傳染病預(yù)警系統(tǒng)如何應(yīng)用好區(qū)塊鏈技術(shù)

浙江財(cái)經(jīng)大學(xué)中國金融研究院

從2019年12月30日首次發(fā)布疫情相關(guān)公告算起，新型冠狀病毒感染的肺炎病例數(shù)在短短30天內(nèi)，確診人數(shù)超過了2003年非典確診病例數(shù)。據(jù)31個(gè)?。ㄗ灾螀^(qū)、直轄市）和新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)報(bào)告，現(xiàn)有確診病例53284例（其中重癥病例11477例），累計(jì)治愈出院病例20659例，累計(jì)死亡病例2345例，累計(jì)報(bào)告確診病例76288例，現(xiàn)有疑似病例5365例。

傳染病預(yù)警不及時(shí)、疫情發(fā)現(xiàn)時(shí)間晚、相應(yīng)預(yù)防措施不到位加劇了這次疫情的嚴(yán)重性。中央政府在中央全面深化改革委員會(huì)上明確指出要改革完善疾病預(yù)防控制體系，堅(jiān)決貫徹預(yù)防為主的衛(wèi)生與健康工作方針，堅(jiān)持常備不懈，將預(yù)防關(guān)口前移，避免小病釀成大疫。要鼓勵(lì)運(yùn)用大數(shù)據(jù)、人工智能、云計(jì)算等數(shù)字技術(shù)，在疫情監(jiān)測(cè)分析、病毒溯源、防控救治、資源調(diào)配等方面更好發(fā)揮支撐作用。我們認(rèn)為在數(shù)字經(jīng)濟(jì)背景下，利用好區(qū)塊鏈技術(shù)可以很好地完善當(dāng)前傳染病預(yù)警系統(tǒng)的局限性，從而打通醫(yī)療機(jī)構(gòu)間數(shù)據(jù)孤島，實(shí)現(xiàn)醫(yī)療信息數(shù)據(jù)共享；優(yōu)化傳染病預(yù)警數(shù)據(jù)源，提升疫情預(yù)警系統(tǒng)總體效果；推進(jìn)上報(bào)系統(tǒng)平面化管理，提升疫情信息傳達(dá)效率。

一、傳染病預(yù)警系統(tǒng)現(xiàn)狀與存在的局限性

目前的傳染病自動(dòng)預(yù)警機(jī)制主要由國家傳染病監(jiān)測(cè)中心數(shù)據(jù)庫與自動(dòng)預(yù)警系統(tǒng)兩部分構(gòu)成。國家傳染病監(jiān)測(cè)中心數(shù)據(jù)庫是由2004年啟用的基于互聯(lián)網(wǎng)的國家疾病監(jiān)測(cè)信息報(bào)告管理系統(tǒng)。覆蓋了全國各級(jí)各類醫(yī)療衛(wèi)生機(jī)構(gòu)，用于傳染病病例個(gè)案信息收集、病例報(bào)告的數(shù)據(jù)電子化和存儲(chǔ)。自動(dòng)預(yù)警系統(tǒng)采用數(shù)學(xué)算法，持續(xù)地對(duì)全國法定報(bào)告?zhèn)魅静”O(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)分析計(jì)算，并借助現(xiàn)代通訊手段將探測(cè)到的疾病異常增加或聚集信號(hào)，通過手機(jī)短信及時(shí)地發(fā)送給所在縣（區(qū)）疾病預(yù)防控制中心的疫情監(jiān)測(cè)人員。該系統(tǒng)已于2008年4月在全國范圍內(nèi)正式投入運(yùn)行。

