區塊鏈:醫療健康行業的區塊鏈應用調查

Overview概述自區塊鏈通過比特幣進入公眾視線以來，研究人員便從未停下為將區塊鏈應用擴展到非金融領域而努力的腳步。在這些非金融領域之中，醫療保健產業是有望對區塊鏈產生重大影響的行業之一。針對區塊鏈技術應用的研究雖然相對較新，但發展極為迅速。因此，醫療保健產業的研究從業人員一直在為跟上該領域的研究前沿而努力。本文匯總了區塊鏈技術在醫療保健產業中的應用并加以展望，以求在充滿迷霧的區塊鏈技術應用領域一瞥屬于醫療保健產業未來發展方向。Report報告應用方向

電子病歷

電子病歷是區塊鏈技術應用于醫療保健領域中的一個案例。區塊鏈具有去中心化、防篡改、數據可溯源、可靠性、智能合約、安全性和隱私性的特點，這些正與電子病歷的需求相符相合。電子病歷示例

來源：Accumed總部位于荷蘭的數據安全公司Guardtime與愛沙尼亞政府合作建立了一個基于區塊鏈的框架來驗證患者身份。所有公民都將獲得一張智能卡，該卡利用區塊鏈將EMR數據相互關聯，EMR中的任何更新都會被分配一個哈希并注冊于區塊鏈之中。這種方法可以確保EMR中的審核記錄防篡改且無法被惡意修改。防篡改的、帶時間戳的數據日志還可以用來存儲現有醫療保健數據庫中的信息狀態。數據庫中的任何更新都會被分配一個時間戳，并在一個塊中密碼簽名。鑒于醫療信息欺詐以及對諸如起搏器之類的可植入醫療設備進行數據操作的風險而引起的對數據完整性的關注，這種區塊鏈系統具有許多好處，它可以確保對醫療記錄的任何修改都是安全且經得起審核的。與EMR相關的第二個應用是MedRec，一個由MIT實驗室和BethIsrael醫療中心共同發起的一個項目。MedRec提供了一種管理醫療保健系統之間的權限、授權和數據共享的去中心化的方法。此區塊鏈應用旨在保障每一位患者的代理權和對他人訪問其醫療保健數據的知情權。患者能夠在區塊鏈上共享這些權限，以創建一種更加自動化的數據共享方法，用于臨床和研究用途。雖然數據存儲位置和審核日志都是在區塊鏈中維護的，但所有的醫療保健信息仍然保留在EMR系統中，同時，如果想要實現真正的交互，配套軟件也缺一不可。MedRec項目已通過了以藥物數據作為概念證明的測試，因此，生物醫學的成果研究可能會因區塊鏈提供的對研究數據的快速安全訪問服務而受益。另一個例子是由美國創業公司Gem使用以太坊區塊鏈平臺開發的Gem健康網絡。GHN允許不同的醫療從業者共享對相同數據的訪問權限。類似的還有很多，比如瑞士數字醫療公司Healthbank，它也在致力于使患者能夠使用區塊鏈平臺完全控制其數據；Medicalchain則建造了基于區塊鏈的平臺，并為促進國際醫療機構之間共享患者的病歷而努力；Healthcoin計劃構建一個全球化的EMR系統……除此之外，以區塊鏈為中心開展不同計劃和項目的其他參與者還包括Factom、HealthCombix、Patientory、SimplyVital、IBM的Watson、BurstIQ、Bowhead、QBRICS和Nuco等。誠然，解決問題的方法是必要的，但落實到實施層面，這些方法面臨著以下幾個問題：基于區塊鏈的不同EMR解決方案之間的交互性，可擴展性，患者參與管理自己數據的可實施性，數據安全性和隱私的保障以及激勵措施的缺乏。藥品/藥品供應鏈

歐科云鏈研究員：區塊鏈可提高醫療數據的安全性和可靠性:歐科云鏈研究院高級研究員王海峰表示，目前我國區塊鏈技術在政府管理系統、醫藥數據、能源管理等公共領域均有應用。尤其在醫藥數據管理方面已經趨于成熟，曾經醫院面臨的挑戰之一是缺乏用于儲存和共享數據的安全平臺以及由于基礎設施的落后，區塊鏈技術可以讓醫院安全的儲存數據，提高醫療數據的安全性、可靠性。（證券日報）[2021/6/10 23:25:55]

