审查gydF4y2Ba
摘要gydF4y2Ba
背景:gydF4y2Ba区块链技术有潜力实现更安全、透明和公平的数据管理。在医疗保健领域，它最常应用于电子健康记录。除了安全地管理数据之外，区块链在将数据访问、控制和所有权分配给最终用户方面具有显著的优势。由于这个属性，特别是使用区块链来驱动个人健康记录(PHRs)特别有吸引力。gydF4y2Ba
摘要目的:gydF4y2Ba本综述旨在研究基于区块链的PHRs的现状、设计选择、限制和未来方向。gydF4y2Ba
方法:gydF4y2Ba采用PRISMA(系统综述和meta分析首选报告项目)指南，我们于2020年7月对来自以下8个数据库的所有合格文章(包括灰色文献)进行了跨学科系统综述:ACM、IEEE Xplore、MEDLINE、ScienceDirect、Scopus、SpringerLink、Web of Science和谷歌Scholar。三位审查员使用标准化的数据收集表单独立地执行了全文审查和数据抽象。gydF4y2Ba
结果:gydF4y2Ba共有58篇文章符合纳入标准。在回顾中，我们发现区块链PHR领域在过去5年中已经成熟，从最初的纯概念性想法到描述原型甚至实现的出版物的增长趋势。虽然区块链在PHRs中的最终应用是针对医疗保健行业的，但大多数文章是在工程或计算机科学出版物中找到的。在描述的区块链PHRs中，允许的区块链和链下存储是最常见的设计选择。尽管18篇文章描述了栓系区块链PHR，但它们都处于概念阶段。gydF4y2Ba
结论:gydF4y2Ba这篇综述显示，尽管对区块链PHRs的研究兴趣正在增加，而且该领域正在成熟，但该技术在很大程度上仍处于概念阶段。作为对区块链PHRs的第一次系统审查，本次审查应作为跟踪该空间发展的未来审查的基础。gydF4y2Ba
doi: 10.2196/25094gydF4y2Ba
关键字gydF4y2Ba
简介gydF4y2Ba
背景gydF4y2Ba
个人健康记录(PHRs)是电子健康记录(EHRs)的一种形式。phrr的独特之处在于，患者自己可以访问、管理和共享其健康信息[gydF4y2Ba］．phr的好处包括赋予病人权力，从而改善结果并降低卫生保健成本[gydF4y2Ba，gydF4y2Ba］．尽管人们对phrr的兴趣一直在增加，但它们的采用率仍然很低[gydF4y2Ba，gydF4y2Ba］．其中一个经常被提及的原因与隐私和安全问题有关，因为健康信息泄露的趋势日益增加[gydF4y2Ba，gydF4y2Ba］．另一个原因是缺乏对患者的感知有用性[gydF4y2Ba］．gydF4y2Ba
区块链技术于2008年通过比特币引入[gydF4y2Ba］．它被认为是一种通用技术，并已成功应用于多个不同的行业[gydF4y2Ba，gydF4y2Ba］．在医疗保健行业，电子病历被发现是区块链应用最常用的案例[gydF4y2Ba-gydF4y2Ba］．与依赖于本地数据服务器或第三方云服务的传统数据管理方法相比，区块链的分布式账本技术提供了一种新的选择。这可能解决与电子病历相关的隐私和安全问题[gydF4y2Ba］．具体到应用于PHRs，区块链还能够通过智能合约分散控制和纳入激励机制，这可以进一步吸引其普遍使用和增加采用[gydF4y2Ba］．除其他外，这些优势促使人们努力测试可行性和实施区块链标准[gydF4y2Ba-gydF4y2Ba］．gydF4y2Ba
电子病历与区块链的交叉研究空间仍处于初级阶段，首个区块链电子病历已于2016年推出[gydF4y2Ba］．到目前为止，对这一领域的系统综述将电子病历视为一个集体实体。梅耶等人[gydF4y2Ba概述了区块链ehr的生态系统，同时也提出了空间的分类。Shuaib等人[gydF4y2Ba]研究了实施区块链电子卫生条例时的主要重点领域和有待解决的剩余问题，而Vazirani等人[gydF4y2Ba]评估了区块链作为有效管理保健记录方法的可行性。gydF4y2Ba
鉴于区块链的固有属性之一是它的去中心化性质，即数据所有权掌握在个人用户手中，一些人提出区块链可能更适合专门用于phrr，而不是一般的ehr [gydF4y2Ba，gydF4y2Ba-gydF4y2Ba］．本文旨在系统回顾以下内容:(1)基于区块链的PHRs(区块链PHRs)的现状和趋势，(2)已描述的各种区块链PHRs的属性，以及(3)区块链PHRs目前的局限性和未来的发展方向。据我们所知，这是第一次用PHRs对区块链进行系统审查。我们希望这一审查将成为一个有用的参考，特别是对那些打算开发区块链PHR的人和这一领域未来的审查。gydF4y2Ba
