CN111311257A - 一种基于区块链的医疗数据共享激励方法及其系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种基于区块链的医疗数据共享激励方法及其系统，利用区块链作为基础技术框架，在充分保障数据安全、隐私、权益等基础上建立区块链医疗数据共享激励系统，参与机构协商制定一定规则的经济模型，形成智能合约部署到区块链网络，该激励方法不仅保证所有交易记录公开透明，还解决了医疗数据共享合作中产生的利益分配问题，增强了各方数据共享意愿，能够有效激励多方进行合作并共享真实数据。
Description
技术领域
本发明涉及区块链技术领域，尤其涉及一种基于区块链的医疗数据共享激励方法及其系统。
背景技术
医疗数据不仅对于医学科研和临床治疗有巨大价值，而且这些数据的研发对于健康策略和政策的制定也有重大意义。通过结合医疗大数据与人工智能，可以实现多种疾病的科学诊断与患者病理分析，提高医疗诊断准确率与效率，并减少医生的工作量，辅助医生进行病变检测，实现疾病早期筛查。然而，医疗大数据在发展中面临着众多挑战，数据的存储、共享以及数据来源的监测中都存在着亟待解决的问题。
现实中并不是每个组织机构都能掌握大量数据，相反的，单个组织机构掌握的数据有限，更多的数据是通过收集和共享获得。当前，为了解决多家组织机构数据共享问题，通常会使用传统数据库技术汇聚多家组织机构的数据搭建数据中台或数据中心，参与机构经授权后可以访问其他机构的数据从而实现数据共享目的。但是由于缺乏有效的激励机制或系统，组织机构很可能拒绝共享其数据，尤其是存在竞争关系的组织机构之间。一方面，组织机构担心数据共享可能会改进竞争对手的服务质量，提升对手的竞争力，使对手在数据共享中受益；另一方面，数据共享存在安全性问题，即隐私安全性得不到保证，在共享和使用数据的过程中，数据不可避免地暴露在外，造成隐私泄露的巨大风险，可能使组织机构因此蒙受巨大损失。区块链等新兴技术的出现为医疗健康行业带来了新的契机。
区块链是一种分布式账本技术，具有去中心化、去信任化、可追溯、防篡改等特性，不同组织机构纷纷开始尝试使用区块链技术搭建数据共享平台。虽然医疗数据项目中的区块链应用可以使医疗数据管理无需依赖第三方机构，并且为数据完整性、数据追踪及市场监管提供了有力保障。但是依然还存在使用传统数据库技术所遇到的相同的数据共享问题，即缺乏有效的激励系统促进数据共享，实现多方共赢。因此，只有在一定奖励的鼓励下才会促进医疗数据共享合作。如何设计一套基于区块链的数据共享激励系统来促进医疗数据共享合作是一个亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于区块链的医疗数据共享激励方法及其系统。
本发明采用的技术方案是：
一种基于区块链的医疗数据共享激励方法，其包括以下步骤：
步骤1，系统建设方联合多家机构共同部署区块链网络，共享系统初始化后发行系统奖励Token，并根据市场规则为数据锚定价格同时为个人和机构提供共享系统客户端；
步骤2，机构制定激励规则和业务逻辑并转换为智能合约代码并发布到区块链网络；
步骤3，个人用户向系统申请注册账号，并获取系统生成的用户认证证书以及唯一的密钥对作为交易签名和验证使用；
步骤4，个人用户或者机构浏览机构发布的智能合约，选择可共享的数据交易发送到区块链网络中的节点；
步骤5，节点接收交易执行智能合约，根据智能合约上的激励规则计算并发放奖励；
步骤6，个人用户或机构使用获取的奖励Token消费机构提供的健康服务或其他价值交换服务。
进一步地，步骤1中各个机构的现有的医疗数据管理系统接入共享系统，机构用户通过集成后的系统接口共享数据。
进一步地，步骤3中系统集成第三方CA进行用户认证，通过认证颁发证书，携带合法证书的用户才可以在共享系统中进行正常交易；注册过程记录会同步存入区块链账本中供有关部门进行监管和追溯。
进一步地，步骤4中个人用户使用口令登陆自己的数据保管箱以选择可共享的数据，并使用自己的私钥签名交易发送到区块链网络中的节点。
进一步地，步骤4中个人用户或者医疗机构仅将数据出售给大数据运营方或模型训练方，大数据运营方进行数据分析运算并出售分析结果给医疗机构，模型训练方进行模型训练仅出售训练好的模型给医疗机构。
