发表在第22卷第8期(2020):8月

本文的预印本(早期版本)可在以下网站获得https://preprints.www.mybigtv.com/preprint/19480,首次出版
区块链在医疗创新中的作用:基于商业生态系统视角的文献综述与案例研究

区块链在医疗创新中的作用:基于商业生态系统视角的文献综述与案例研究

区块链在医疗创新中的作用:基于商业生态系统视角的文献综述与案例研究

原始论文

国立中兴大学技术管理研究所,台中,台湾

通讯作者:

陈一川博士

技术管理研究生院

国立中兴大学

兴大路145号。

南Dist。

台中市,40227

台湾

电话:886 4 22859465

传真:886 4 22859497

电子邮件:cycx1000@gmail.com


背景:区块链技术正在各个部门发挥其创新潜力,其对业务相关流程的改造引起了广泛关注。研究兴趣的主题集中在医疗和卫生保健应用,而研究意义一般总结在系统设计、文献综述和案例研究。然而,关于医疗保健生态系统影响的概览和知识是有限的。

摘要目的:本文探讨了利用区块链技术在医疗保健领域的潜在范式转变和生态系统进化。

方法:通过文献综述和一个创业项目的案例研究。通过系统的生命周期分析,本研究揭示了区块链在卫生保健场景中的进化发展及其利益相关者之间的互动关系。

结果:研究探索了商业生态系统生命周期中的四个阶段——诞生、扩张、领导、自我更新或死亡,以阐明基于区块链的医疗保健实施的演变轨迹。在每个阶段都强调了对传统医疗保健行业的重点影响,以进一步支持未来潜在的医疗保健范式转变。

结论:本文通过阐述区块链在满足利益相关者需求方面的潜力,并阐明医疗保健生态系统内的共同进化现象,丰富了该领域现有的文献。区块链不仅催化了参与者之间的互动,还促进了生态系统生命周期的形成。由区块链连接的协作网络可能在医疗保健社区之间的价值创造、转移和共享中发挥关键作用。未来的努力可能集中在实证或案例研究,以验证提出的医疗保健生态系统的演变。

J medical Internet Res 2020;22(8):e19480

doi: 10.2196/19480

关键字



背景

在过去十年中,区块链技术在包括银行、保险、贸易和医药在内的一系列行业中获得了学术界和从业者越来越多的关注。区块链在各个行业都有潜力,包括金融应用、供应链[1]、保险业[2,甚至医疗保健记录[3.-5].通过在分布式网络中维护一个不可变的、防篡改的、连续的事务数据列表,区块链用其独特的特性在现有业务流程中创建了一些中断。区块链有望改善参与节点(即真实系统中的合作伙伴)之间的信息流、共享和传输,有望通过创新的服务提供和所有权转移来改变传统运营[6].区块链的采用和在不同部门的试点已显示出它在改变传统工作范式方面的力量。

区块链作为一种分布式账本技术,在分布式点对点网络下实现数据存储、共享和验证[7].参与节点(即实体)可以通过加密技术对数据验证做出贡献,以合作方式维护公共共享账本。区块链可以被看作是一个连续的事务列表,按照时间顺序被追加到前面的事务中。任何部件的更新都需要验证,然后记录在链上。这个过程是通过参与节点对解决密码学难题的贡献来实现的,这反过来又增加了恶意篡改和更改的难度。从这个意义上说,所有事务对所有各方都是可见的和不可变的,因此提供了审计跟踪和数据完整性。此外,其附属技术智能合约可以部署在基于区块链的平台上,以激活或执行特定的所需流程。智能合约是旨在执行合约或协议条款的计算机协议[8].在实际操作中,智能合约可以用计算机语言编码,彼此交互,并由现实世界中的事件触发[9].当在区块链系统上部署这些属性时,可能会促进业务逻辑和流程自动化。

最近发表的刊物,包括技术报告、研究文章[1011],以及谘询文件[12],讨论了区块链在重塑卫生保健领域复杂业务方面的潜力。区块链在保健领域的应用可能大有前途;然而,主要的卫生保健利益相关者,如患者、护理服务提供者、药房、资助者和保险公司、医疗设备供应商和研究机构之间的组成和相互作用是相当复杂的(见图1).现有的关于这些利益攸关方如何通过使用区块链技术实现利益的研究课题是从单一行业的角度进行的。关于基于区块链的医疗保健的发展和潜在演变的全面讨论较少。需要指出的是,利益攸关方之间的活动和互动可能跨越了各种行业。正如摩尔[13他建议,一个谨慎的系统的商业战略方法需要考虑在一个更大的生态系统范围内的公司,而不是单个行业的成员。为了更好地阐明利用区块链创新的医疗保健生态系统的演变,利益相关者在试图交付有形和无形价值以满足客户需求时,必须解决合作和竞争问题。

