Blok Zinciri Tabanlı Akıllı COVID-19 Hasta Yönetimi ve Triyaj Sistemi

İçindekiler

1. Giriş

COVID-19 pandemisi, dünya çapındaki sağlık sistemlerinde, özellikle de halk sağlığı acil durumlarını yönetmede önemli kısıtlamaları ortaya çıkarmıştır. Geleneksel sağlık bilgi sistemleri, veri bütünlüğü, şeffaflık ve paydaşlar arasında gerçek zamanlı bilgi paylaşımında zorluklarla karşılaşmaktadır. Bu makale, COVID-19 hasta yönetimi ve triyajında bu zorlukları ele almak için Ethereum akıllı sözleşmelerini kullanan blok zinciri tabanlı bir çerçeve önermektedir.

Koronavirüsün (COVID-19) patlayıcı salgını, sağlık sistemlerinin halk sağlığı acil durumlarını ele alma konusundaki kısıtlamalarını vurgulamıştır. Blok zinciri gibi yenilikçi teknolojilerin benimsenmesi, düzenleyici onaylardaki gecikmeleri azaltarak ve farklı paydaşlar arasındaki iletişimi iyileştirerek sağlık sektöründe etkili tasarım operasyonları ve kaynak dağıtımları sağlamaktadır.

2. Metodoloji

2.1 Blok Zinciri Mimarisi Tasarımı

Önerilen sistem, COVID-19 veri yönetimi için merkeziyetsiz bir ağ oluşturmak üzere Ethereum blok zincirini kullanmaktadır. Mimari, birden fazla katman içermektedir: veri depolama katmanı, akıllı sözleşme katmanı, uygulama katmanı ve kullanıcı arayüzü katmanı. Her katman, güvenli veri akışı ve erişim kontrolünü sağlamak için tanımlanmış protokoller aracılığıyla etkileşim kurar.

2.2 Akıllı Sözleşme Uygulaması

Akıllı sözleşmeler, hasta triyaj süreçlerini ve veri erişim izinlerini otomatikleştirir. Sözleşmeler, veri girişi, değişikliği ve alımı için kurallar tanımlayarak, genel sistemde şeffaflığı korurken yalnızca yetkili kuruluşların hassas hasta bilgilerine erişebilmesini sağlar.

2.3 Hasta Veri Yönetimi

Sistem, test sonuçları, hasta durumu (pozitif/negatif/iyileşmiş), hastaneye yatış gereksinimleri ve temas takip bilgileri dahil olmak üzere çeşitli COVID-19 veri türlerini yönetir. Veriler şifrelenir ve paydaş rollerine dayalı erişim kontrolleriyle blok zincirinde saklanır.

3. Teknik Uygulama

3.1 Matematiksel Çerçeve

Blok zinciri güvenliği, kriptografik hash fonksiyonlarına dayanır. SHA-256 algoritması veri bütünlüğünü sağlar:

$H(x) = SHA256(x)$

Burada $H(x)$, girdi verisi $x$ için hash çıktısını temsil eder. Hash çakışması olasılığı son derece düşüktür, bu da sistemi değiştirmeye karşı güvenli hale getirir.

Mutabakat mekanizması, daha hızlı işlem işleme için Yetki Kanıtı (Proof of Authority - PoA) kullanır:

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

Burada $V_i$ doğrulayıcı düğümleri temsil eder ve $n$ yetkili doğrulayıcıların toplam sayısıdır.

3.2 Algoritma Tasarımı

Hasta triyaj algoritması, vakaları şiddet skorlarına göre önceliklendirir:

Algoritma: COVID-19 Hasta Triyajı
Girdi: Hasta semptomları, hayati belirtiler, risk faktörleri
Çıktı: Öncelik seviyesi (Yüksek, Orta, Düşük)

1. Hasta verilerini topla: ateş, oksijen satürasyonu, komorbiditeler
2. Şiddet skoru S'yi hesapla: S = w1*T + w2*O2 + w3*C
3. Eğer S > eşik_yüksek:
      "Yüksek Öncelik" döndür
   Değilse eğer S > eşik_orta:
      "Orta Öncelik" döndür
   Değilse:
      "Düşük Öncelik" döndür
4. Triyaj kararını blok zincirine kaydet

3.3 Kod Uygulaması

Hasta veri yönetimi için örnek Solidity akıllı sözleşmesi:

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, "Sadece yönetici bu işlemi gerçekleştirebilir");
        _;
    }
}

4. Deneysel Sonuçlar

Önerilen sistem, 10.000 hasta kaydını temsil eden simüle edilmiş COVID-19 verileriyle test edilmiştir. Blok zinciri uygulaması, geleneksel merkezi veritabanlarına kıyasla veri bütünlüğü ve erişim verimliliğinde önemli iyileşmeler göstermiştir.

Sistem mimari diyagramı, farklı bileşenler arasındaki etkileşimi göstermektedir:

5. Analiz ve Tartışma

6. Gelecek Uygulamalar

COVID-19 yönetimi için geliştirilen blok zinciri çerçevesinin, sağlık hizmetleri ve ötesinde daha geniş uygulamaları bulunmaktadır:

• Genişletilmiş Pandemi Müdahalesi: Gelecekteki pandemiler için asgari değişikliklerle uyarlanabilir
• Genel Sağlık Kayıtları: Kurumlar arasında elektronik sağlık kayıtlarının güvenli yönetimi
• Tedarik Zinciri Takibi: İlaç ve tıbbi ekipman tedarik zinciri şeffaflığı
• Aşılama Doğrulama: Doğrulanmış orijinalliğe sahip dijital aşılama sertifikaları
• Sınır Ötesi Sağlık Verileri: Ülkeler arasında sağlık bilgilerinin güvenli paylaşımı

Gelecek araştırma yönleri arasında, gerçek zamanlı hasta izleme için IoT cihazlarıyla entegrasyon, salgın tahmini için AI destekli tahmine dayalı analitik ve standartlaştırılmış API'lar aracılığıyla mevcut sağlık sistemleriyle birlikte çalışabilirlik yer almaktadır.

7. Referanslar

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. Dünya Sağlık Örgütü. (2020). COVID-19 strateji güncellemesi.
3. IEEE Blockchain Initiative. (2021). Sağlık Hizmetlerinde Blok Zinciri: Fırsatlar ve Zorluklar.
4. MIT Digital Currency Initiative. (2020). Sağlık Hizmetleri Uygulamaları için Mutabakat Mekanizmaları.
5. Avrupa Blok Zinciri Ortaklığı. (2021). Sağlık Hizmetlerinde Blok Zinciri için Kılavuzlar.
6. Dünya Sağlık Örgütü. (2020). Küresel Dijital Sağlık Stratejisi 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.