基于区块链的医疗健康服务平台DHC介绍

Deep Health Chain（简称DHC，元链）是一个去中心化的医疗健康服务平台，打破以医疗机构为中心的传统服务模式，建立基于区块链的医疗数据价值共享网络，让每个人可以获取全球优质的医疗资源和服务。

全球医疗健康的平均开支占GDP的比重达9.9%，美国占GDP的比重高达17%，全球医疗费用呈逐年递增态势，但患者获取的医疗服务质量差，误诊率居高不下，全球范围依然存在“看病难，看病贵”的问题。大数据和区块链、AI的结合和飞速发展，日益在各个行业产生巨大影响。

医疗数据和上述技术结合，必将颠覆医疗行业格局，重构医疗行业的价值分配。DHC及其生态伙伴拥有30+大型医疗机构和数百家其他医疗机构的医疗数据，拥有顶级的区块链、AI、大数据的技术专家及医疗专家。DHC搭建一条自主的公有链，利用智慧合约、去中心化分布式存储、POS共识机制、同态加密和差分隐私等技术解决医疗数据的隐私保护和安全交换，构建DHC数据市场和应用市场。

DHC-基于区块链的医疗健康服务平台

1.DHC的使命

DHC打造一个去中心化的医疗健康服务平台，打破以医疗机构为中心的传统服务模式，建立基于区块链的医疗数据价值共享网络，让每个人可以获取全球优质的医疗资源和服务。

2 DHC的设计理念

DHC是在满足医疗健康数据的可靠性、扩展性和安全性等要求的同时，实现医疗健康数据的安全存储与使用，发挥出数据的最大价值。DHC平台提供丰富的API和SDK便于各种应用程序和服务便捷地访问平台上的医疗健康数据，吸引更多的医疗机构、患者、协力厂商机构加入医疗健康服务生态平台。

·可靠性

DHC将医疗健康数据存储在分布式数据存储空间中，从根本上防止了数据的丢失，其哈希值将被记录在区块链中以验证数据的完整性，当数据被强行变更或伪造时，会进行有效性验证并恢复数据原始情况。这就使得医疗健康数据的所有人也无法随意更改已保存的信息，保证了医疗健康数据的完整性和可靠性。只有通过DHC平台认证才有权生成新的医疗记录，并且所有的生成过程都会被记录，可供追溯。另一方面，医疗服务提供者若想查看他人的医疗信息，也必须完成认证流程，并在获得信息所有者授权后才可查看。

·安全性

DHC通过底层区块链加密技术、去中心化的管理，以及智慧合约，最大限度地降低信息泄露的可能性，将访问医疗数据的权限由医疗服务提供者移交给患者本人，使得只有本人才可以支配自己的医疗数据，自由设置医疗数据的存取权限并记录在区块链上，减少泄露途径，消除医疗机构泄露大量患者健康数据的可能。

·扩展性

DHC平台上存储的数据和信息可以为各种医疗应用提供自由连接，医学图像信息、患者诊疗信息都有统一的标准。DHC平台支持DICOM、HL7、CDA等多种国际标准协定，同时平台还提供标准的API和SDK实现数据授权获取，用于医疗服务开发，具备高自由度和可扩展性。

DHC技术实现

1.DHC平台构架介绍

1.1 DHC应用层

DHC应用层将应用分为生态应用以及平台应用。生态应用对建立在平台上的所有应用程序进行管理，包含网页、DAPP等多种形式的应用程序。平台为开发者提供丰富的SDK和API，简化开发流程及难度、提升开发效率。

平台中为使用者提供了原生应用，如钱包，数据市场和应用市场，平台参与者可在钱包中进行转账、查看个人交易记录，可直接或间接的通过数据市场贡献数据获得收益或消费数据花费Token。应用市场为平台开发者提供了应用发布系统，协力厂商医疗服务者可以上传应用提供服务获得收益，应用使用者可以使用Token获取应用提供的服务。

1.2 DHC服务层

DHC服务层提供连接应用层与核心层的应用开发服务，协力厂商应用开发者或机构可以通过API或SDK便捷的使用DHC平台提供的核心服务进行DAPP开发，这些服务封装了开发中需要的常见服务元件，对应用开发者掩码了底层区块链、网络和共识等细节，让他们开箱即用，自由组合，专注业务，提升效率。这些服务包括DHC使用者体系、DHC Token体系、智慧合约、特定场景的合约范本、数据授权服务、存储服务、权限控制服务等。