进一步地，步骤5中节点对于接收到个人用户交易进行签名验证，通过验证后执行智能合约。
进一步地，步骤5中奖励发放全流程记录进行全网共识并同步到公共账本中。
一种基于区块链的医疗数据共享激励系统，其包括系统建设方、节点运营方、机构用户、个人用户、模型训练方和大数据运营方；系统建设方用于构建部署区块链网络、根据市场规则为数据锚定价格搭建经济模型同时为个人和机构提供共享系统客户端；机构用户、个人用户、模型训练方和大数据运营方分别接入区块链网络；节点运营方部署于区块链网络的各个节点，用于接收交易执行智能合约，根据智能合约上的激励规则计算并发放奖励；个人用户通过客户端共享个人数据，机构用户现有的医疗数据管理系统通过接口与区块链网络对接以共享数据，大数据运营方用于数据分析运算并生成分析结果，模型训练方用于模型训练并得到训练好的模型。
进一步地，区块链网络上部署有智能合约、共识模块、集成服务、服务发现、API网关和数据保管箱。
进一步地，机构用户、模型训练方和大数据运营方制定激励规则和业务逻辑并转换为智能合约代码并发布到区块链网络。
本发明采用以上技术方案，利用区块链作为基础技术框架，在充分保障数据安全、隐私、权益等基础上建立区块链医疗数据共享激励系统，参与机构协商制定一定规则的经济模型，形成智能合约部署到区块链网络，该激励方法不仅保证所有交易记录公开透明，还解决了医疗数据共享合作中产生的利益分配问题，增强了各方数据共享意愿，能够有效激励多方进行合作并共享真实数据。
附图说明
以下结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细说明；
图1为本发明的系统模型示意图；
图2为本发明的系统架构示意图；
图3为本发明一种基于区块链的医疗数据共享激励方法流程示意图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
如图1至图3之一所示，本发明公开了一种基于区块链的医疗数据共享激励方法，其包括以下步骤：
步骤1，系统建设方联合多家机构共同部署区块链网络，共享系统初始化后发行系统奖励Token，并根据市场规则为数据锚定价格同时为个人和机构提供共享系统客户端；
步骤2，机构制定激励规则和业务逻辑并转换为智能合约代码并发布到区块链网络；
步骤3，个人用户向系统申请注册账号，并获取系统生成的用户认证证书以及唯一的密钥对作为交易签名和验证使用；
步骤4，个人用户或者机构浏览机构发布的智能合约，选择可共享的数据交易发送到区块链网络中的节点；
步骤5，节点接收交易执行智能合约，根据智能合约上的激励规则计算并发放奖励；
步骤6，个人用户或机构使用获取的奖励Token消费机构提供的健康服务或其他价值交换服务。
进一步地，步骤1中各个机构的现有的医疗数据管理系统接入共享系统，机构用户通过集成后的系统接口共享数据。
进一步地，步骤3中系统集成第三方CA进行用户认证，通过认证颁发证书，携带合法证书的用户才可以在共享系统中进行正常交易；注册过程记录会同步存入区块链账本中供有关部门进行监管和追溯。
进一步地，步骤4中个人用户使用口令登陆自己的数据保管箱以选择可共享的数据，并使用自己的私钥签名交易发送到区块链网络中的节点。
进一步地，步骤4中个人用户或者医疗机构仅将数据出售给大数据运营方或模型训练方，大数据运营方进行数据分析运算并出售分析结果给医疗机构，模型训练方进行模型训练仅出售训练好的模型给医疗机构。
进一步地，步骤5中节点对于接收到个人用户交易进行签名验证，通过验证后执行智能合约。
进一步地，步骤5中奖励发放全流程记录进行全网共识并同步到公共账本中。
一种基于区块链的医疗数据共享激励系统，其包括系统建设方、节点运营方、机构用户、个人用户、模型训练方和大数据运营方；系统建设方用于构建部署区块链网络、根据市场规则为数据锚定价格搭建经济模型同时为个人和机构提供共享系统客户端；机构用户、个人用户、模型训练方和大数据运营方分别接入区块链网络；节点运营方部署于区块链网络的各个节点，用于接收交易执行智能合约，根据智能合约上的激励规则计算并发放奖励；个人用户通过客户端共享个人数据，机构用户现有的医疗数据管理系统通过接口与区块链网络对接以共享数据，大数据运营方用于数据分析运算并生成分析结果，模型训练方用于模型训练并得到训练好的模型。