为了为本文的后续章节提供更多的背景信息，我们将首先解释相关的区块链概念，并借此机会介绍一些特定于区块链的术语。这绝不是对区块链的详尽解释。gydF4y2Ba
区块链是什么?gydF4y2Ba
可以将区块链看作是跨多个站点和参与者分布的共享(或分布式)数据库。对于要添加到区块链的新数据，它们首先被编译到gydF4y2Ba块gydF4y2Ba，它只是要添加到数据库中的记录的集合。然后将数据块与一些数据(agydF4y2Ba散列键gydF4y2Ba)通过一种称为gydF4y2Ba哈希gydF4y2Ba在添加之前。由于它结合了前一个块的散列键，每个新块都以链的形式与所有前一个块绑定——因此有了这个术语gydF4y2Ba区块链gydF4y2Ba（gydF4y2Ba)．gydF4y2Ba
区块链的类型及其属性gydF4y2Ba
在向区块链添加数据之前，需要征得用户的同意或达成协议gydF4y2Ba共识gydF4y2Ba．这是通过一个gydF4y2Ba共识的算法gydF4y2Ba．众所周知的共识算法是功证明(PoW)算法。PoW用于比特币和以太坊区块链网络协议[gydF4y2Ba，gydF4y2Ba］．在PoW算法中，用户(也称为gydF4y2Ba矿工gydF4y2Ba)在计算任务中竞争以达成共识。每个区块任务的获胜矿工通常会得到奖励[gydF4y2Ba］．gydF4y2Ba
根据共识算法允许哪些参与者，区块链可以分为以下三种类型[gydF4y2Ba]:gydF4y2Ba
- Public:任何人都可以参与共识算法。例如比特币和以太坊[gydF4y2Ba，gydF4y2Ba］．gydF4y2Ba
- 联盟:一组选定的(或被允许的)实体可以参与共识算法。例子包括Hyperledger Fabric (HF)、Quorum和Corda [gydF4y2Ba-gydF4y2Ba］．gydF4y2Ba
- 私有:只有一个实体操作共识算法并控制新数据的添加。gydF4y2Ba
公共区块链有时被称为无许可区块链，而财团和私有区块链被统称为许可区块链。gydF4y2Ba
三种类型的区块链在以下属性上有所不同:gydF4y2Ba
- 去中心化:与由特定实体拥有的传统数据库不同，去中心化的区块链允许每个用户共同拥有数据。使用图片中的插图gydF4y2Ba例如，去中心化的区块链将包含所有记录，但只有一个用户拥有记录#1、#3、#4、#6和#8，另一个用户单独拥有记录#2、#5、#7和#9。gydF4y2Ba
- 不可变性:由于底层链结构，一旦数据被添加到区块链，它们就不能被篡改。更改记录将改变散列键，并有效地导致链的中断。gydF4y2Ba
- 透明度(有隐私):整个区块链可以公开可见，同时通过使用密码学屏蔽每个单独的记录来保护隐私。要揭开自己的记录，需要私钥。gydF4y2Ba
提供不同类型的区块链及其属性的摘要，并提供医疗保健设置中每种类型的示例。gydF4y2Ba
| 变量gydF4y2Ba | 区块链的类型gydF4y2Ba | ||
| 公共gydF4y2Ba | 财团gydF4y2Ba | 私人gydF4y2Ba | |
| 参与协商一致议定书gydF4y2Ba | 任何人gydF4y2Ba | 选择(或允许的)实体组gydF4y2Ba | 单一实体gydF4y2Ba |
| 权力下放gydF4y2Ba | 是的gydF4y2Ba | 部分gydF4y2Ba | 没有gydF4y2Ba |
| 不变性gydF4y2Ba | 防毒gydF4y2Ba | 会被篡改吗gydF4y2Ba | 会被篡改吗gydF4y2Ba |
| 透明度gydF4y2Ba | 公共gydF4y2Ba | 可以是公开的还是限制的gydF4y2Ba | 可以是公开的还是限制的gydF4y2Ba |
| 在卫生保健环境中的例子gydF4y2Ba | 一个跨国的、开放的电子病历gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba任何人(如医疗机构、病人)均可选择提供自己的资源，以保存所有使用电子病历系统的病人的健康纪录gydF4y2Ba | 一种国家电子病历系统，其中选定的医疗机构集体保存其病人的医疗记录gydF4y2Ba | 一种以机构为基础的EMR系统，在该系统中，只有一个机构保存其患者的健康记录gydF4y2Ba |
