Разработка медицинской информационной системы на основе технологии блокчейн

Введение.

Технология блокчейн стремительно набирает популярность в мире уже в течении нескольких лет, захватывая все новые и новые сферы, находя применение в самых неожиданных областях. Многие полагают, что у данной технологии великое будущее. Потенциал применения блокчейн огромен. Впервые блокчейн появилась как распределенная база данных криптовалюты Биткоин. Криптовалюта – это разновидность цифровой валюты, создание и контроль за которой базируются на криптографических методах и схеме доказательства выполнения какой-то деятельности. Криптовалюта очень популярна в данный момент, однако не является главным и основным направлением разработки в блокчейн. В ближайшем будущем многие будут использовать блокчейн как сейчас используют интернет. В чем особенность технологии? Что в ней такого, что она произвела революцию в электронном сообществе? Что обещает блокчейн в частности для медицины?

Что такое блокчейн.

Чтобы понять преимущества блокчейн, необходимо разобраться в сути ее работы.

Блокчейн — это децентрализованная база данных, позволяющая сохранять данные и, основываясь на алгоритмах криптографии, гарантировать их сохранность и целостность, это реестр, распределенный по разным машинам в сети у которого устройства хранения данных не подключены к общему серверу [1, с.4].  Эта база данных хранит постоянно растущий список упорядоченных записей, называемых блоками. Каждый блок содержит метку времени и ссылку на предыдущий блок. Каждый блок связан с предыдущим и так до самого первого блока, называемого "генезис блоком".

Блок в блокчейн-системах состоит из  заголовка, результата полученного при вычислении хеш-функции для предыдущего блока (например:  aaaaaa12323f434c434b34b3434d34dc558c), метки времени  списка транзакций (основная информация блока) и, так называемого, нонса. Система генерирует блок через определенный период времени (стандарт для сети Биткоин - 10минут) и записывает его строго в конец цепочки. В блок записываются все транзакции за это время, далее генерируется валидный хэш блока. Валидный хеш - это такое значение хеш функции которое соответствует сложности заданной системой так, чтобы каждый блок возможно было сгенерировать только за определенный промежуток времени.  Единое хеш-значение блока собирается при помощи дерева Меркла (Рис.1), концепция которого была запатентована Ральфом Мерклом (Ralph Charles Merkle) в 1979 году.

Рисунок 1. Дерево Меркла

При генерации следующего блока хеш предыдущего записывается в него как показано на рис. 2.

Рисунок 2. Соединение блоков в единую цепочку с помощью хешей

Таким образом мы имеем последовательность блоков связанных в единую цепь так, что при изменении какой-либо ее части, разрушается вся цепочка.

Если мы имеем последовательность из 5 блоков, обозначим их буквами A,B,C,D,E, и кто-то внесет изменения в блок A, то изменится и хеш блока А, а следовательно, и информация в блоке В так как в нем используется хеш блока А. Далее изменится хеш блока В,C,D и E. Правильная хеш функция обладает эффектом лавины и незначительное изменение входных данных приводит к значительному преобразованию выходной информации.  Даже изменив всего лишь одну цифру в одном блоке, мы потеряем всю цепь. Единственный способ изменить данные в каком-то блоке - просчитать хеши всех последующих блоков, что практически невозможно. Данный алгоритм гарантирует неизменность всей цепочки блоков от первого до самого последнего. Невозможно незаметно изменить, удалить или добавить данные ни в один блок сети [1,c 6.].

За счет использования хешей общее состояние блокчейна — все когда-либо выполненные транзакции и их последовательность — можно выразить одним-единственным числом: хешем самого нового блока. Поэтому свойство неизменности хеша одного блока гарантирует неизменность всего блокчейна.

Все операции с деньгами, документами или другими данными неизбежно проходят через посредников. Банки, государственные органы или же нотариусы постоянно подтверждают подлинность проделанных операций. Блокчейн не имеет центрального органа, поэтому транзакции проверяются всеми участниками системы. Это позволяет упростить процедуру, избавиться от посредников и зависимости от единого центра, что значительно сказывается на всей безопасности и стоимости системы [2, с.5].

Применение блокчейн в медицинской информационной системе.

Преимущество применения технологии блокчейн в медицине, как и в любой другой области, сводится к трем основным свойствам данной технологии - это неизменность, безопасность и дешевизна.

Разработана информационная система в которой блоком цепочки блокчейна является прием врача.

Каждый прием состоит из:

1.     Время приема.

2.     Фамилия врача.

3.     Фамилия и другие персональные данные пациента.

4.     Диагноз (основной).

5.     Сопутствующие диагнозы.

6.     Жалобы.

7.     Назначения.

8.     Назначенные анализы.

9.     Рекомендации.

10.     Дополнительная информация.

Каждый блок в системе также будет иметь идентификационный номер приема, результат хеширования предыдущего приема, нонс (Рис.3).

Рисунок 3. Данные в блоке приема

Преимущества.

В результате применения технологии блокчейн гарантирована сохранность информации пациента о приеме. Невозможно незаметно исправить данные в каком-либо из приемов. В информационной системе отсутствует сервер обеспечивающий хранение и обработку данных при отказе которого останавливается работа клиники и появляется риск потери информации.