區塊鏈的另一個應用案例是制藥行業中的健康供應鏈管理。制藥行業普遍面臨著這樣一個可能會給患者帶來可怕后果的問題：假藥或劣質藥品的流通。區塊鏈技術已經被證明具有解決這個問題的能力。大多數區塊鏈項目仍處于概念階段，供應鏈管理正是這樣一種概念。區塊鏈可通過創建正式的注冊表來跟蹤流程中每一步的產品和組件，從而簡化管理、提高效率。開發基于區塊鏈的醫療保健相關的軟件，能夠確保用于制造藥物的組件的透明度、跟蹤藥物分配并保證處方的真實性。這些概念中的一部分已經引起了藥商的興趣，尤其是在美國，《藥品供應鏈安全法》要求生產廠商必須提供批次級別的產品跟蹤和生產歷史記錄。為了保障美國食品藥品監督管理局所推出的這套法案的實施，區塊鏈的透明和可追溯性就顯得十分必要了。南佛羅里達大學恩格哈特教授在調查中提到包括Nuco、HealthChainRx和Scalamed在內的一些公司正在研究如何使用區塊鏈來檢測處方藥欺詐的問題。其總體思路是在與所有利益相關者相關的區塊鏈網絡上記錄與藥品處方相關的每筆交易。這樣，任何一方對處方的任何更改或惡意修改都可以被監測到。梅特勒教授還提到了用Hyperledger的區塊鏈技術打擊假冒藥品的項目。生物醫學研究與教育

深圳市龍華區政協委員：加快推進區塊鏈等在醫療健康領域應用:深圳市龍華區政協委員黃俊芳表示，以推進“數字龍華”建設為有利契機，加快推進5G、區塊鏈、大數據等技術在醫療健康領域的應用，打造具有龍華特質的數字健康IP體系。創新醫療健康數據保護方式，利用區塊鏈去中心化、獨立、安全等優勢，實現醫療數據鏈上記錄、存儲、提取高效一體化。（寶安日報）[2020/12/10 14:45:27]

區塊鏈在生物醫學研究和教育領域里還有一個有趣的應用案例：在臨床試驗中，區塊鏈可以幫助消除數據的偽造以及排除對臨床研究不良結果的漏報。因為數據固有編碼的匿名性質，區塊鏈使患者更容易授予用于臨床試驗的數據許可。此外，區塊鏈的防篡改特性能夠證明通過區塊鏈收集的用于臨床研究的數據的完整性。區塊鏈的透明性和公共性也使從基于區塊鏈的數據中復制進行的研究變得更加容易，這些將使區塊鏈有望徹底改變生物醫學的研究。除此之外，區塊鏈還因其去中心化、不可更改和透明的特性，而具有改變臨床研究出版物同行評審過程的潛力。遠程患者監護

通過身體區域傳感器和移動設備收集生物醫學數據實現的遠程患者監護，讓在醫院等傳統醫療環境以外的地方遠程監護患者狀況成為了可能。具體來說，這種手段能夠通過區塊鏈存儲、共享和檢索遠程收集的生物醫學數據，從而達到遠程患者監護的目的。遠程患者監護系統工作原理

來源：瑞薩電子而針對以太坊區塊鏈平臺上的智能合約如何支持實時患者監護應用程序，并在在安全環境中提供自動干預，業內人士提出了一種基于Hyperledger的方案，以求實現區塊鏈的數據收集與移動醫療環境中醫療利益相關方之間的共享。同樣的，采用區塊鏈技術開發的移動輔助設備也讓實時監測糖尿病患者的體征指數成為了可能。目前已有成功使用移動設備將數據傳輸到HyperledgerFabric上的基于區塊鏈的應用程序。舉個例子，澳大利亞聯邦大學教授AshrafUddin提出了一種基于區塊鏈的代理節點監護患者的端到端模式。當需要安全存儲來自身體區域傳感器的數據流時，PCA管理一個區塊鏈組件以保護患者隱私。基于PCA的體系結構包括輕量級通信協議，該體系結構允許將數據寫入到個人區塊鏈中，以促進醫療保健專業人員之間的數據共享以及集成到EMR中。同時它還能確保維護患者隱私。該結構選取了一種類POS的共識機制，該機制能夠讓PCA選擇礦工以減少計算量，使PCA可以為同一患者管理多個區塊鏈。該結構同時使用前綴樹對每個區塊進行修改以最小化能耗，整合增加安全性。模擬結果表明，基于PCA的端到端架構可以在RPM中增強安全性和隱私性。RPM結構概念圖

