中医药智慧健康养老多元信息协同服务模式研究*

王甜宇，孙艳秋，刘 楠

（辽宁中医药大学，辽宁 沈阳 110847）

随着我国人口老龄化的持续加深，高龄化、空巢化进一步加剧，需要照料的失能、失智老年人口大幅增加，同时老年人对医疗、护理、康复等养老服务的需求与日俱增。国家统计局2021年发布的最新人口统计数据显示，截至2020年底，我国65岁及以上老年人口已增长至1.906亿，占全国总人口的13.5%[1]。而目前我国以“4-2-1”小型家庭为主要家庭结构，其中“4”指4位老人，“2”指4位老人的2个子女，“1”指2个子女的1个孩子。传统的家庭养老已不能满足老年人日益增长的养老需求[2]。社区居家养老可以使老年人在家中即可享受到社区提供的养老服务，成为目前我国最主要的养老模式[3]。2017年国家中医药管理局发布的《关于促进中医药健康养老服务发展的实施意见》中指出，中医药健康养老服务能够运用中医药（民族医药）理念、方法和技术，为老年人提供连续的保养身心、预防疾病、改善体质、诊疗疾病、增进健康的中医药健康管理服务和医疗服务。本研究提出了基于区块链技术的中医药智慧健康养老多元信息协同服务模式。利用区块链技术和智能设备，政府部门、社区养老中心、医疗机构、老年人家属、保险公司、体检机构等共同协作，通过评估老年人养老的服务需求，统筹相关资源配置，为有需要的老年人提供生活照料、医疗护理、精神慰藉及中医药健康管理等服务，从而为老年人提供高效、快捷、低成本的多元信息协同健康养老服务模式。

1 区块链技术相关知识

1.1 区块链概念 区块链是一种去中心化、去中介的分布式数据库。区块链中的各区块按照时间先后顺序以链式结构链接起来，通过密码学技术保证区块上的数据不可篡改、不可伪造及数据在传输和访问过程中的安全性。应用共识算法产生、验证和更新数据，利用智能合约操作数据，具有加密安全、交易可追溯、透明等优点，有效解决了互联网上信任与信息的可靠性传递问题。根据网络范围及参与者的不同，区块链可划分为公有链、联盟链和私有链三类[4]。本研究尝试基于联盟链构建中医药智慧健康养老多元信息协同服务模式。

1.1.1 公有链 任何组织和个人都可以参与区块链上数据的维护和读取，不受单独某个机构的控制。数据完全开放和透明，公有链是完全去中心化的区块链。

1.1.2 联盟链 联盟链通常在互相已知身份的组织机构之间构建，可处理组织间需要达成共识的业务。联盟链需要严格的身份认证和权限管理，如已被授权的社区养老中心、中医药医疗机构、保险公司及政府监管部门。

1.1.3 私有链 私有链不对外开放，仅供单独的个人或组织内部使用，如社区养老中心内部使用及中医药医疗机构内部使用等。私有链上的读写权限、参与记账的权限都由该组织自行决定。

1.2 区块链相关技术

1.2.1 哈希算法 哈希算法又称为散列算法，是把任意长度的输入信息通过一定的计算，快速生成一个固定长度的输出，但是根据输出的哈希值不能逆向计算原输入值。在哈希算法中，输入信息的微小变化会引起哈希值的巨大变化，并且很难找到能产生相同哈希值的两个不同的输入。典型的哈希算法有MD5、SH1、SH256和SM3。本研究采用中国国家密码管理局发布的SM3，SM3是在SHA256基础上改进实现的算法，且符合我国国家安全要求和监管要求[5]。

1.2.2 智能合约 智能合约是部署在区块链中，不需要人工干预，由事件驱动、自动执行的计算机程序[6]。本研究由区块链上的成员共同研究决定智能合约的执行条件，同时由系统管理员创建智能合约、设置智能合约执行条件并将其在全网中广播。当满足条件时，智能合约自动执行，不会产生违反合约的情况，可降低投入成本，减少人工操作产生的错误，并提高交易的效率和透明度[7]。

1.2.3 星际文件系统 星际文件系统（interplanetary file system,IPFS）是一个点对点、去中心化的分布式文件存储系统，具有不可篡改、安全性高、去中心化的特点。IPFS能够将所有计算机设备连接到同一个文件系统，将文件上传到IPFS，计算并返回该文件的唯一哈希值。文件上传到IPFS时，大文件会分割成若干个小块，并分别存储在多个节点上。用户可通过全局哈希表找到文件所在的一个节点或多个节点，下载该文件的多个部分并按照原始顺序组合，供用户访问[8-9]。