图1。典型的医疗生态系统。
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通过独特的分布式方案和不可更改的共享账簿,区块链在参与者之间提供更好的透明度、安全性、隐私性、可追溯性和无信任环境[14].这意味着区块链不仅通过去中心化治理连接单个竖井数据库,还连接围绕医疗保健利益攸关方的生态系统。然而,这可能会导致更复杂的供需关系和参与者之间的交互,这些参与者以原来的集中方式操作他们的业务。因此,本研究试图从一个角度阐明驾驶惯性商业生态系统而不是通过传统的供应链视角。摩尔(15]将商业生态系统定义为一组相互作用的组织和个人松散地连接在一起的经济共同体,这些组织和个人拥有共同的价值观,彼此共同发展。研究人员还扩展了这一论点,解决了跨行业合作,而不是直接关联的对手方之间的不同互动[1617].当区块链相互作用、连接和解除连接的医疗社区、服务提供商和最终客户之间的动态关系时,这个概念提供了更广阔的视野。

然而,在现有文献中,对基于区块链的医疗保健生态系统的研究非常有限。以往对区块链的研究主要集中在技术潜力[18],个别申请[19,医疗记录的可访问性[20.,以及普遍影响。其他人则讨论了系统设计的概念验证[2122]、领养态度[23]、治理、挑战和未来研究的机遇[24-26].文献中现有的文章很少涉及医疗利益相关者之间的动态关系,并概述区块链生态系统。因此,本研究旨在从商业生态系统的角度,从最近的文献中整理区块链支持的医疗保健应用程序的潜在进化概述,从而研究区块链如何能够导致一个共同进化的医疗保健生态系统。在本研究中,我们解决了两个研究问题:

  1. 研究问题1:在医疗保健行业中使用区块链的最新创新和应用可能产生什么样的潜在影响?
  2. 研究问题2:医疗保健利益相关者如何在基于区块链的生态系统中参与、互动和发展,他们如何合作促进潜在的范式转变?

为了阐明区块链对医疗利益相关者的价值创造和获取的影响,我们从商业生态系统的角度研究和解决这些研究问题,旨在为卫生保健领域的知识体系做出贡献。

已有的服务进程和区块链角色

传统上,医疗信息位于诊所、实验室或医疗机构中断开连接的数据库中。收集来自不同来源的健康数据并获得患者治疗历史的整体视图是困难和昂贵的。区块链可以存储参与者之间的事务日志,可以获得更好的透明度和治疗历史的完整性。区块链可能推动遗留信息共享的数字化转型[27].传统的纸质流程和手工处理可以减少,互不连接的卫生系统之间更好的互操作性是可行的。此外,传统的医疗供应链存在追溯性差、来源不可见等问题。区块链可以提供解决方案,以提高从制造到交付的透明度和实时监控。其他重点领域还包括安全身份管理[28]、审计和治理,以及促进医学研究(见图2).

图2。区块链在完善医疗卫生服务体系中的作用。AR:增强现实;电子健康记录:电子健康记录;EMR:电子病历;物联网:物联网。
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文献综述

为了回答研究问题1,我们进行了文献调查,以找到区块链在卫生保健领域的应用现状和潜力。除了使用系统方法外,我们将重点放在可能由区块链启用的特定应用程序上,以改变医疗保健生态系统的交互和操作。最近出版的文献中的一些综述文章也被挑选出来,以帮助理解卫生保健利益相关者之间的潜在演变。

图3阐述了重点文献的检索和综述过程。我们搜索了医疗卫生领域的区块链研究,并进行了后续的文章筛选和鉴定;通过摘要和文本复习,筛选出重点文献。中的流程图框中的数字图3表示在各自的程序步骤之后可用的文章。从生态系统的角度来看,文献选择和提取标准关注的是相关研究所强调的能力,以及阐明构建基于区块链的生态系统伙伴关系的必要成分。添加了一些综述文章,对基于区块链的医疗保健研究进行了总体概述。从筛选过的语料库中提取样本文章,以突出重点主题,如数据管理、信息共享、访问控制、安全和隐私。

图3。重点文献综述的程序框架。联机医学文献分析与检索系统。
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案例研究

在这项研究中,研究了最近基于区块链的医疗保健项目,以阐明对医疗保健实践的破坏。案例研究是一种定性方法,是指从广泛的角度对特定目标进行系统分析,使其在整个探索过程中得到理解[29].采用这种方法,研究人员建议,需要强调对研究目标、背景和代表性的考虑[30.31],然后包括以前的文献文章、新闻档案的二次资源、咨询报告、公司网站和学术文章建议的选择协议[32].然后整理案例研究结果,回答研究问题2,阐明理解合作和竞争的战略和运营的商业计划在卫生保健的背景下。我们选择了IBM区块链-医疗保健计划[33]作为目标案例的主体,并将商业生态系统的概念与医疗保健环境相结合,以分析物种(即生态系统成员)之间的相互作用,合作或竞争。此外,分析了基于区块链的医疗保健生态系统中主要参与者的角色和影响,以给出研究启示。