目前我國預(yù)警系統(tǒng)基本實(shí)現(xiàn)全國范圍內(nèi)39種傳染病數(shù)據(jù)的匯聚和監(jiān)測(cè)，隨著科技的發(fā)展和技術(shù)條件的成熟，國家還相繼建設(shè)了國家傳染病報(bào)告信息管理系統(tǒng)一級(jí)其核心子系統(tǒng)國家傳染病網(wǎng)絡(luò)直報(bào)系統(tǒng)，基本實(shí)現(xiàn)了基于醫(yī)療衛(wèi)生機(jī)構(gòu)的法定傳染病病例的實(shí)時(shí)、在線、直接報(bào)告。雖然當(dāng)前的預(yù)警系統(tǒng)正在不斷的完善，但站在數(shù)字技術(shù)的角度，重新審視和仔細(xì)研究當(dāng)前的預(yù)警系統(tǒng)，可以發(fā)現(xiàn)存在以下問題：

1．信息孤島和跨區(qū)域管理問題。通過傳染病報(bào)告上報(bào)過程的流程我們可以發(fā)現(xiàn)各醫(yī)院的醫(yī)院信息管理系統(tǒng)（HIS）和直報(bào)系統(tǒng)一定程度上可以降低填寫傳染病報(bào)告卡的難度，提高上傳效率，加快數(shù)據(jù)的傳達(dá)。但同時(shí)各個(gè)醫(yī)院、疫控中心是相互分割的，之間無法相互傳達(dá)信息和分享病情，形成了信息孤島。信息孤島的形成帶來了不同醫(yī)院、機(jī)構(gòu)，不同地區(qū)、省市之間的跨區(qū)域管理問題，相同癥狀的數(shù)據(jù)對(duì)比、病情信息、特殊疫情的研究都無法實(shí)現(xiàn)橫向共享。

2．?dāng)?shù)據(jù)存在缺失、結(jié)構(gòu)單一等問題。傳染病由臨床醫(yī)生發(fā)現(xiàn)后半自動(dòng)或人工填寫傳染病報(bào)告卡，通過省級(jí)和國家級(jí)衛(wèi)生數(shù)據(jù)交換平臺(tái)送往國家傳染病網(wǎng)絡(luò)直報(bào)系統(tǒng)中。對(duì)于疑似、相似但并未確認(rèn)的其他病例以及傳染病風(fēng)險(xiǎn)性癥狀數(shù)據(jù)的采集，例如：發(fā)燒、胸片描述、咳嗽、生化指標(biāo)等，國家傳染病預(yù)警系統(tǒng)無法第一時(shí)間進(jìn)行分析，這使得分析的數(shù)據(jù)存在較大的單一性。同時(shí)國家傳染病遵循逐級(jí)上報(bào)機(jī)制，缺乏透明度，數(shù)據(jù)的真實(shí)性無法得到保證。再者各醫(yī)院通過HIS系統(tǒng)上傳的數(shù)據(jù)存在較大的人為因素，傳染病報(bào)告卡的填寫受到外界以及各處的壓力，對(duì)于數(shù)據(jù)的確認(rèn)和上傳有較大影響。

3．審核與上報(bào)時(shí)間間隔較長。目前，傳染病報(bào)告卡在臨床醫(yī)生提報(bào)完成后到上報(bào)到國家傳染病網(wǎng)絡(luò)直報(bào)系統(tǒng)還需要院級(jí)、縣（區(qū)）級(jí)、市級(jí)等各級(jí)疾控中心的人工審核。多機(jī)構(gòu)和人員的核實(shí)審批是一種相對(duì)保險(xiǎn)和穩(wěn)妥的辦法，雖然有利于保證數(shù)據(jù)的完整性和準(zhǔn)確性，但多次人工審核在一定程度上增加了上報(bào)時(shí)間的間隔，延誤了發(fā)出預(yù)警的最佳時(shí)機(jī)。

4．預(yù)警系統(tǒng)因?yàn)樽陨眍A(yù)警方法、設(shè)定閾值以及判斷診斷方式的問題，還存在部分問題。首先預(yù)警方法和閾值沒有區(qū)分化。考慮到不同疾病的潛伏期、傳染期、傳播力、傳代時(shí)間及其公共衛(wèi)生意義等差異，不同疾病的預(yù)警方法和閾值需要一定的差異性。目前的預(yù)警機(jī)制的方法還不夠多樣且閾值設(shè)置的針對(duì)性還需進(jìn)一步加強(qiáng)。并且不同病種間的預(yù)警信號(hào)數(shù)量與最終發(fā)現(xiàn)的暴發(fā)數(shù)差別較大，對(duì)于一些上報(bào)數(shù)據(jù)較多卻較少暴發(fā)的疾病，預(yù)警系統(tǒng)的效果還有待提高。