2 基于联盟链的中医药智慧健康养老多元信息协同服务模式

2.1 基于联盟链的中医药智慧健康养老多元信息协同服务模型 中医药智慧健康养老多元信息的协同是以政府为主导、家庭为基础、社区养老中心为依托、保险公司为保障、医疗机构为补充的新型智慧健康养老模式，能基于区块链技术，通过医院、体检机构、科研机构、老年人及老年人家属等多方参与，在经过老年人授权的前提下，将老年人的健康养老数据存储在区块链上，实现不同机构之间电子病历、智能设备采集的数据传递的真实性，使不同的机构之间建立良好的数据协作，从而提高老年人养老的便捷性与适老性。参考胡漠等[2]提出的我国智慧养老多元信息协同异构区块链网络，成丽娟等[9]提出的BSSED架构，以及阿里健康的区块链解决方案[10]，本研究构建了基于联盟链的中医药智慧健康养老多元信息协同服务模型。（见图1）

图1 基于联盟链的中医药智慧健康养老多元信息协同服务模型

基于联盟链的中医药智慧健康养老多元信息协同服务模型在保证老年人健康养老数据安全及保护个人隐私的前提下，通过老年人、中医药医疗机构、社区养老中心、体检机构、保险公司及老年人家属等的共同参与，实现了老年人健康养老数据共享。考虑到区块链存储能力及交易效率的限制，本研究采用联盟链和IPFS相结合的方式，即联盟链上仅存储老年人健康养老数据的哈希值，完整的数据存储在链下的IPFS分布式集群中，通过对应的哈希值建立链上链下数据的映射关系[8]。医院、社区养老中心、体检机构和智能设备上存储的老年人健康数据经过老年人授权后可以上传到IPFS集群中，同时老年人健康数据摘要和存储地址会上传到中医药智慧健康养老多元信息协同联盟链中。经过授权的数据用户，包括中医药医疗机构、社区养老中心、体检机构、保险公司、老年人及老年人家属可以发送数据访问请求并获取老年人中医药健康养老数据，同时中医药医疗机构、社区养老中心、体检机构需要根据使用的数据对老年人的健康情况进行反馈和预测。

2.2 基于联盟链的中医药智慧健康养老多元信息协同服务架构 参考现有研究提出的区块链技术架构[4-5,11]及左美云[12]提出的智慧养老三个维度，本研究提出了基于联盟链的中医药智慧健康养老多元信息协同服务平台的架构。架构分为6层，从下到上依次是基础设施层、数据层、网络层、共识层、接口层和应用层。（见图2）

图2 基于联盟链的中医药智慧健康养老多元信息协同服务架构

2.2.1 基础设施层 基础设施层提供了联盟链的操作环境，包括联盟链系统正常运行所需要的网络、计算和存储组件，是系统实现的必要基础。基础设施层通过虚拟化技术将基础设施层提供的资源虚拟化，形成资源池，并根据用户的需求进行动态分配[10]，使得中医药智慧健康养老多元信息协同服务平台能够获得所需要的计算服务、网络服务、云服务、物理服务器服务及其他设施提供的服务。

2.2.2 数据层 数据层是区块链底层的数据结构，是“区块+链”的结构，即区块和区块之间以链式结构按照时间先后顺序链接到链上。每个区块由区块头和区块体组成，其中区块头包括版本号、前一个区块的哈希值、时间戳、默克尔树根值（Merkle Root）等参数[13]，区块体包括老年人ID、通过智能设备（包括可穿戴设备和无介入传感器设备）采集到的老年人健康监测数据哈希值、医院医疗数据哈希值、体检数据哈希值、社区养老中心存储数据哈希值及保险公司存储的保险数据哈希值。

2.2.3 网络层 网络层采用了点对点（P2P）组网的方式。联盟链中的节点可以自由地组网，并通过TCP/IP协议实现任意两个节点之间的消息和交易的传播。每个节点都承担了网络路由的功能，且节点不同，其功能也不同。节点功能包括验证区块数据及传播区块数据。