1.3 DHC核心层

DHC核心层利用区块链技术完成医疗数据的索引与存储，DHC公链上存储数据的hash索引值，具体内容利用IPFS进行分布式存储；通过基于DVM的智慧合约控制数据的授权、使用与追踪；各验证节点采用POS共识机制，利用Tendermint分布式共识算法达成一致性。

在DHC底层区块链中，当某一节点发生交易时，将交易数据签名后广播（Broadcast）至区块链网络，验证节点按照共识规则进行数据验证，验证通过后的数据会被打包写入新的区块中并通过P2P网络同步（Sync）至其他节点。

2. DHC区块链设计

区块链是DHC平台的核心所在，DHC平台通过扩展以太坊实现一条自主的公有链，保障业务的高可扩展、系统的高性能、数据的高安全：

2.1智能合约

升级以太坊合约体系构建DVM（DHC Virtual Machine），使其更适合医疗场景的数据权限控制与流转和应用开发；由于医疗数据的敏感性，需要限定数据的使用场景，因此DHC平台通过智慧合约预置合规模板并可不断添加，平台内的各角色都在这些特定的场景进行数据授权和使用。

2.2共识机制

以太坊目前的POW共识机制效率低下，网络拥堵严重，DHC链采用POS共识机制，利用Tendermint分布式共识算法实现，保障系统的高可用和高性能。

Tendermint主要包含区块链共识引擎和通用的应用界面。共识引擎确保相同的交易在每个机器中都按照相同的顺序被记录下来。应用界面让交易可以被任何程序设计语言编写的程序处理。Tendermint共识引擎基于循环投票机制进行工作，一个回合被分成3个处理步骤：验证者提出一个块、发送提交意图、签名后提交一个新区块。假设少于1/3的验证者是拜占庭，Tendermint保证安全永远不会被破坏——也就是，验证者（2/3以上）永远不会在同一个高度提交冲突的区块。因此，基于Tendermint的区块链永远不会分叉。

Tendermint的明确属性包括：

·可证明的活跃性

·安全阈值：1/3的验证者

·公有/私有链兼容

·即时的最终确定性：1-3秒，取决于验证者数量

·一致性优先

·在弱同步性网络的共识安全

2.3安全机制

为了严格保护使用者的数据隐私，所有的数据产生、维护、贡献、使用都通过系统制定的智慧合约控制，另外采用同态加密保障数据无法被带出DHC平台之外使用，通过差分隐私保障无法推导出个体数据，通过加密存储、控制访问IPFS中的数据权限等方式，保障数据不被泄露。

在敏感性数据场景，可以使用多重签名技术，保障数据经过多人授权后才能获得查阅或使用权限。

2.4 DHC存储

医院诊疗记录档每例存储不超过10兆，而医疗图像数据存储动辄数百兆甚至更大，部分机构每年存储都超几万兆，若想将大容量数据完整的存储在区块链中是很困难的，IPFS原理可完美解决难题！它是一种点对点式的分布式系统，将档切分式存储，没有存储上的限制。并且IPFS特殊的网络特性满足CDN的要求，很好的建立可共享的分布式数据库。DHC链上存储数据的hash索引值，具体数据进行加密处理后存储在IPFS系统，数据使用者获得数据所有者的授权后，通过Oakley算法交换加密秘钥，然后利用Rijndael对称加密算法进行授权数据加密传输。

2.5 DHC链性能优化

结合雷电网络、sharding等技术进一步优化DHC链性能，目标理论TPS达100000+，并可水准扩展。

2.6 DHC跨链应用

公有链数量增长迅速，未来没有一条公有链能完成所有的事情，因此DHC从一开始就抱着开放的态度和外部公有链进行衔接，结合Polkadot等跨链技术，让基于其他公有链开发的应用也可以使用DHC链数据和服务，DHC链也可以使用外部公有链的优秀特征和技术。