进一步地，区块链网络上部署有智能合约、共识模块、集成服务、服务发现、API网关和数据保管箱。
进一步地，机构用户、模型训练方和大数据运营方制定激励规则和业务逻辑并转换为智能合约代码并发布到区块链网络。
下面就本发明的具体原理做详细说明：
本发明的区块链医疗数据共享激励系统设定所有的数据都属于个人或机构的资产，通过该系统可以进行资产交易并获取相应的收益。根据系统功能和用户关系，用户角色可以分为：系统建设方、节点运营方、机构用户、个人用户、模型训练方、大数据运营方等几种角色。
如图1所示，系统建设方利用区块链的自带机制发行Token（通证）作为一种实现激励机制的工具，通过数据通证化促进医疗数据生态各个角色的协作，贡献越大，获得Token越多，协作得更好，Token的价值越高。实现激励机制的生态化需要考虑几个相关性参数：Token产出、流通、价值锚定，系统建设方即规则制定者需要与现实中的医疗数据作为生产资料进行价格锚定，保持适度的通胀可以刺激Token的流通扩大需求，适时进行宏观调控促进共享经济良性发展。Token产出依据M=PQ⁄V经济学公式发行Token，这里的M是指货币总量，P代表商品的平均价格，Q指商品总量，V指Token流通速度；考虑到激励系统的价值稳定性，Token价值需要参照具有稳定性的积分或券保持对应增发；在激励系统发布智能合约让Token在医疗数据共享的生态内流通。
系统奖励用户相应的Token，鼓励用户消费兑换其他医疗服务，例如医疗研究机构可以兑换患者历史数据用于建模和机器学习以及辅助治疗和健康咨询，普通个人用户可以购买数据存储、健康分析、专家咨询等服务；另外，系统发行的Token与其他系统的积分或券价值锚定，用户可在其他外围系统进行价值交换，例如享受乘坐公交、水电费抵扣等一些公共服务。
如图2所示，系统架构由底层区块链网络、部署在区块链网络上的智能合约、共识模块、集成服务、服务发现、API网关、数据保管箱等几个关键模块组成。底层区块链网络需要选定一种支持智能合约的区块链平台，并联合多方进行跨网部署；智能合约用于运行不同的服务和应用，调用和查询智能合约记录将同步到公共账本中；共识模块用于定义多节点维护公共账本的方式，通过可插拔设计满足不同场景需求实现节点容错解决分布式系统一致性问题；服务集成模块融合不同的技术能力提升激励系统的可用性、鲁棒性，如消息队列或缓存服务；服务发现是指通过一定的协议发现并连接激励系统中的功能服务集；API网关为用户提供统一的体验，确保对每个API调用的可靠处理，提供了设计API规范、提高激励系统的安全性和集中管理API的能力；数据保管箱用于保管用户存储在独立设备上的数据，使用对称、非对称加密进行数据加密保护，并利用零知识证明技术保护用户隐私。
下面具体说明三种不同应用场景下共享激励系统的具体实施方案：
1)个人与机构共享：首先机构根据个人用户提供的数据数量、质量、利用价值作为激励参数制定激励规则，然后把激励流程转换为智能合约代码并发布到区块链网络中；个人用户向系统申请注册账号，系统为用户生成唯一的密钥对（keypair）并集成第三方CA进行用户认证，通过认证颁发证书，注册过程记录会存入区块链账本中供有关部门进行监管。
个人用户在系统客户端浏览机构发布的智能合约，用户使用口令登陆自己的数据保管箱选择可共享的数据，并使用自己的私钥签名交易发送到区块链网络中的某个节点；节点接收交易进行签名验证，通过验证后执行智能合约，根据智能合约上的激励规则计算该用户可获得的奖励，发放奖励（Token）；个人用户可使用获取的Token消费机构提供的健康服务或其他价值交换服务。系统将全流程记录进行全网共识并同步到账本中。
2)机构间共享：机构间共享不仅可以为医疗机构间服务，同时也可以支持其他类型机构，如医疗研究机构、保险机构等。激励系统需集成机构现有的医疗数据管理系统，机构用户通过集成后的系统接口共享数据，客户端浏览其他机构发布的智能合约，并共享相应数据。根据激励规则计算可获得的奖励，发放奖励（Token）。系统将全流程记录进行全网共识并同步到账本中。