商业生态系统视角

概述

本研究从商业生态系统的角度分析了基于区块链的医疗创新的潜在演化路径。摩尔(13]提出了商业生态系统的生命周期,并将其分为四个阶段:诞生、扩张、领导、自我更新或死亡。我们确定了四个主要的发展阶段,在这些阶段中,卫生保健利益攸关方相互作用,并按时间顺序发展其角色以及合作和竞争挑战。伊安斯蒂和莱维恩[3435扩展了摩尔的概念,定义了行动者的角色,并认为这些角色是由大型的、松散连接的实体网络构成的。他们进一步将演员的角色分为三个类别:基石、支配者和利基玩家。商业生态系统由不同行业的不同参与者组成。生态系统的整体健康取决于利益相关者之间的积极互动和运作。

出生:先锋

在这一阶段,企业家专注于满足客户需求的价值创造或主张。产品或服务需要以最好的形式呈现,以吸引潜在客户的注意,并有效地传递其价值。生态系统中的领导者聚集合适的供应商参与到环境中,并尝试整合业务合作伙伴的能力,以优化客户的价值包。

扩张

生态系统生长并扩展它的领地。商业生态系统面临着与竞争对手增加市场份额的竞争。公司可能投入大量的努力进行市场营销活动以增加销售。同时,为了提高整体性能,强调了大规模采用和分发的问题。在这一阶段,不完整的生态系统可能会被淘汰出竞争,而优势的生态系统可能会整合社区成员,形成健全的供应链,从而实现生态系统的稳定。扩展阶段所需的条件包括面向价值的业务概念和相应的扩大可伸缩性的潜力。

领导:权力

扩张之后,领导者或集成商需要引导投资方向和技术标准。创新是生态系统进化的关键因素,利益相关者可以通过领导者的引导找到自己的位置和收入模式。在此阶段供应商议价能力增强的同时,系统集成商需要通过备选方案加强供应链管理,以确保生产和分销的稳定。企业如何不断创造价值以保持其在生态系统中的重要性,对于生态系统的整体健康和持续改善至关重要。

自我更新或死亡

这一阶段发生在企业面临外部威胁时,例如,法规的变化或新生态系统和创新(如新兴技术)的兴起。原来的商业社区可能会经历不同程度的变化和波动。改变的环境可能会挑战原有成员的生存。领导者如何发现潜在的变化和新的传入元素和威胁,从而相应地对这些变化做出反应,可能决定生态系统未来的结果。当面临淘汰时,是通过吸收新的创新思想进行自我更新,还是走向死亡,这取决于实现系统转换的能力。


综述文献

概述

追求建立一个可持续和健康的生态系统对参与的利益攸关方至关重要。当考虑建立一个医疗保健生态系统的需求时,我们发现现有研究正在解决的问题。我们选择了一些文章来阐明最近的研究重点。表1总结了几篇有关卫生保健中区块链的相关文章;这些文章发表在学术严谨的同行评议科学期刊上。以下部分简要整理了区块链-医疗保健生态系统中的重点主题。

分散存储和医疗数据管理

来自不同来源的健康数据的集中化长期以来一直是进一步医疗使用的一个主要痛点。一般来说,可以利用断开连接的数据源来增加医疗数据的集成和聚合。基于区块链的分布式特性,研究人员强调在临床试验中存在数据存储和管理问题[22,保险[2,以及个人健康情景[36].

信息共享与身份管理

基于区块链的不可变和分布式特性,公共共享分类帐可以促进卫生信息交换(HIE)。一些概念验证研究涵盖了这些主题的潜力和主要贡献;例如,阿里等人[37关注远程健康监测,Hau等[23调查了利益相关者的态度,Esmaeilzadeh和Mirzaei [18]进行了一项实验研究,以了解患者对各种交换机制的感知。此外,虽然一些研究人员进行了文献综述,以阐明区块链应用的潜在优势和局限性[3839],其他人则评审了潜在的身份管理解决方案[28],并制定评估架构,以评估区块链各项措施的成效[40].

访问控制、安全和隐私

由于访问控制和认证是管理医疗保健和医疗数据的主要安全需求,研究人员提出了一些基于区块链的原型,为当前的卫生系统提供解决方案[4142].电子医疗记录(EMRs)的数字化可能会带来数据安全和隐私方面的网络攻击风险,当利益相关方(如提供者、付款人和研究人员)试图与患者数据进行交互时。支持区块链的解决方案可通过友好的方式维护患者敏感数据[43-45].