2.2.4 共识层 共识层能够保证各节点在高度去中心化的环境下各区块数据的一致性。共识层需要承担交易的验证、排序，以及区块的生成、验证的功能。本研究采用改进的DPoS机制确保数据的一致性，如医疗机构、社区养老中心、体检机构作为产生数据的节点，其他机构作为验证数据的节点，对所有节点设置信用积分，能够正确操作的节点会受到积分奖励，否则会扣除相应的积分。验证节点和产生数据的节点随积分的变动进行动态调整[7]。

2.2.5 接口层 接口层提供联盟链、传感器采集设备与在应用层部署的中医药智慧健康养老多元信息协同服务平台的接口。如果区块链框架嵌入云平台中需要BaaS，区块链即采用BaaS服务，将一些常用的功能进行模块化。API或SDK等接口，可以连接并使用应用层提供的平台功能。

2.2.6 应用层 应用层可为用户提供可视化界面的客户端，提供中医药智慧健康养老服务多元信息协同服务平台的相关功能，包括智慧助老、智慧孝老、智慧用老和智慧防老功能。智慧助老指为老年人提供值得信赖的商家，辅助老年人选择日常用品的商家，以及用药提醒等功能；智慧孝老指定期提醒老年人的家人关爱、孝顺老年人；智慧用老指收集老年人的经验、技能和知识，为社会服务；智慧防老指根据中医药“未病先防、既病防变、愈后防复”的思想，根据采集到的老年人健康数据，为老年人量身提供中医饮食养生、中医气功养生以及中医心理疗法等[14]，并定时提醒老年人关注相关信息。

3 讨论

3.1 安全性 区块链具有去信任、不可篡改、交易可追溯和去中心化等特点。在联盟链上存储的老年人健康数据中不会出现老年人的个人隐私信息。联盟链中除了创世区块外，其他的每一个区块都保存了前一个区块数据的哈希值，故恶意攻击者篡改区块上的数据时，会导致下一个区块的哈希值与前一区块不匹配。要想保证联盟链中每一个区块前后哈希值的一致性，攻击者需要不断修改区块的哈希值，付出的成本远大于收益；同时，区块链的各节点中部署的潜伏威胁探针，可通过网络流量识别违规行为、攻击行为[15]，并进行预警，充分保证了老年人健康数据的安全性。

3.2 高效性 老年人健康记录的发布，以及历史医疗数据、监测数据、体检机构数据及传感器采集到的数据的查询都是实时的。联盟链中并不存储上述数据的完整记录，而是将老年人相关数据的哈希值和地址存储在联盟链中。当联盟链中的数据不能满足用户的需求时，智能合约会被触发，访问IPFS上相应数据的完整记录，且整个过程自动执行，具有快捷、高效的优点[7]。

3.3 适老性 该模型在充分考虑老年人对生活起居、安全保障、医疗卫生、保健康复、保险报销、精神生活等方面的需求，以及老年人身体、心理、情感等特点的基础上，使用智能设备对老年人进行自动监测，通过医疗机构、社区养老中心、保险公司、老年人家属、体检机构等的信息协同，实现了智慧助老、智慧孝老、智慧用老和智慧防老。根据收集到的数据，该模型能预测老年人的健康状态，满足老年人对衣、食、住、行和护理等的生理需求，对医疗保健等的保障性需求，对亲友信息及团体活动等的情感需求，自我评价、社会评价等受尊重的需求，以及知识技能和经验等自我实现的需求[12]。

4 总 结

目前养老问题已成为全社会最为关注的热点民生话题之一。基于区块链技术解决中医药智慧健康养老多元信息协同问题，为我国养老事业面临的难题提供新的思路，能够带来巨大的社会效益[16]，并且对于缓解老年人子女的赡养压力，为老年人打造健康、幸福、有尊严、有价值的晚年生活提供了切实可行的方案。区块链是一个分布式的、去中心化的共享账本或数据库，能够实现数据信息的分布式记录和分布式存储，但区块链中区块的封装与同步又是一种全网串行计算机制。每一次数据的交易都需要得到链上其他节点的认可，导致了区块链交易的效率较低。本方案采用区块链和IPFS相结合的方式，在IPFS分布式集群中存储老年人健康养老数据，对应的哈希值存储在联盟链上，提高了老年人健康养老数据的存取效率。今后我们将依据本方案构建的模型和架构，进一步实现基于联盟链和IPFS分布式集群的中医药智慧健康养老多元信息协同服务平台。