ब्लॉकचेन फ्रेमवर्क का उपयोग करके स्मार्ट COVID-19 रोगी प्रबंधन और ट्रायजिंग

विषय सूची

1. परिचय

COVID-19 महामारी ने दुनिया भर में स्वास्थ्य सेवा प्रणालियों की महत्वपूर्ण सीमाओं को उजागर किया है, विशेष रूप से सार्वजनिक स्वास्थ्य आपात स्थितियों के प्रबंधन में। पारंपरिक स्वास्थ्य सेवा सूचना प्रणालियों को डेटा अखंडता, पारदर्शिता और हितधारकों के बीच रीयल-टाइम सूचना साझाकरण में चुनौतियों का सामना करना पड़ता है। यह पत्र COVID-19 रोगी प्रबंधन और ट्रायजिंग में इन चुनौतियों का समाधान करने के लिए एथेरियम स्मार्ट कॉन्ट्रैक्ट्स का उपयोग करके एक ब्लॉकचेन-आधारित फ्रेमवर्क प्रस्तावित करता है।

कोरोनावायरस (COVID-19) की विस्फोटक महामारी ने सार्वजनिक स्वास्थ्य आपात स्थितियों को संभालने के लिए स्वास्थ्य सेवा प्रणालियों में बाधाओं को उजागर किया है। ब्लॉकचेन जैसी नवीन तकनीकों को अपनाने से नियामक अनुमोदन में देरी को कम करके और विभिन्न हितधारकों के बीच संचार में सुधार करके स्वास्थ्य सेवा क्षेत्र में प्रभावी डिजाइन संचालन और संसाधन तैनाती सुगम होती है।

2. कार्यप्रणाली

2.1 ब्लॉकचेन आर्किटेक्चर डिजाइन

प्रस्तावित प्रणाली COVID-19 डेटा प्रबंधन के लिए एक विकेंद्रीकृत नेटवर्क बनाने के लिए एथेरियम ब्लॉकचेन का उपयोग करती है। आर्किटेक्चर में कई परतें शामिल हैं: डेटा संग्रहण परत, स्मार्ट कॉन्ट्रैक्ट परत, एप्लिकेशन परत और उपयोगकर्ता इंटरफेस परत। प्रत्येक परत सुरक्षित डेटा प्रवाह और पहुंच नियंत्रण सुनिश्चित करने के लिए परिभाषित प्रोटोकॉल के माध्यम से इंटरैक्ट करती है।

2.2 स्मार्ट कॉन्ट्रैक्ट कार्यान्वयन

स्मार्ट कॉन्ट्रैक्ट रोगी ट्रायजिंग प्रक्रियाओं और डेटा पहुंच अनुमतियों को स्वचालित करते हैं। कॉन्ट्रैक्ट डेटा प्रविष्टि, संशोधन और पुनर्प्राप्ति के लिए नियम परिभाषित करते हैं, यह सुनिश्चित करते हुए कि केवल अधिकृत इकाइयां ही संवेदनशील रोगी जानकारी तक पहुंच सकती हैं, जबकि समग्र प्रणाली में पारदर्शिता बनी रहती है।

2.3 रोगी डेटा प्रबंधन

यह प्रणाली विभिन्न प्रकार के COVID-19 डेटा का प्रबंधन करती है, जिसमें परीक्षण परिणाम, रोगी की स्थिति (पॉजिटिव/निगेटिव/स्वस्थ), अस्पताल में भर्ती होने की आवश्यकताएं और संपर्क अनुरेखण जानकारी शामिल है। डेटा को एन्क्रिप्ट किया जाता है और हितधारक भूमिकाओं के आधार पर पहुंच नियंत्रण के साथ ब्लॉकचेन पर संग्रहीत किया जाता है।

3. तकनीकी कार्यान्वयन

3.1 गणितीय फ्रेमवर्क

ब्लॉकचेन सुरक्षा क्रिप्टोग्राफिक हैश फ़ंक्शंस पर निर्भर करती है। SHA-256 एल्गोरिदम डेटा अखंडता सुनिश्चित करता है:

$H(x) = SHA256(x)$

जहां $H(x)$ इनपुट डेटा $x$ के लिए हैश आउटपुट का प्रतिनिधित्व करता है। हैश टकराव की संभावना अत्यंत कम है, जिससे सिस्टम छेड़छाड़ के खिलाफ सुरक्षित हो जाता है।

सहमति तंत्र तेज़ लेनदेन प्रसंस्करण के लिए प्रूफ ऑफ अथॉरिटी (PoA) का उपयोग करता है:

$Consensus = \frac{1}{n} \sum_{i=1}^{n} V_i$

जहां $V_i$ वैलिडेटर नोड्स का प्रतिनिधित्व करता है और $n$ अधिकृत वैलिडेटर्स की कुल संख्या है।

3.2 एल्गोरिदम डिजाइन

रोगी ट्रायजिंग एल्गोरिदम गंभीरता स्कोर के आधार पर मामलों को प्राथमिकता देता है:

एल्गोरिदम: COVID-19 रोगी ट्रायजिंग
इनपुट: रोगी के लक्षण, महत्वपूर्ण संकेत, जोखिम कारक
आउटपुट: प्राथमिकता स्तर (उच्च, मध्यम, निम्न)

1. रोगी डेटा एकत्र करें: तापमान, ऑक्सीजन संतृप्ति, सहरुग्णताएं
2. गंभीरता स्कोर S = w1*T + w2*O2 + w3*C की गणना करें
3. यदि S > सीमा_उच्च:
      "उच्च प्राथमिकता" लौटाएं
   अन्यथा यदि S > सीमा_मध्यम:
      "मध्यम प्राथमिकता" लौटाएं
   अन्यथा:
      "निम्न प्राथमिकता" लौटाएं
4. ट्रायज निर्णय ब्लॉकचेन पर रिकॉर्ड करें

3.3 कोड कार्यान्वयन

रोगी डेटा प्रबंधन के लिए नमूना सोलिडिटी स्मार्ट कॉन्ट्रैक्ट:

pragma solidity ^0.8.0;

contract COVID19PatientManagement {
    struct Patient {
        string patientId;
        string testResult;
        uint256 testDate;
        string status;
        address authorizedDoctor;
    }
    
    mapping(string => Patient) public patients;
    address public admin;
    
    constructor() {
        admin = msg.sender;
    }
    
    function addPatientTest(
        string memory _patientId,
        string memory _testResult,
        string memory _status
    ) public onlyAdmin {
        patients[_patientId] = Patient({
            patientId: _patientId,
            testResult: _testResult,
            testDate: block.timestamp,
            status: _status,
            authorizedDoctor: msg.sender
        });
    }
    
    modifier onlyAdmin() {
        require(msg.sender == admin, "Only admin can perform this action");
        _;
    }
}

4. प्रायोगिक परिणाम

प्रस्तावित प्रणाली का परीक्षण 10,000 रोगी रिकॉर्ड का प्रतिनिधित्व करने वाले सिम्युलेटेड COVID-19 डेटा के साथ किया गया। ब्लॉकचेन कार्यान्वयन ने पारंपरिक केंद्रीकृत डेटाबेस की तुलना में डेटा अखंडता और पहुंच दक्षता में महत्वपूर्ण सुधार प्रदर्शित किए।

सिस्टम आर्किटेक्चर आरेख विभिन्न घटकों के बीच इंटरैक्शन को दर्शाता है:

5. विश्लेषण और चर्चा

6. भविष्य के अनुप्रयोग

COVID-19 प्रबंधन के लिए विकसित ब्लॉकचेन फ्रेमवर्क के स्वास्थ्य सेवा और उससे आगे व्यापक अनुप्रयोग हैं:

• विस्तारित महामारी प्रतिक्रिया: न्यूनतम संशोधनों के साथ भविष्य की महामारियों के लिए अनुकूलनीय
• सामान्य स्वास्थ्य सेवा रिकॉर्ड: संस्थानों में इलेक्ट्रॉनिक स्वास्थ्य रिकॉर्ड का सुरक्षित प्रबंधन
• आपूर्ति श्रृंखला ट्रैकिंग: फार्मास्युटिकल और चिकित्सा उपकरण आपूर्ति श्रृंखला पारदर्शिता
• टीकाकरण सत्यापन: सत्यापित प्रामाणिकता के साथ डिजिटल टीकाकरण प्रमाणपत्र
• सीमा-पार स्वास्थ्य डेटा: देशों के बीच स्वास्थ्य जानकारी का सुरक्षित साझाकरण

भविष्य के शोध दिशाओं में रीयल-टाइम रोगी निगरानी के लिए IoT उपकरणों के साथ एकीकरण, प्रकोप पूर्वानुमान के लिए AI-संचालित प्रेडिक्टिव एनालिटिक्स, और मानकीकृत API के माध्यम से मौजूदा स्वास्थ्य सेवा प्रणालियों के साथ अंतरसंचालनीयता शामिल है।

7. संदर्भ

1. Zhu, J. Y., Park, T., Isola, P., & Efros, A. A. (2017). Unpaired image-to-image translation using cycle-consistent adversarial networks. Proceedings of the IEEE international conference on computer vision, 2223-2232.
2. World Health Organization. (2020). COVID-19 strategy update.
3. IEEE Blockchain Initiative. (2021). Blockchain in Healthcare: Opportunities and Challenges.
4. MIT Digital Currency Initiative. (2020). Consensus Mechanisms for Healthcare Applications.
5. European Blockchain Partnership. (2021). Guidelines for Blockchain in Healthcare.
6. World Health Organization. (2020). Global Digital Health Strategy 2020-2025.
7. Zhang, P., Schmidt, D. C., White, J., & Lenz, G. (2018). Blockchain technology use cases in healthcare. Advances in computers, 111, 1-41.
8. McGhin, T., Choo, K. K. R., Liu, C. Z., & He, D. (2019). Blockchain in healthcare applications: Research challenges and opportunities. Journal of Network and Computer Applications, 135, 62-75.