表1。研究文献中基于区块链的医疗保健应用概述。
文章、作者(年) 研究方法 焦点 重要发现
Maslove等人(2018)[22 概念验证 临床试验数据管理 基于网络的接口BlockTrial允许患者授权研究人员访问他们的数据,并允许研究人员提交对存储在链下的数据的查询。提出的系统增加了临床研究期间收集的数据的可信度,对研究人员、监管机构和制药公司都有好处。
Zhou等(2018)[2 概念验证 医疗保险存储系统 基于区块链的医疗保险系统MIStore部署在以太坊上,被提议作为负责任的记录保存的媒介。医疗保险数据分布式管理得到改善。
Chen等(2018)[36 系统设计 安全的医疗数据存储和服务框架 提出了一种无第三方的基于区块链和云存储的个人医疗数据存储方案。没有任何一方拥有绝对的权力来影响这一过程;可以实现更好和更安全的医疗存储。
阿里等人(2020)[37 概念验证 远程运行状况监视和数据共享 提出了患者与医生共享生物医学数据而不受可信第三方操纵的解决方案。在各种健康监测场景中,对三个用例(心脏监测、睡眠呼吸暂停测试和癫痫发作后的脑电图)进行了系统可行性测试。
Hau等人(2019)[23 调查 信息共享的态度 医生报告的消极态度明显多于病人。此外,自雇医生报告的负面态度比在职医生和大学教授更多。
Esmaeilzadeh和Mirzaei (2019) [18 实验研究 医疗信息交流 患者对各种交流机制的感知在患者隐私关切、对能力和诚信的信任、选择加入意愿和分享信息意愿等方面存在显著差异。与会者对实施基于区块链的隐私保护、协调和信息交换机制持积极态度。本研究提出了在健康信息交换环境中基于区块链的尝试的潜在优势和局限性。
McGhin等人(2019)[38 文献调查和案例研究 研究的挑战和机遇 该调查仔细审查了具体的区块链问题及其对保健行业的影响。讨论了保健行业的要求和支持这些要求的区块链的潜在影响。
Vazirani等人(2019年)[39 系统综述 区块链实现 在纳入的71项研究中,大多数讨论了潜在的好处和限制,而没有评估其有效性,尽管一些系统在实时数据上进行了测试。
Bouras等人(2020年)[28 文献综述 身份管理 本研究展示了使用区块链的最先进的去中心化身份管理,并强调了未来采用的可能机会。提出了分散模型和试点项目,以提供启示。
Zhang等(2019)[40 框架结构 平衡计分卡评估框架的开发 提出了一个框架,以全面评估区块链倡议在提供基于价值的护理方面的绩效。通过扩展现有平衡记分卡评价的概念,对区块链倡议的财务和非财务效益进行了评估。
Shuaib等人(2019)[41 文献综述 区块链在改进安全数字化医疗方面的潜力 数字账本技术可以用来改进现有的系统。数据是分布式和分散的,防止丢失,并允许在攻击发生时进行恢复。审计跟踪跟踪患者记录的交易和修改,同时通知网络上的所有用户。通过选择谁携带解密和查看数据所需的加密密钥,患者将获得更多对谁有权访问其数据的控制权。此外,诸如可伸缩性等问题需要更多的研究。
郭等(2018)[42 系统设计 安全签名认证 提出了一种基于属性的多权威签名方案,即患者根据属性为消息背书,除已证实的证据外不披露其他信息。通过在权威机构之间共享秘密伪随机函数种子,该协议抵御了N - 1个腐败权威机构的勾结攻击。
卡达姆等人(2019)[43 系统设计 患者资料隐私 通过应用安全哈希算法(用于生成哈希值)和Paillier算法(用于重新加密关于患者数据的相同信息,这些数据分布在多个不同的服务器上)来保护患者数据。这种方法增加了黑客访问和攻击的难度,并保持了安全原则(即可用性、完整性和机密性)。
Al Omar等人(2019年)[44 系统设计 医疗保健数据隐私 提出了一种以患者为中心的医疗数据管理系统,采用区块链技术进行存储,实现了数据的私密性。使用加密功能加密患者数据并确保匿名性。
Yue等人(2016)[45 系统设计 医疗保健数据隐私 医疗保健数据网关体系结构使用区块链,以安全的方式支持以患者为中心的数据管理(即,拥有、控制和共享患者数据),而不侵犯隐私,这提高了医疗保健系统的智能。提出的访问模型确保更好地操作医疗保健数据,并使不受信任的第三方能够在不侵犯隐私的情况下对患者数据进行计算。

IBM区块链-医疗保健计划的案例研究

2019年1月24日,IBM宣布了其与主要医疗保健参与者的区块链合作计划,包括Aetna(被制药和健康计划提供商CVS health收购)、Anthem(健康计划提供商)、health care Service Corporation(美国最大的客户拥有的健康保险提供商)和PNC银行[46].IBM一直在通过利用区块链的潜力寻找新的机会,并试图建立一个特殊的网络医疗保健生态系统。在过去的几个月里,卫生组织、卫生保健提供者、初创企业和技术公司都加入了这一计划,以发展卫生公用事业网络,信诺和森塔拉保健公司是该计划的参与者。其目的是通过提供更好的透明度和互操作性来推动数字化转型。参与者可以从构建、共享和部署解决方案以应对医疗保健环境中的现有挑战中获益。主要问题和潜在区块链用例列举如下:

  1. 药品供应链的来源和溯源:假药和假药可能是麻烦和危险的问题,因为在跨境环境中,药品来源很难追踪。来自制造商、托运人、分销商、零售商和药店的大量交接可能会导致医疗交付操作中的不准确和纠纷。假药的成分和剂量不合理,可能危害患者的健康,甚至可能引起制造商、供应商和客户之间的法律纠纷。区块链具有不可变、防篡改和可跟踪的特性,可以为转移资产的真实性和可跟踪性以及涉众之间可审计和安全的交易记录提供解决方案。例如,在私人药品区块链中,由制药公司注册的药品可能会提供较高的可信度和真实性证明。此外,这些公司作为支配者,可以分配演员的角色;其中一些机构可以进行登记,另一些机构可以进行交易核查。通过在链上附加相关生产或身份信息的验证过程,可以确保药品的来源,便于跟踪。
  2. 临床试验中的数据管理:在实施临床试验时,通过医务人员的操作,不同的设备产生大量的数据。如何存储、传输、共享这些数据,并将其用于医疗治疗或手术,对于现有的手动系统来说是至关重要的。临床试验操作过程中的错误和欺诈可能通过恶意更改或无意的错误而产生。典型的缺陷可能发生在试验程序设计不准确时,因为参与者的意图有偏见,或患者的进化医学报告的记录和反应不一致。在本例中,区块链可以为任何形式的文档提供存在证明。这些信息需要通过参与节点的同意进行核实,而不是在单一实体的控制之下。在大多数网络参与者之间修改或更改信息在密码学上是很困难的,因此使文档高度可信。
  3. 电子病历和电子健康记录(EHR)管理:就患者或医疗记录而言,一个挑战是不同的医疗机构或诊所不容易访问个人医疗数据。由于医疗信息存储在不同的数据库或系统中存在差异,因此很难在个性化的环境中提供适当的药物和护理服务。敏感数据也会影响医疗机构之间的传输效率。在集中式EMR系统中,如何以一种安全的方式访问、共享和利用整体病历仍然是一个具有挑战性的问题。然而,在分布式账本技术的帮助下,区块链可能具有操纵和访问控制这类EHR和EMR系统的潜力。通过使用Oracle和数据网关,区块链平台可以在云计算环境或其他环境中与现有的EHR和EMR系统相结合。患者可以在获得或未经允许的情况下,将其医疗记录共享给医疗区块链上的注册用户或利益攸关方。患者可通过智能合约设置对特定用户决定信息披露水平,从而获得区块链系统相应的奖励。如上所述,区块链可促进供应和需求实体之间的电子病历和电子病历的共享和管理。相关的数据分析和分享带来的奖励可能会促进医疗界的参与,从而利用网络效应。

在医疗保健中,主要的低效率可能来自于临床操作、行政处理和不同系统之间的摩擦。这些痛点降低了整体性能,并导致现有医疗和卫生保健系统和服务的客户体验较差。通过基于区块链的系统和医疗服务整合主要参与者的行为可能有助于发展一个健康、开放网络和协作的生态系统。区块链支持的协作旨在通过减少管理错误、减轻系统摩擦、简化索赔和支付交易以及高效的信息交换来解决上述挑战。Iansiti和Levien扩展了Moore的生态系统观点,提出了企业在商业生态系统中定位的策略。战略角色包括基石、利基市场参与者和实体主导者。商业生态系统中的基石提供了一个平台,利基玩家可以在此增加价值并提供产品。小众企业占据了生态系统的大部分,负责创造价值和创新。物理支配者通过水平或垂直集成直接控制网络的大部分。在IBM区块链生态系统中,主要参与者的角色和相应的功能显示在表2,总结如下:

  1. IBM: keystone -区块链平台提供商和协调者。
  2. CVS的安泰:小众玩家——提高数据准确性和医疗保健系统运行的优化。
  3. 国歌:小众玩家-医疗信息交换。
  4. 医疗保健服务公司:物理支配者——减少信息碎片化,改进索赔程序和医疗保健系统连接。
  5. PNC银行:利基市场参与者——促进支付交易并支持医疗金融。
表2。在基于区块链的医疗保健生态系统中,主要参与者的角色和影响。
主要玩家类型 主要参与者 角色 对生态系统的影响
梯形 IBM 生态系统中的平台提供者
旨在为小众机构创造机会,并支持整个系统的运作
能够建立一个健康的环境,从而导致组织的生存和繁荣
召集追随者实现多样性
身体的支配者 医疗保健服务公司或其他医疗保健服务提供者 生态系统中的集成商
集成商通过使用垂直或水平的措施直接拥有和管理网络的很大一部分
提供最能满足客户需求的产品和服务
利用他们的职位来接管网络,并提取所创造的价值
利基参与者 CVS的安泰保险,Anthem或PNC银行 生态系统中的价值创造者和创新者
把所有可能的努力集中在提高他们狭窄的专业知识领域
利用他人的互补资源,创造差异化价值
生态系统的竞争与合作支持生态系统的共同进化