其次，預(yù)警模型診斷發(fā)現(xiàn)疾病方式單一。目前的自動(dòng)預(yù)警機(jī)制的運(yùn)行主要是基于法定報(bào)告?zhèn)魅静”O(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，但這僅僅是疾病暴發(fā)早期探測(cè)手段的一種。在實(shí)際工作中，除了傳染病報(bào)告卡之外，還包括醫(yī)療衛(wèi)生人員報(bào)告、教師或校醫(yī)報(bào)告疾病預(yù)防控制人員疫情監(jiān)測(cè)、家庭或媒體舉報(bào)等其他手段，當(dāng)前我國的傳染病預(yù)警系統(tǒng)的模型還只是基于傳染病報(bào)告卡的結(jié)果規(guī)則判斷模型，發(fā)現(xiàn)方式還過于單一。

綜上所述，目前的傳染病自動(dòng)預(yù)警系統(tǒng)由于存在上述各類不足之處，所以在本次疫情爆發(fā)時(shí)，無法發(fā)揮及時(shí)、有效的作用。因此建議引入?yún)^(qū)塊鏈技術(shù)作為補(bǔ)充手段來改進(jìn)當(dāng)前傳染病自動(dòng)預(yù)警機(jī)制，完善重大疫情防控救治體系，健全重大疫情應(yīng)急響應(yīng)機(jī)制。

二、區(qū)塊鏈技術(shù)優(yōu)化疫情預(yù)警系統(tǒng)

與傳統(tǒng)的存在信息孤島、結(jié)構(gòu)單一、審核時(shí)間長等問題的疫情預(yù)警系統(tǒng)相比，可以借助區(qū)塊鏈技術(shù)來升級(jí)疫情預(yù)警系統(tǒng)。區(qū)塊鏈本質(zhì)上是去中心化的分布式賬本數(shù)據(jù)庫，具有去中心化、不可篡改和偽造、可溯源、集體維護(hù)等特點(diǎn)。基于這些特征，區(qū)塊鏈可以幫助醫(yī)院、疾控中心等機(jī)構(gòu)快速安全地認(rèn)證權(quán)限，實(shí)現(xiàn)自由的數(shù)據(jù)訪問和共享，形成以政府相關(guān)部門為主導(dǎo)，多中心協(xié)同參與的聯(lián)享聯(lián)防新模式。因此，區(qū)塊鏈?zhǔn)悄壳案母锿晟萍膊☆A(yù)防控制體系，將預(yù)防關(guān)口前移，避免小病釀成大疫的關(guān)鍵技術(shù)。

（一）打通醫(yī)療機(jī)構(gòu)間數(shù)據(jù)孤島，實(shí)現(xiàn)醫(yī)療信息數(shù)據(jù)共享

醫(yī)療機(jī)構(gòu)之間構(gòu)建聯(lián)盟鏈，促進(jìn)醫(yī)療信息、疫情信息等數(shù)據(jù)共享，實(shí)現(xiàn)橫向間深度交流。針對(duì)當(dāng)前醫(yī)療機(jī)構(gòu)間缺乏相似癥狀病患之間的數(shù)據(jù)對(duì)比，低估傳染病的破壞影響力問題，利用區(qū)塊鏈技術(shù)，通過聯(lián)盟鏈結(jié)合跨鏈的方式建立可共享、可維護(hù)的完整且標(biāo)準(zhǔn)化的醫(yī)療信息數(shù)據(jù)庫。根據(jù)部分醫(yī)療信息的極具隱私，不便公開特性，因此該部分?jǐn)?shù)據(jù)的訪問帶有嚴(yán)格的權(quán)限限制。運(yùn)用區(qū)塊鏈中帶有一定準(zhǔn)入機(jī)制和訪問條件限制的聯(lián)盟鏈，在同一地區(qū)內(nèi)醫(yī)療機(jī)構(gòu)之間構(gòu)建聯(lián)盟鏈，共同管理、維護(hù)并共享信息，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)多向聯(lián)通。運(yùn)用區(qū)塊鏈中的跨鏈技術(shù)，打通不同的聯(lián)盟鏈，實(shí)現(xiàn)跨鏈數(shù)據(jù)交互，優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，從而促進(jìn)醫(yī)療信息數(shù)據(jù)跨界流動(dòng)，提高數(shù)據(jù)的共享程度。