聲音 | 華大基因：將進一步加大區塊鏈技術研發 推動在醫療健康等領域的應用:金色財經報道，華大基因今日在互動平臺表示，2017年華大就開始布局區塊鏈和隱私計算技術，在基因組學大數據爆發且隱私保護需求日益增長的現實環境下，旨在利用新技術促進生命大數據的安全共享和隱私保護。未來，華大將進一步加大區塊鏈技術研發，促進場景落地，依托科研和產業優勢，推動區塊鏈技術在醫療健康等實體經濟領域的應用。（第一財經）[2019/10/30]

來源：IEEE同時，業界也提出了在基于區塊鏈的移動設備醫療數據管理中使用實用群優化進行根漏洞檢測和特征優化的方案，并稱其為BMPLS。限于資料缺乏，目前為止這種方案仍停留于概念期與實驗期。健康保險理賠

與處理貿易結算類似，區塊鏈有用于自動驗證醫療理賠的潛力，這有利于提升并保證流程的效率與安全。這種應用程序可以通過區塊鏈內存儲加密的患者的身份證明、醫保信息來提供理賠保險公司理賠依據。此信息由保險公司和區塊鏈提供者共享，利用智能合約，可以達到近乎實時的自動理賠處理效果，資格驗證和預授權將成為現實。如果研究人員能夠獲得訪問這些數據子集的許可，生物醫學的研究也將因此而受益。對此，有一個很好的例子可以證明以上的觀點，比如部署在以太坊區塊鏈平臺是MIStore。MIStore醫療保險存儲系統工作原理

來源：MIStoreMIStore工作流程基本如下：步驟1：醫院將初始化交易發送到區塊鏈網絡。步驟2：醫院將記錄發送到區塊鏈網絡。步驟2.5：患者可以驗證醫院是否正確計算了其支出記錄。步驟3：保險公司發送查詢交易請求以查詢某些結果。步驟4：服務器從區塊鏈讀取交易和相關記錄。步驟5：本地計算后，服務器生成響應，然后將響應事務發送到區塊鏈網絡。步驟6：保險公司收集響應交易并獲得正確的響應。步驟7：保險公司以回復的正確結果輸出結果。在MIStore中，大多數數據都是可被驗證的。例如，任何人都可以驗證醫院發送的初始交易的有效性，服務器可以驗證醫院發送的核心數據的正確性，保險公司可以驗證相應服務器是否正確計算了響應，并且患者可以驗證相應醫院是否正確處理了他的支出數據。而且，由于MIStore是分布式的，因此沒有集中式節點可以懲罰「失敗者」。具體來說，在醫院和各服務方執行MIStore協議之前，它們應分別在智能合約中使用一定數量的質押代幣。如果其中有人在區塊鏈中發布了一些無效數據，那么任何人都可以在相應的智能合約中輸入證據，以獲取搗亂者的保證金的一部分。此外，一家名為Pokitdok的公司提出了一項與英特爾合作建立基于區塊鏈的系統的倡議，旨在促進醫療保健中保險理賠的解決，但目前為止開源信息有限，具體細節不得而知。具體應用總結

動態 | 到2023年醫療保健領域的區塊鏈市值或將近9億美元:據globenewswire報道，P＆S Intelligence公布的市場研究報告顯示，到2023年醫療保健領域的區塊鏈市值預計將達到8.995億美元。這主要因為醫療保健區塊鏈領域的資金和投資增加，以及醫療保健和制藥行業區塊鏈技術的日益普及。[2019/1/9]

總體而言，區塊鏈應用技術仍處于逐漸成熟的發展過程中。即使開發了原型應用程序，在某些情況下，它們也僅用于滿足基本功能的實驗目的。相關EMR案例，原型程序包括在HyperledgerFabric上開發的Healthchain、Acile和MedRec，兩者均在以太坊平臺上開發。其他原型包括MedBlock、BlockHIE、FHIRChain和MeDShare。

同樣，其他區塊鏈應用方面，例如藥品/藥品供應鏈的管理、生物醫學研究和教育、健康保險理賠處理和遠程患者監護也有相關案例。但是，還有一些潛在的區塊鏈技術應用案例仍停留在尚未開發原型的概念階段。下表總結了醫療保健中的區塊鏈案例以及為各個案例開發的原型應用程序的相應示例：

具體挑戰和局限性

基于區塊鏈的應用程序開發所面臨的挑戰包括：交互性、安全性和隱私性的保證，運行速度的限制與患者參與度的問題。交互性

目前尚無用于開發基于區塊鏈的醫療保健應用程序的標準。因此，由不同供應商或在不同平臺上開發的應用程序可能面臨無法交互的問題。例如，同樣的兩個RPM應用程序，其中一個是在以太坊平臺上開發的，而另一個是在HyperledgerFabric平臺上開發的，二者之間就很難交換信息。安全性和隱私性