拥抱区块链技术不仅仅是这项倡议的特权。做出类似努力的竞争对手,如Change Healthcare、Hashed Health、Guardtime、Gem和SimplyVital Health,也联合起来在医疗保健领域推出了区块链试点项目——区块链流程智能医疗保健网络。其他或多或少重点不同的竞争项目也导致了财团竞争。著名的例子包括针对供应商目录和数据协调的Synaptic Health Alliance,以及专注于存储和共享医疗证书的ProCredEx。PNC银行作为跨学科联盟的合作伙伴,站在公众的立场上,在国内和跨境环境中为促进患者、支付者和提供者之间的交易贡献其优势。

具有进化生命周期的商业生态系统

区块链作为一种新兴的技术创新,为现有的卫生保健利益攸关方提供了机会。至于IBM的案例,医疗保健合作伙伴的合作已经形成了一个新的生态系统。其潜在的演化阶段形成了一个商业生态系统的镜头;这些阶段总结在表3

出生阶段,IBM的区块链-医疗保健试点面临来自其他盟友的联盟竞争。尽管每个试点的重点市场可能略有不同,但推动医疗保健行业数字化转型的类似努力和共同目标是相同的。IBM作为公认的领先企业区块链提供商,在竞争对手面前具有优势。当进入扩张阶段,重点是为市场带来新的创新,以增加市场份额。这可以通过优化平台功能、吸收补充的医疗保健成员和满足客户不断变化的需求来实现。此外,要超越竞争对手的生态系统,就必须建立竞争战略方面的技术或工业标准[47].在领导阶段,领先的生态系统可能专注于追随者的未来前景。这可以通过强制供应商和客户完成健全的愿景来实现;例如,与其他颠覆性技术的集成,如机器学习、人工智能、移动和无处不在的健康、可穿戴设备和物联网(IoT)。相反,为了防止议价能力增加带来的压力,需要采取向后整合、寻找多个供应商、提高知名度和进行市场教育等措施。在最后一个阶段,区块链-医疗保健生态系统可能会走向自我更新或死亡.这可能在很大程度上取决于现有生态系统可能拥有的能力;它既可以创新,也可以被替代的生态系统或范式所取代。

表3。区块链-医疗保健生态系统的进化路径:IBM案例。
阶段 合作的挑战 竞争挑战
出生 利益相关者为基于区块链的生态系统创造新的价值主张,并在与供应商和客户合作时定义他们的角色
玩家抓住机会
例如:IBM区块链-医疗保健生态系统
保护创意免受同类产品的竞争
具有类似特点的试点案例
示例:使用区块链进程、Synaptic Health Alliance和ProCredEx改变医疗保健的智能医疗保健网络
扩张 为市场带来新的创新(即产品或服务),以增加市场份额或覆盖率
策略:优化平台功能,吸收互补的医疗保健成员,识别和解决客户不断变化的需求
与竞争对手的实现竞争并击败它
通过建立市场或技术标准来扩大市场份额
战略:建立技术或行业标准,扩大采用基于区块链的应用程序
领导 展望未来,鼓励合作伙伴向前迈进
方法:与其他颠覆性技术(如机器学习、人工智能、移动和无处不在的健康、可穿戴设备和物联网)集成
保持与生态系统参与者的议价能力
措施:保持客户满意度,加强客户关系管理;采用向后整合,寻找多家供应商,增加形象,进行市场教育
自我更新或死亡 应对创新者,以产生或抓住新的机会或被替代范式所取代 建立高水平的进入壁垒和客户转换成本,以防止被替代生态系统所取代

现有系统与未来生态系统的比较分析

区块链在卫生部门的应用受到越来越多的关注和前景。我们总结了当前的卫生保健服务痛点,并强调了区块链在重塑传统实践和操作方面的潜力。研究人员进行了文献综述,报告了当前的挑战[4849].区块链的相应潜在影响的主要问题列于表4

表4。医疗保健服务痛点和区块链在医疗保健生态系统中的潜在影响。
问题 医疗保健服务痛点 区块链杠杆的潜在影响
医疗数据存储 跨个体诊所或卫生保健相关机构的高度不同的数据源 分散的数据存储允许在健康网络中重复和不可变的健康记录
欺诈和真实性 恶意尝试或人为处理错误可能导致欺诈、更改或医疗纠纷
需要当局在利益攸关方之间建立信任
主要问题包括药品伪造和来源
将关键项目(如医疗交易或记录)保存在区块中,并在链上永久记录操作
通过验证和共识架构减轻篡改问题
文档类型 基于纸张和手工的处理会导致数据聚合的困难 支持在安全共享账簿上部署数字化卫生文档
互操作性 竖井式数据结构阻碍了不同数据库之间的互操作 基于区块链的网络使卫生保健利益攸关方能够进行交互
健康索赔和交易 临床和行政程序中存在的低效以及各自卫生系统之间的摩擦造成了不良的运作 基于区块链的智能合约促进了流程自动化,从而简化了索赔和交易程序
研究数据获取和盈利 在医疗方之间聚集、招募和保留数据方面的挑战以及货币化方面的困难 实现临床试验数据共享和增值分析,以创造数据使用和货币化
信息共享与传递 手工处理增加了操作成本和支出
来自网络攻击或系统故障的脆弱性和不确定性
区块链的分布式属性允许在医疗保健网络中共享信息
具有防篡改功能的共识机制可以减少安全和隐私方面的担忧
医疗供应链追溯 参与方交接过程中的不确定性
在跟踪用户身份、所有权和交付状态方面控制不力
公共共享分类帐系统允许更好的透明度和对供应链可追溯性的监控
智能合约可以促进状态变化的通知

