上传医疗影像数据，补充医疗数据相关信息；
S02、平台根据用户上传数据时提供的信息自动计算初始积分；
S03、经过平台标注培训和认证的各级用户标注并审核；
S04、根据标注和审核结果计算数据上传用户的最终积分；
S05、标注结果返回给数据上传用户及平台计算积分给各级用户；
S06、在注明医疗影像数据用途并经审核后，可用积分下载相关数据。
2.根据权利要求1所述的一种基于区块链的医疗数据分享方法，其特征在于，所述步骤S01中，对于罕见类型的疾病或者平台当前没有的数据类型，上传用户允许在平台内发布众筹任务向平台广播；没有相关类型数据，但对该众筹任务感兴趣的用户，可以上传积分到任务；有相关类型数据的用户可上传对应的图片，最后积分分配的比例按照上传用户的贡献量分配；若是众筹积分，数据量达到预期设定，任务成功，若是未达到预期设定，任务失败，积分扣除平台费用后返还给用户。
3.根据权利要求1所述的一种基于区块链的医疗数据分享方法，其特征在于，所述步骤S01中，医疗影像数据上传方式为以断点续传上传的方式进行，上传的文件分成若干个分片分别上传，所有分片都上传完成后，将所有分片合并成完整的文件，完成整个文件的上传。
4.根据权利要求1所述的一种基于区块链的医疗数据分享方法，其特征在于，所述步骤S02中，平台自动判断医疗影像数据是否重复，是否已含有相关标注结果，并与数据上传用户确认在平台内是否保留标注结果。
5.根据权利要求1所述的一种基于区块链的医疗数据分享方法，其特征在于，所述步骤S03中，各级用户的标注审核步骤包括：将用户分为三个级别，同一影像数据交由多名三级别的用户标注，若是标注结果不一致，产生争议，平台自动将有争议的影像数据提交给对应领域的二级用户；若是仍有争议，平台继续上移任务给一级用户，由一级用户标注，并作为最终结果。
6.一种基于区块链的医疗数据分享系统，其特征在于，包括：
图像标注模块，用于给标注用户提供数据标注交互平台；
数据分享模块，用于给数据上传用户和标注用户提供交流平台；
数据存储模块，用于存储上传用户的数据、用户对数据进行标注的标签、用户的等级/资质的电子凭证；
区块链模块，用于存储和记录社区里面所有用户的操作记录。
7.根据权利要求6所述的一种基于区块链的医疗数据分享系统，其特征在于，所述图像标注模块包括：
标注工具，用于进行标注；
图像质量筛查模块，用于对于图像质量进行筛查；
标注信息核对模块，用于对标注结果的确认；
用户培训考核和等级认证体系模块，用于确定标注水平程度不一致的用户等级，同时，通过培训考核，确保用户在社区中实践以提升其标注能力；
信息检索模块一，用于给用户利用关键词检索特定的信息。
8.根据权利要求6所述的一种基于区块链的医疗数据分享系统，其特征在于，所述数据分享模块包括：
数据任务发布模块，用于给用户发布任务；
标注结果公布模块，用于公布标注的结果；
用户讨论模块，用于给用户提供一个不同医疗诊疗科目的讨论交互板块；
用户排名展示模块，用于展示标注用户的工作量和等级；
信息检索模块二，用于给用户利用关键词检索特定的信息。
9.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至5中任一项所述方法的步骤。
10.一种存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至5中任一项所述的方法的步骤。
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