各個(gè)醫(yī)療機(jī)構(gòu)、疾控中心等有效協(xié)同，推動(dòng)醫(yī)療信息數(shù)據(jù)價(jià)值互聯(lián)延展，提高應(yīng)對(duì)疫情效率和效能。運(yùn)用區(qū)塊鏈中的共識(shí)機(jī)制，確保共享信息的真實(shí)有效，不可篡改，夯實(shí)信任基礎(chǔ)，維持區(qū)塊鏈安全穩(wěn)定運(yùn)行。根據(jù)區(qū)塊鏈的共識(shí)機(jī)制要求，各主體和節(jié)點(diǎn)之間必須遵守共同協(xié)議并履行義務(wù)，共同管理和監(jiān)督整個(gè)醫(yī)療信息數(shù)據(jù)庫。在此機(jī)制上，即使傳染病爆發(fā)，沒有互相認(rèn)識(shí)或信任基礎(chǔ)的各地醫(yī)院、疾控中心等之間也可建立信任關(guān)系，實(shí)現(xiàn)良好的合作秩序，進(jìn)行有效聯(lián)防聯(lián)控，更好應(yīng)對(duì)疫情到來。

以國家相關(guān)部門為主導(dǎo)，對(duì)數(shù)據(jù)共享中的各個(gè)主體、節(jié)點(diǎn)權(quán)責(zé)劃分，保證數(shù)據(jù)庫有效運(yùn)行。由于傳染病數(shù)據(jù)具有敏感性和保密性的特征，其必然需要一定的政府部門監(jiān)管。在疫情預(yù)警系統(tǒng)中，去中心化并非指所有主體權(quán)責(zé)完全均等，通過區(qū)塊鏈的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)多元主體的雙向融通、多向聯(lián)通，相關(guān)政府部門可統(tǒng)籌規(guī)劃，直接協(xié)調(diào)鏈中各個(gè)主體和節(jié)點(diǎn)的權(quán)責(zé)義務(wù)，從而維護(hù)系統(tǒng)中數(shù)據(jù)有序共享，高效進(jìn)行。

（二）優(yōu)化傳染病預(yù)警數(shù)據(jù)源，提升疫情預(yù)警系統(tǒng)總體效果

利用區(qū)塊鏈技術(shù)的信息數(shù)據(jù)可溯源性，迅速確定傳染病疫情爆發(fā)源頭，提高防疫效率和水平。用于標(biāo)識(shí)某一時(shí)刻的區(qū)塊鏈時(shí)間戳，具有不可篡改性，能夠準(zhǔn)確記錄數(shù)據(jù)的入塊時(shí)間，為信息數(shù)據(jù)增加了時(shí)間維度，具有唯一性，保證了存儲(chǔ)其中的信息數(shù)據(jù)具有可追溯性、可驗(yàn)證性。一旦疫情爆發(fā)，可以極快地沿著時(shí)間鏈條確定源頭，將疫情扼殺在搖籃之中，降低疫情蔓延風(fēng)險(xiǎn)。