区块链对医疗保健生态系统的影响和范式的变化

概述

本研究整理了医疗保健行业的区块链相关文献。虽然许多研究工作从单个公司或行业的角度强调区块链的潜在影响,但我们试图从更全面的方式阐明它的力量,侧重于包容性的医疗保健生态系统。这种不断变化和发展的范式可能会与参与其中的利益相关者一起经历复杂的合作和竞争挑战。因此,从IBM区块链-医疗保健计划的示例中,我们阐明和讨论了组件物种或参与者生命周期中的潜在影响和复杂的交互作用。在与区块链采用共同发展时,讨论了五个关键问题,为研究人员和从业者提供启示。

互操作性和完整性的卫生信息交换

在考虑数据互操作性时,HIE一直是一个关键问题;只有透过有效的资讯交换计划,医护资讯的真正价值才能发挥出来[50].最近,大量出版物和试点项目都在处理医疗记录和健康记录的问题。使用公共共享账本进行信息共享的去中心化方案为创新者提供了颠覆传统做法的机会[51].医疗保健数据为区块链应用在医疗保健行业提供了巨大的渗透点。区块链支持的医疗保健信息交换可能释放区块链的力量,以减少竖井数据库之间的摩擦以及来自中介的成本[12].为了促进跨单个组织的不同数据系统之间的信息交换,需要处理传输协议或标准,以提供数据完整性。在这样做的过程中,一个重要的部分是传输协议的集成,这减轻了潜在的信息丢失的影响,并避免了不兼容的情况。此外,区块链的分布式框架可能支持跨系统的健康信息使用。然而,由于目前设计区块链应用程序的技术限制,有限的块大小可能成为扩展可伸缩性的一个问题。因此,只有关键事务将被附加到链上,支持的数据访问方案将是数据操作所必需的。虽然区块链可以实现卫生系统之间的互操作性,但在考虑建立有益的模式和支持可持续生态系统时,对个别利益攸关方的激励可能至关重要。在这方面,区块链可以释放互操作性的真正价值,实现更高水平的去中介化。

数码身份管理

传统的身份管理受到集中机制的限制,例如安全性、隐私性和可伸缩性。集中式身份管理容易受到恶意攻击和篡改,因此容易出现盗窃、伪造和欺诈风险[28].此外,申请注册或获得保健服务所需的凭证也容易被滥用或导致隐私泄露。分布式身份管理可以为这些限制提供解决方案,如果部署在一个不可变的分布式网络上,它可以确保不同医疗保健系统之间的数据完整性和信息共享。分布式模型还可以解决卫生保健用例中的重复和多版本标识问题。由于这些特性,身份所有者可以完全控制其独特的数字身份,反过来,作为有价值的医疗保健生态系统的利益攸关方享受利益。这意味着用户已经成为其健康数据的所有者,而无需传统身份管理系统支持的中介。获取、发布或共享医疗记录的更高程度的自由已经成为可能。支持区块链的数字身份也有助于管理医疗保健供应链活动,例如特定资产的所有权转移。毕竟,由于医疗保健数据通常是敏感和机密的,区块链身份可以利用其特性,通过减少人工干预和操作故障来提供更好的安全性和隐私性。

医疗保健供应链管理

区块链的不可变和防篡改属性为供应链管理带来了颠覆性创新。在医疗保健生态系统中,可以在链上记录商品(如药品)和服务流,以提供更好的物流可见性和时效性。区块链与医疗物联网设备的集成可能是区块链技术在供应链管理领域的下一个发展。医疗设备产生的大量医疗数据可能存储在不同的利益相关者系统中。在区块链的帮助下,患者生成的数据可以在链下存储,但通过基于区块链的智能合约预设权限进行访问。在这方面,HIE可以在没有中介的情况下变得更精简。区块链的另一个用例是用于药品或药品供应链。典型的痛点可能发生在涉众之间的交接过程中。区块链为供应链活动提供了更好的透明度,参与者可以更好地控制产品和服务流。此外,主要问题还来自药品供应的来源。 Serious fake and counterfeit drugs have prevailed due to poor authentication and traceability from manufacturing and shipping to delivery. The movement of drugs could be recorded on blockchain to provide better real-time monitoring as well as to cease the distribution of fake drugs. This implies that trackable footprints verified by participating players can help secure drug supply chains.