3)多方秘密共享：两个或多个数据提供方（如机构A和B），假设机构A和B想联合训练一个机器学习模型，它们拥有各自的相关数据。出于数据隐私和安全考虑，A和B机构无法直接进行数据交换。激励系统利用联邦学习框架建立模型，为了保证训练过程中数据的保密性，需要借助第三方协作者C（如模型训练方）进行加密训练。经过多方反馈更新建立模型后的效果会在实际应用中表现出来，并记录在区块链账本上。根据实际效果，发放不同奖励，贡献越大奖励越大。
本发明采用以上技术方案，利用区块链作为基础技术框架，在充分保障数据安全、隐私、权益等基础上建立区块链医疗数据共享激励系统，参与机构协商制定一定规则的经济模型，形成智能合约部署到区块链网络，该激励方法不仅保证所有交易记录公开透明，还解决了医疗数据共享合作中产生的利益分配问题，增强了各方数据共享意愿，能够有效激励多方进行合作并共享真实数据。
Claims (10)
1.一种基于区块链的医疗数据共享激励方法，其特征在于：其包括以下步骤：
步骤1，系统建设方联合多家机构共同部署区块链网络，共享系统初始化后发行系统奖励Token，并根据市场规则为数据锚定价格同时为个人和机构提供共享系统客户端，
步骤2，机构制定激励规则和业务逻辑并转换为智能合约代码并发布到区块链网络；
步骤3，个人用户向系统申请注册账号，并获取系统生成的用户认证证书以及唯一的密钥对作为交易签名和验证使用；
步骤4，个人用户或者机构浏览机构发布的智能合约，选择可共享的数据交易发送到区块链网络中的节点；
步骤5，节点接收交易执行智能合约，根据智能合约上的激励规则计算并发放奖励；
步骤6，个人用户或机构使用获取的奖励Token消费机构提供的健康服务或其他价值交换服务。
2.根据权利要求1所述的一种基于区块链的医疗数据共享激励方法，其特征在于：步骤1中各个机构的现有的医疗数据管理系统接入共享系统，机构用户通过集成后的系统接口共享数据。
3.根据权利要求1所述的一种基于区块链的医疗数据共享激励方法，其特征在于：步骤3中系统集成第三方CA进行用户认证，通过认证颁发证书，携带合法证书的用户才可以在共享系统中进行正常交易；注册过程记录会同步存入区块链账本中供有关部门进行监管和追溯。
4.根据权利要求1所述的一种基于区块链的医疗数据共享激励方法，其特征在于：步骤4中个人用户使用口令登陆自己的数据保管箱以选择可共享的数据，并使用自己的私钥签名交易发送到区块链网络中的节点。
5.根据权利要求1所述的一种基于区块链的医疗数据共享激励方法，其特征在于：步骤4中个人用户或者医疗机构仅将数据出售给大数据运营方或模型训练方，大数据运营方进行数据分析运算并出售分析结果给医疗机构，模型训练方进行模型训练仅出售训练好的模型给医疗机构。
6.根据权利要求1所述的一种基于区块链的医疗数据共享激励方法，其特征在于：步骤5中节点对于接收到个人用户交易进行签名验证，通过验证后执行智能合约。
7.根据权利要求1所述的一种基于区块链的医疗数据共享激励方法，其特征在于：步骤5中奖励发放全流程记录进行全网共识并同步到公共账本中。
8.一种基于区块链的医疗数据共享激励系统，采用了权利要求1至7任一所述的一种基于区块链的医疗数据共享激励方法，其特征在于：系统包括系统建设方、节点运营方、机构用户、个人用户、模型训练方和大数据运营方；系统建设方用于构建部署区块链网络、根据市场规则为数据锚定价格搭建经济模型同时为个人和机构提供共享系统客户端；机构用户、个人用户、模型训练方和大数据运营方分别接入区块链网络；节点运营方部署于区块链网络的各个节点，用于接收交易执行智能合约，根据智能合约上的激励规则计算并发放奖励；个人用户通过客户端共享个人数据，机构用户现有的医疗数据管理系统通过接口与区块链网络对接以共享数据，大数据运营方用于数据分析运算并生成分析结果，模型训练方用于模型训练并得到训练好的模型。
9.根据权利要求8所述的一种基于区块链的医疗数据共享激励系统，其特征在于：区块链网络上部署有智能合约、共识模块、集成服务、服务发现、API网关和数据保管箱。
10.根据权利要求8所述的一种基于区块链的医疗数据共享激励系统，其特征在于：机构用户、模型训练方和大数据运营方制定激励规则和业务逻辑并转换为智能合约代码并发布到区块链网络。
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