借助于區(qū)塊鏈的加密技術(shù)，利用私鑰和公鑰組成的加密方式，對(duì)涉密檔案，隱私數(shù)據(jù)等設(shè)置查看權(quán)限，解決患者信息數(shù)據(jù)隱私問題。目前預(yù)警系統(tǒng)數(shù)據(jù)集中在國家直報(bào)系統(tǒng)，數(shù)據(jù)的私密性得到一定的保證，但是使用區(qū)塊鏈不僅會(huì)使得各醫(yī)院機(jī)構(gòu)、各疾控中心的數(shù)據(jù)得到共享，同時(shí)其加密手段也使得數(shù)據(jù)具有良好的安全性。通過基于哈希算法的非對(duì)稱加密算法，對(duì)于醫(yī)療信息數(shù)據(jù)中不公開的隱私信息，可利用各自主體或節(jié)點(diǎn)的公鑰對(duì)該數(shù)據(jù)進(jìn)行加密處理，在患者授權(quán)后，醫(yī)院才有權(quán)對(duì)患者的這些信息進(jìn)行修改、增加或傳輸?shù)炔僮?，確保病患有足夠的知情權(quán)和管控權(quán)，降低信息數(shù)據(jù)安全風(fēng)險(xiǎn)。

增加傳染病癥狀相關(guān)信息數(shù)據(jù)，提高疫情預(yù)警速度和精度。在區(qū)塊鏈信息數(shù)據(jù)庫中，由醫(yī)院、疾控中心和衛(wèi)生部等上傳的數(shù)據(jù)可分為結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。其中結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)包括與傳染病相關(guān)的數(shù)值和文字等。非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)包括傳染病圖片和音頻等相關(guān)數(shù)據(jù)，由于這些數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)量較大且復(fù)雜，因此僅將這些數(shù)據(jù)的哈希值上鏈，取其哈希值，作為結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在該節(jié)點(diǎn)。除上傳傳統(tǒng)的傳染病性狀之外，增加傳染病病人胸片、相關(guān)癥狀照片等多方面直接材料數(shù)據(jù)，不再局限于確診病例，提高傳染病疫情判斷速度和準(zhǔn)確度。

結(jié)合靈活快速的數(shù)據(jù)處理分析的大數(shù)據(jù)，極大提升區(qū)塊鏈醫(yī)療信息數(shù)據(jù)的使用價(jià)值和空間。一方面，區(qū)塊鏈技術(shù)是大數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)安全、脫敏、合法、正確的信用背書。另一方面大數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)整理、分析、可視化和應(yīng)用等技術(shù)能夠高效、完美的運(yùn)用好區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)。建立在區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上的大數(shù)據(jù)技術(shù)能夠減少人工任務(wù)，對(duì)傳染病數(shù)據(jù)源進(jìn)行自動(dòng)化的檢測(cè)分析，提高疫情預(yù)警廣度和深度，，以滿足不同地區(qū)、不同癥狀的傳染病預(yù)警的多樣化需求。

（三）推進(jìn)上報(bào)系統(tǒng)平面化管理，提升疫情信息傳達(dá)效率

各級(jí)疾病預(yù)防控制中心在區(qū)塊鏈系統(tǒng)中注冊(cè)節(jié)點(diǎn)，將傳統(tǒng)“傳染病上報(bào)系統(tǒng)”垂直上報(bào)模式平面化，為疫情信息傳達(dá)加速。建設(shè)醫(yī)療聯(lián)盟區(qū)塊鏈，所有醫(yī)院和各級(jí)疾病預(yù)防控制中心在該系統(tǒng)中注冊(cè)節(jié)點(diǎn)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都可以直接接收全網(wǎng)廣播的疫情信息。當(dāng)單個(gè)醫(yī)院發(fā)現(xiàn)疑似疫情的病例之后，將信息上傳至鏈上進(jìn)行全網(wǎng)播報(bào)，由于區(qū)塊鏈公開透明、數(shù)據(jù)不可篡改和可追溯的特性，使得各個(gè)節(jié)點(diǎn)都能夠在第一時(shí)間獲取準(zhǔn)確的上報(bào)信息，減少信息傳播的時(shí)間和誤傳可能性。在獲取信息之后，各個(gè)醫(yī)院能夠有意識(shí)地關(guān)注類似癥狀的病人，各級(jí)疾病預(yù)防控制中心能及時(shí)做好防疫準(zhǔn)備，國家防疫中心能夠立即開展研究，并采取相應(yīng)舉措，克服傳統(tǒng)預(yù)警模型的滯后性。