一个gydF4y2BaEMR:电子病历。gydF4y2Ba
可伸缩性和智能合约gydF4y2Ba
最后，我们将简要解释的两个概念gydF4y2Ba可伸缩性gydF4y2Ba而且gydF4y2Ba聪明的合同gydF4y2Ba，这将与本文的后续部分有关。gydF4y2Ba
可伸缩性指的是区块链存储和处理事务的能力。它通常与区块链可以处理的事务的大小和频率有关。例如，比特币的区块大小被限制在1兆字节，每个区块每10分钟添加一次。这相当于大约每秒7个事务。已经提出了各种解决方案来提高可伸缩性。其中一个解决方案是存储数据gydF4y2Baoff-chaingydF4y2Ba(而不是链上)，另一个解决方案是使用gydF4y2Ba侧链gydF4y2Ba(与主链相连)，以便并行处理更大的交易量。鉴于到2020年，每年产生的医疗保健数据估计将达到2314艾字节，几乎所有基于区块链的医疗保健应用都必须实现一定水平的可伸缩性[gydF4y2Ba］．gydF4y2Ba
智能合约是可编程的计算机规则。区块链是一个数字数据库，它支持智能合约的实现，当满足预定义的条件时，可以自动触发执行智能合约。例如，可以对智能合约进行编程，以便在用户每次记录血压时在区块链上发布令牌。然后，这些代币可以用于支付保健服务。因此，这种智能合约可以潜在地用于激励结构，以鼓励某些积极的用户行为。gydF4y2Ba
在本系统综述中，我们将特别关注区块链PHRs的区块链部分，特别关注(1)区块链类型，(2)可伸缩性解决方案，以及(3)基于智能合约的激励结构。gydF4y2Ba
方法gydF4y2Ba
研究设计gydF4y2Ba
在进行和报告该系统性文献综述时，采用了PRISMA(系统性综述和荟萃分析首选报告项目)声明中描述的准则[gydF4y2Ba］．之所以选择这种类型的文献综述，是因为其目的是确定关于区块链PHRs的文章，并总结当前的情况、设计选择、限制和未来的方向。与元分析不同，该综述不需要任何数据合成。没有进行质量评估，因为其目的是实现对工作和想法的集体理解，而不是判断各种区块链PHRs的质量。gydF4y2Ba
本系统审查是通过确定下列活动进行的:gydF4y2Ba
- 研究问题gydF4y2Ba
- 搜索策略gydF4y2Ba
- 文章选择gydF4y2Ba
- 数据抽象gydF4y2Ba
研究问题gydF4y2Ba
在这篇综述中，我们旨在解决3个研究问题:gydF4y2Ba
- 就兴趣群体、地理位置和成熟度水平而言，区块链phr的现状和趋势是什么?gydF4y2Ba
- 所描述的区块链PHRs的关键设计决策是什么?gydF4y2Ba
- 区块链PHRs目前面临的限制和未来的方向是什么?gydF4y2Ba
搜索策略gydF4y2Ba
使用了以下搜索字符串:"区块链" AND("健康记录* "或"医疗记录* "或" *EHR* "或" *EMR* "或" *PHR* ")。搜索以下数据库中的文章:(1)ACM， (2) IEEE Xplore， (3) MEDLINE， (4) ScienceDirect， (5) Scopus， (6) SpringerLink， (7) Web of Science，(8)谷歌Scholar。对于搜索引擎不支持使用通配符的数据库，搜索范围扩大到包括摘要和关键字，随后使用Microsoft Excel通过对标题应用搜索字符串来过滤返回的列表。gydF4y2Ba
由于该领域尚处于起步阶段，本文将谷歌Scholar作为检索数据库，收录相关灰色文献。这一决定得到了Holbl等人的系统审查的支持。gydF4y2Ba和郭等人[gydF4y2Ba在卫生保健领域的区块链上，他们发现灰色文献中存在有价值的信息。gydF4y2Ba
文章选择gydF4y2Ba
一旦获得了文章，我们应用以下的纳入和排除标准来选择文章进行最终评审。纳入标准如下:一个健康记录系统，具有(1)面向患者的组件和(2)在其健康记录系统中使用区块链。排除标准如下:(1)重复的文章，(2)评论文章，(3)没有全文的文章，(4)全文不是英文的文章。gydF4y2Ba