医学研究与数据开发“,

长期以来,医疗记录一直采用集中管理的方法。然而,存在于不同诊所或卫生组织之间的互不连接的卫生系统可能阻碍医疗研究人员进一步使用电子病历和电子病历[51].相当多的医疗记录存储在纸质文件或互操作性差的电子卫生系统中。医疗信息交流效率低,行政处理成本高,锁定了医疗信息的真正价值。在传统情况下,研究人员可能难以获取患者数据和医疗记录。这种现象可能源于在哪里而且如何的问题。为了解决各方和研究机构之间的数据共享和利用问题,研究人员提出了一种隐私保护模型[5253]及激励机制[54在数据收集、共享和协作开发的过程中。通过共享医疗分类系统,研究人员可能会从区块链改变范式中获益。如果患者允许使用,他们可以通过检查智能合约条件来访问相关数据。患者可以通过授予不同级别的许可,从研究人员的贡献或支付中获得奖励或积分,这些许可被区块链上的智能合约编码和存储,以发布特定的数据。总而言之,区块链可以将数据访问的控制权交给患者,研究人员可以为访问付费。在这方面,可以解决收集患者数据的传统痛点,以促进研究的进行。通过共享医疗账本,研究设计和临床试验期间的数据协调可能变得更容易,从而改善卫生保健和医疗。

财务交易和保险程序自动化

卫生保健利益相关者之间缺乏信任可能会影响卫生保健行业金融交易的总体绩效,例如,阻碍在支付人和提供者之间推广替代支付模式。当检查当前的报销模型和索赔程序时,我们发现了处理效率、透明度和生态系统成员之间的可见性方面的障碍。例如,在目前的保险领域,多个中间商和中介机构存在于健康保险政策的整个过程中。此外,共享信息可以帮助保险公司寻找更好的提供者,并对提供者是否满足义务和合同条款的事实进行核实。智能合约可以取代起草复杂的、基于价值的纸质合约的工作,还可以使条款或协议的执行过程自动化。通过智能合约的帮助,实体可以在满足卫生保健活动的预设条件时建立逻辑流程流。在去中心化的不可变分类帐系统上部署智能合约还可以使付款和索赔记录可见,并进行事后审计和审查。从这个意义上说,对保险公司及其利益相关者之间的数据交换和支付转移的重要操纵可能变得更容易,成本也更低。

限制

在本研究中,我们进行了文献综述,以调查基于区块链的医疗创新的潜在影响。随着选定的试点案例,我们讨论了区块链可能给医疗保健生态系统带来的立场和承诺。尽管研究人员和从业人员对区块链寄予厚望,但由于技术卫生保健服务运营和监管方面的限制,在大规模采用区块链之前仍将面临挑战。受各个卫生保健分部门区块链成熟度水平的限制,不同的用例和临床试验需要更多实证工作的支持,以报告其实际表现。我们整理了现有的研究成果,并试图阐明未来医疗保健生态系统的潜在范式转变。这样的努力可能受到来自变化的环境、技术限制或新兴创新的不确定性的影响。

结论

本研究旨在回答区块链技术在卫生保健研究中的演变和发展问题,以及利益相关方如何在这种环境中共同进化。从商业生态系统的角度,我们确定了关于区块链支持的医疗保健的研究文章,并介绍了近年来的原型设计和领先的试点案例。主要卫生保健利益相关者之间的进化轨迹和相互作用可能形成基于区块链的卫生保健生态系统。主要参与者展示了他们的角色,并相互交流,以走过商业生态系统的生命周期。我们说明了它们的潜力和卫生保健生态系统内的共同进化现象。值得注意的是,虽然该领域的文献最近激增,主要是关于概念证明研究、框架命题和试点,但在采用这种技术时,仔细考虑仍然需要解决技术限制、隐私、思维模式和法律问题。我们的观点和分析表明,大规模采用需要卫生保健利益相关者的长期支持。未来的研究可能更多地致力于建立评价模型,为从业者提供实际的启示。可行的商业模式能否在这样的生态系统中持续存在,值得学者关注。通过更好地理解利益相关者如何在生态系统中共同进化,参与者可以以更有效的方式获得利益,推动潜在的区块链-医疗保健范式转变。

致谢

本研究由台湾科技部支持,合同编号为MOST-106-2221-E-005-053-MY3和MOST-109-2221-E-005-043。

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电子健康档案:电子健康记录
EMR:电子病历
催促:卫生信息交流
物联网:物联网


G·埃森巴赫编辑;提交19.04.20;JT te Gussinklo、TT Kuo同行评议;对作者12.06.20的评论;修订版收到了30.06.20;接受19.07.20;发表31.08.20

版权

©张淑芝,陈一川。最初发表于《医疗互联网研究杂志》(//www.mybigtv.com), 2020年8月31日。

这是一篇开放获取的文章,根据创作共用署名许可协议(https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/)发布,该协议允许在任何媒体上不受限制地使用、分发和复制,前提是要正确引用最初发表在《医学互联网研究杂志》上的原始作品。必须包括完整的书目信息,//www.mybigtv.com/上的原始出版物链接,以及版权和许可信息。


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