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传统的电子健康病历系统采用中心化建设思路,以医院为中心,患者的医疗数据由各个就诊医院独立维护。这样集中式的存储方案使得患者形成医疗数据孤岛,在转诊等日常行为中带来了诸多不便。通常来说,传统系统在医疗数据共享,数据安全,隐私保护等方面存在诸多问题。随着近十年区块链技术的蓬勃发展,其去中心化、不可篡改等特点给如何解决传统电子健康病历系统存在的难共享,安全性差,隐私保护不到位等问题带来了新的思路。本文基于区块链技术提出了新型电子健康病历系统模型,并初步实现了系统原型的设计与实现。考虑到区块链技术目前存在的性能瓶颈是阻碍新系统走向实际应用的关键问题,故在系统原型基础上详细分析了与医疗区块链网络相关的业务流程,然后基于测试工具进行了细粒度的性能分析和瓶颈定位。最后定位关键性能瓶颈在共识阶段和区块同步账本更新阶段。针对共识阶段存在的性能问题,提出了基于VRFs的拜占庭共识算法优化方案。从整体思路,算法设计,算法实现,对比测试分析逐步验证新算法在性能方面的优越性,最后阶段的实验分析表明新共识算法平均延迟降低到了30ms,整体Invoke吞吐量提高到了680tps,而且通过选举共识节点的策略避免了传统PBFT共识算法在大规模网络场景下性能快速下降问题。除了性能优化外,本算法利用VRFs的随机可验证特性使得共识网络难以被识别攻击,加强了共识安全性。针对区块同步账本更新阶段存在的性能问题,提出了基于改进LSM-Tree的存储优化方案。首先采用了键值对分离存储减小LSM-Tree规模以降低写放大问题,然后采用了多线程并行执行Compaction操作策略提高数据压缩效率。本文从整体思路,算法设计,算法实现,对比测试分析逐步验证了新算法对系统在区块同步账本更新方面的性能优化。最后阶段的实验分析表明优化后的系统其Invoke吞吐量达到1400tps,Query吞吐量达到2200tps,相比系统原型有了2-3倍不同程度的性能提升。本文从共识阶段和区块同步账本更新阶段存在的明显性能问题入手,结合本系统原型存在的业务数据特征,提出了相应的优化方案,不仅使新型电子健康病历系统整体的吞吐率有了明显提升,而且兼顾考虑了共识阶段存在的安全性问题,使得基于区块链技术重构医疗数据管理体系更有了现实意义与价值。