选择是逐步进行的。首先，排除从多个数据库返回的重复文章。其次，对文章标题进行审查，删除与主题无关的标题。第三，审查了文章的摘要，那些主要关注的不是区块链和EHR或PHR的文章，以及那些评论文章也被丢弃。那些在这个阶段研究电子病历的人被保留了下来，因为一些电子病历可能有面向患者的部分，但可能没有在标题或摘要中明确提到。最后，对全文进行了审查，那些在EHR中没有PHR元素的文献被丢弃。在这个阶段，那些没有全文或全文不是英文的国家也被排除在外。gydF4y2Ba
数据抽象gydF4y2Ba
对于数据抽象，使用Microsoft Excel开发了一个标准化的数据收集表单。由3名对区块链和健康记录有了解的审稿人对每项选定的研究进行了独立的全文审查。对于抽象数据中的差异，审稿人一起对文章进行了重复审阅，以达成共识。gydF4y2Ba
对于利益集团，作者从属关系、出版商和出版物被用作代理。由于该空间位于计算机科学(CS)、工程和医学的交叉点，我们将出版物分为(1)CS或工程，(2)医学，或(3)一般。对于成熟度级别，Chukwu等人使用的分类[gydF4y2Ba]被修改，项目被归类为gydF4y2Ba/模型/框架概念gydF4y2Ba，gydF4y2Ba原型gydF4y2Ba,gydF4y2Ba试点或实现gydF4y2Ba．一个原型被认为同时具有工作的前端和后端系统，而一个试点或实现必须是在现实世界中发布的产品。如果一篇文章描述了多个成熟度级别的系统(例如，一个框架和一个原型)，那么只对所描述的更成熟的级别进行了抽象。gydF4y2Ba
在开发区块链PHR时，必须做出许多设计选择。为了保持评审的可管理性，评审将重点放在高层设计决策上[gydF4y2Ba］．为确保可能的设计参数的全面列表gydF4y2BaPHR分类法gydF4y2Ba由Roehrs等人提出[gydF4y2Ba),gydF4y2Ba在区块链分类法中的EHRgydF4y2Ba由Mayer等人提出[gydF4y2Ba作为出发点。接下来，通过共识驱动的排除过程，选择了10个设计参数进行抽象。它们是(1)区块链类型，(2)数据存储，(3)伸缩解决方案，(4)激励智能合约，(5)PHR类型，(6)数据所有者，(7)读写能力，(8)语义标准，(9)隐私标准，(10)用户界面(UI)。gydF4y2Ba
对于局限性和未来的方向，我们对所审查的文章中提出的问题和需要改进的领域进行了识别、整合，并将其作为一个独特的问题列表呈现出来。我们没有进行更深入的分析，如对独特问题进行排序，因为提及的频率不一定与重要性或关键性相关。此外，这些文章可能没有完全列出它们的所有局限性，因为这不是它们的主要目的。gydF4y2Ba
每篇文章共提取23个数据元素。gydF4y2Ba提供提取的数据元素的完整列表和每个元素的描述。gydF4y2Ba
| 数据元素的类型gydF4y2Ba | 描述gydF4y2Ba | ||
| 一般gydF4y2Ba | |||
| 作者gydF4y2Ba | 第一作者的姓gydF4y2Ba | ||
| 标题gydF4y2Ba | 文章标题gydF4y2Ba | ||
| 一年gydF4y2Ba | 文章出版年份gydF4y2Ba | ||
| 国家gydF4y2Ba | 第一作者所属国家gydF4y2Ba | ||
| 类型gydF4y2Ba | 文章类型(例如，期刊文章、会议论文、书籍章节和白皮书)gydF4y2Ba | ||
| 出版商gydF4y2Ba | 文章的出版商名称gydF4y2Ba | ||
| 区块链gydF4y2Ba | |||
| 区块链PHR名称gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba | 区块链PHR的名称(如果有的话)gydF4y2Ba | ||
| 成熟gydF4y2Ba | 所描述的区块链PHR的成熟度级别(即概念/框架、原型和试点/实现)gydF4y2Ba | ||
| 区块链类型gydF4y2Ba | 区块链的类型(即公共、财团、私人或组合)gydF4y2Ba | ||
| 区块链的名字gydF4y2Ba | 使用的区块链的名称(如果有的话)gydF4y2Ba | ||
| 数据存储gydF4y2Ba | 数据存储机制的类型(即链上、链下或混合)gydF4y2Ba | ||
| 扩展解决方案gydF4y2Ba | 区块链PHR中使用的结垢解决方案类型(如有)gydF4y2Ba | ||