區塊鏈醫療應用：AI研究員利用區塊鏈技術檢測癌癥:美國加利福尼亞大學舊金山分校的醫生宣布將利用區塊鏈檢測癌癥。該方法將使用區塊鏈技術，收集300多萬女性乳房X線照片，并用這些數據培訓AI算法來檢測癌癥。此前報道，英國倫敦的The Groves Medical Group將成為英國首家使用區塊鏈技術和接受加密貨幣支付的醫療機構。[2018/3/10]

盡管區塊鏈具有加密技術，但這樣的隱患仍然存在：即患者的身份仍有可能因為內容關聯性足夠的數據鏈接而暴露于公共區塊鏈之中。此外，犯罪組織乃至政府機構對醫療保健區塊鏈的惡意攻擊也可能會導致安全漏洞，從而危及患者的隱私。據報道，類似的幾種情況發生在為不同加密貨幣提供平臺的區塊鏈網絡上。區塊鏈中用于數據加密和解密的私鑰也不夠安全，一旦受到損害，就可能發生未經授權訪問存儲的EMR數據的后果。業界還有這樣一種顧慮：作為歐盟通用數據保護法規的一部分，區塊鏈的不變性與歐盟通用數據保護條例的「被遺忘權」不符。該法規規定用戶有權要求完全刪除與其有關的數據。由于區塊鏈的不變性，一旦保存到區塊鏈的數據就不會被刪除或更改。因此當需要徹底清除患者的病歷時，這種有助于穩定保存數據的不變特性反而會成為障礙。運行速度

將大量的生物醫學數據存儲在區塊鏈上并非最優解，甚至在部分情況下不可行——因為這勢必會導致性能嚴重下降。此外，區塊鏈底層架構還存在處理速度問題，因為基于區塊鏈的數據處理可能會導致一些明顯延遲。例如，以太坊區塊鏈平臺當前設置的驗證機制需要網絡中的所有節點都參與驗證過程，這會導致相當大的處理延遲，尤其是數據負載很大的情況下。另一個挑戰是如何讓患者參與到區塊鏈數據的管理之中。患者，尤其是老年人和年輕人，可能對其健康數據的管理不感興趣或者沒有參與能力。可能的解決辦法

為了應對區塊鏈在IT系統中的應用所帶來的一些挑戰和局限性，本文嘗試提出一些解決方法。例如，作為可擴展性問題的方案，我們或可將加密的健康數據「脫鏈」存儲，以便僅將有關數據及其訪問方式的一些壓縮信息存儲在區塊鏈上，這同時解決了區塊鏈與GDPR的「被遺忘權」的矛盾，即使區塊鏈上的指針永存，鏈下存儲的實際健康數據也能被永久刪除。但這種方案也有它的局限性：例如內置在區塊鏈中用于提高提取速度的冗余會因為這種處理方案而丟失，從而降低了本就低下的處理速度。為了進一步保護數據與患者的隱私，開發人員在醫療保健應用中，使用了諸如私有或聯盟鏈之類的區塊鏈而非公鏈。在區塊鏈中，我們可以增加一道控制程序，以便撤銷欺詐性或無效的交易。借助基于區塊鏈的智能合約，我們可以定義和編程不同的規則，以控制醫療保健應用程序的行為方式及處理患者數據。此外，為了優化系統性能、提高處理速度，我們可以采取POS的共識機制，僅允許某些節點參與共識和驗證過程。未來展望

區塊鏈技術在醫療保健中的應用仍是一個新興課題，研究人員必須開發更多的原型和概念證明，加深對醫療保健領域中區塊鏈技術應用的理解，提升技術的成熟度。許多提議的優缺點，也需要通過對其框架、概念、模型和體系結構的具體測試與實施來評估。為了保證不同區塊鏈產品之間的交互性，統一標準的制定是有必要的。當前的研究重心落點在通過區塊鏈原型的功能的測試以進行的概念驗證。但是，要在運營醫療保健環境中普及區塊鏈技術，就需要定義交互性的統一標準。因此，研究人員必須將視角落在研究交互性問題和標準化過程上。只有如此，才能群策群力，提高研發效率。Conclusion結語我們目前尚且不知道區塊鏈能否完全展現出它所具備的潛力，但是，要想以有意義的方式向前發展，就需要商業公司、政府監管機構和對患者負責的醫療從業人員從現在開始，參與建設未來。

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