2.7降低应用开发成本

提供丰富的API、SDK、预置合约、服务元件，支持java、go、javascript、sodility等主流开发语言，提供便捷的调试平台和工具，最大化降低开发者成本。

DHC生态模型

在DHC平台，各个参与者通过数据的分享与使用、Token的获取与消耗有效衔接在一起，共同构建、完善DHC生态系统。

1.DHC生态系统

DHC生态系统包含两个非常重要的生态市场--数据市场和应用市场。数据市场，数据贡献者可以授权贡献自己指定的数据，数据使用者可以购买自己需要的数据；协力厂商机构和开发者购买数据后可以进行分析研究、应用开发，然后将开发的DAPP和服务发布在应用市场，供其他生态参与者购买使用。

DHC生态系统围绕数据与应用展开一系列活动，与数据相关的参与者包括：验证节点、数据贡献者、数据消费者，数据的生产与使用过程伴随着DHC Token的产生与转移，与应用相关的参与者包括：应用开发者、应用使用者，应用的开发与使用过程同样伴随着DHC Token的产生与转移。

2.DHC Token机制

DHT（Deep Health Token）是DHC平台为保障生态有效运转发行的Token，在DHC生态中的任何活动，都需要DHT串联起来，因此设计一套公平、公正、合理的Token机制非常重要。

2.1 DHT激励池

DHC系统中，每天由DHC平台产生DHT放入Token池用于分配给原始数据贡献者，每天Token池的Token数量随着时间推移逐渐减少。Token按照算法模型分配，当天未分配完的Token计入到下一天的Token池中。

2.2 验证节点

在DHC生态中，经过认证的机构或者协力厂商可以成为DHC链的验证节点，验证节点负责链的数据验证和打包并可获得对应的Token报酬，而为了防止验证节点作弊获利，每个验证节点需要抵押一定额度的DHT在系统中，有作弊行为时会被扣除相应数量的Token，被扣完后机构会被纳入黑名单直至再次充值DHT，因此作弊的成本非常高。

另外验证节点机构进行了原始数据抽取和数据标准化工作，然后开发提供数据管理DAPP给使用者，使用者利用DAPP将自己的数据贡献到DHC数据市场。

2.3 数据贡献者

DHC生态中数据的所有权归使用者，使用者可以决定是否把数据贡献出来用于特定的用途（智慧合约限定），使用者贡献数据可以获得DHT奖励，获取的DHT可以在应用市场中购买服务。对于使用者贡献的数据，系统根据POQ（Proof of Quality，有效质量证明）模型分配当天的DHC贡献Token池。

POQ模型根据使用者贡献的数据维度和各维度的重要度占比，以及贡献数据与已有数据的相似度打分得出使用者贡献数据可获得的Token数量。

医疗数据的维度包含：病历诊断描述、处方记录、图像检查、化验结果、生命体征监控信息等，医院维度包含：二级医院、三级医院、特大三甲医院的诊疗数据等；病变类型维度包含：常见病、疑难病、罕见病、传染病等，各维度指标在DHC系统中都会有权重值和权重占比，设公有n个评价指标，每个指标的权重值为V，每个指标的占比为R，另外，系统会计算贡献数据与已有数据的相似度S，则一个使用者贡献数据获取的Token数量为：

2.4 数据消费者

协力厂商机构或者开发者可以在数据集市中购买使用者授权的数据用于分析研究、应用开发等，购买数据需要按照数据的场景和数量支付DHT。使用数据需消耗的Token采用POT（Proof of TImes，有效次数证明）模型计算得出，POT模型根据一段时间内数据的使用频次分阶梯收费，一段时间内被使用次数越多的数据表示越有价值，数据消费者需要为其付出更高的成本，数据贡献者可以获取更多的回报。

使用数据需要花费的Token数量如下模型计算：

2.5应用开发者

有分析能力和开发能力的机构或个人都可以使用数据集市的数据进行分析和开发，开发的应用可以发布在应用市场供用户或者机构使用，应用可以自由设置收费模式，也可限定使用的范围。

2.6 应用消费者

使用者或机构可以在应用市场选择自己需要的应用，可能需要支付一定数量的DHT用于应用服务费。DHC平台在主链未上线之前，Token采用以太坊ERC20 Token，主链上线之后切换到主链上的DHT。