在區(qū)塊鏈系統(tǒng)中注冊(cè)有權(quán)限的公眾節(jié)點(diǎn)，在疫情預(yù)警之后，公眾能夠第一時(shí)間獲取準(zhǔn)確的疫情信息，并采取防護(hù)措施。為減少對(duì)公眾情緒的影響，在區(qū)塊鏈系統(tǒng)中注冊(cè)的公眾節(jié)點(diǎn)，在疫情預(yù)警啟動(dòng)之前并無權(quán)限查閱區(qū)塊鏈中的信息。疫情預(yù)警啟動(dòng)之后，該節(jié)點(diǎn)自動(dòng)解鎖權(quán)限，允許公眾查閱鏈上所有疫情信息，并將鏈上的信息確認(rèn)為唯一準(zhǔn)確可靠的信息源，減少造謠機(jī)會(huì)，做到面對(duì)疫情“不慌張、不松懈”。

（四）建立自動(dòng)預(yù)警智能合約，減少疫情發(fā)布中的人為因素

對(duì)上報(bào)數(shù)據(jù)進(jìn)行核實(shí)確認(rèn)，鼓勵(lì)其他發(fā)現(xiàn)狀況的醫(yī)生上報(bào)情況，減少瞞報(bào)現(xiàn)象。運(yùn)用智能合約建立區(qū)塊鏈中的審核確認(rèn)制度，在醫(yī)生播報(bào)疑似疫情之后，相近的醫(yī)院和疾病預(yù)防控制中心節(jié)點(diǎn)有責(zé)任依據(jù)具體情況進(jìn)行確認(rèn)，核實(shí)上報(bào)信息是否準(zhǔn)確，分散了上報(bào)者的壓力。上報(bào)信息通過其他節(jié)點(diǎn)的核實(shí)確認(rèn)之后方能夠發(fā)布，臨近節(jié)點(diǎn)在能力范圍內(nèi)有責(zé)任舉報(bào)瞞報(bào)情況的節(jié)點(diǎn)，發(fā)揮互相監(jiān)督的作用，減少瞞報(bào)可能性。

結(jié)合大數(shù)據(jù)技術(shù)，建立各級(jí)疫情自動(dòng)預(yù)警系統(tǒng)，加強(qiáng)應(yīng)對(duì)新型病毒的能力。傳統(tǒng)自動(dòng)預(yù)警系統(tǒng)主要根據(jù)確診上報(bào)的傳染病病例進(jìn)行自動(dòng)預(yù)警，但是由于新型傳染病未加入系統(tǒng)選項(xiàng)當(dāng)中，系統(tǒng)無法上傳新型病例，導(dǎo)致自動(dòng)預(yù)警系統(tǒng)失效。智能合約指的是在先前設(shè)定的條件被觸發(fā)時(shí)，能夠不受其他因素干擾，自動(dòng)執(zhí)行預(yù)先設(shè)定操作的程序。智能合約聯(lián)合大數(shù)據(jù)技術(shù)，代替人為確診傳染病，將聯(lián)盟鏈中癥狀相似度超過一定閾值的疑似傳染病病例自動(dòng)連成一條鏈。當(dāng)鏈條達(dá)到一定長度閾值之后，智能合約自動(dòng)實(shí)現(xiàn)預(yù)警，播報(bào)全網(wǎng)，啟動(dòng)預(yù)警防疫措施，增加預(yù)警的及時(shí)性和客觀性。從地方預(yù)警到國家預(yù)警，根據(jù)不同的預(yù)警等級(jí)，設(shè)置不同的智能合約參數(shù)，包括預(yù)定義狀態(tài)、轉(zhuǎn)換規(guī)則、觸發(fā)條件、響應(yīng)操作等，建立健全分級(jí)、分層的重大疫情預(yù)警機(jī)制。