| 激励型智能合约gydF4y2Ba | 是否使用智能合约来激励使用区块链PHR?(是或否)gydF4y2Ba | ||
| PHRgydF4y2Ba | |||
| PHR类型gydF4y2Ba | PHR的类型(即，独立或拴在现有的EMR上gydF4y2BabgydF4y2Ba系统)gydF4y2Ba | ||
| 数据所有者gydF4y2Ba | 拥有区块链PHR数据的一方(即，患者、提供者或两者)gydF4y2Ba | ||
| 读写访问(针对患者)gydF4y2Ba | 是否给予患者区块链PHR的读和/或写访问权?(是或否)gydF4y2Ba | ||
| 读写访问(用于提供程序)gydF4y2Ba | 是否为提供者提供了区块链PHR中的读和/或写访问权?(是或否)gydF4y2Ba | ||
| 读写访问(用于其他方)gydF4y2Ba | 是否给予其他方区块链PHR的读和/或写访问权?(是或否)gydF4y2Ba | ||
| 语义标准gydF4y2Ba | 采用的语义标准类型(如HL-7)gydF4y2BacgydF4y2Ba和FHIRgydF4y2BadgydF4y2Ba）gydF4y2Ba | ||
| 隐私标准gydF4y2Ba | 采用的隐私标准类型(如HIPAA)gydF4y2BaegydF4y2Ba和GDPRgydF4y2BafgydF4y2Ba）gydF4y2Ba | ||
| 用户界面gydF4y2Ba | 访问区块链PHR的方式(即，web、移动或桌面应用程序)gydF4y2Ba | ||
| 额外的gydF4y2Ba | |||
| 限制gydF4y2Ba | 区块链PHR的当前限制gydF4y2Ba | ||
| 未来的发展方向gydF4y2Ba | 描述了未来的方向和机会gydF4y2Ba | ||
一个gydF4y2Ba个人健康记录。gydF4y2Ba
bgydF4y2BaEMR:电子病历。gydF4y2Ba
cgydF4y2BaHL-7:健康等级7。gydF4y2Ba
dgydF4y2BaFHIR:快速医疗保健互操作性资源。gydF4y2Ba
egydF4y2BaHIPAA:健康保险携带与责任法案。gydF4y2Ba
fgydF4y2BaGDPR:通用数据保护条例。gydF4y2Ba
结果gydF4y2Ba
文章概述gydF4y2Ba
在2020年7月6日进行的搜索发现了325篇文章，其中158篇是独特的文章。从文章选择过程中，选出51篇文章进行审查。通过滚雪球式(对收录文章的参考文献进行审查)，额外增加了7篇筛选全文(gydF4y2Ba)．gydF4y2Ba
最后覆核共纳入58项研究[gydF4y2Ba，gydF4y2Ba，gydF4y2Ba-gydF4y2Ba］．本研究中使用的带有标识符的完整文章列表载于gydF4y2Ba．这些文章的完整数据收集表格可在gydF4y2Ba．文章的发表年份、出版商、文章类型、国家和兴趣群体的概述gydF4y2Ba［gydF4y2Ba，gydF4y2Ba，gydF4y2Ba-gydF4y2Ba］．gydF4y2Ba
| 文章标识符gydF4y2Ba | 作者gydF4y2Ba | 文章标题gydF4y2Ba |
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| A47gydF4y2Ba | Aswin等人[gydF4y2Ba］gydF4y2Ba | 基于区块链的健康记录管理系统AYUSH的设计gydF4y2Ba |
| A48gydF4y2Ba | 曹等[gydF4y2Ba］gydF4y2Ba | 基于混合区块链的隐私保护电子病历跨医疗信息控制系统共享方案gydF4y2Ba |
| A49的gydF4y2Ba | Charanya等人[gydF4y2Ba］gydF4y2Ba | Sefra:使用区块链技术管理eHealth记录的安全框架gydF4y2Ba |
| A50股指gydF4y2Ba | 卡瓦瑟卡和帕蒂尔[gydF4y2Ba］gydF4y2Ba | 使用区块链的医疗记录数据共享和隐私保护gydF4y2Ba |
| A51gydF4y2Ba | 金等人[gydF4y2Ba］gydF4y2Ba | 基于区块链的云辅助电子病历系统安全协议设计gydF4y2Ba |
| A52gydF4y2Ba | 龚等人[gydF4y2Ba］gydF4y2Ba | FHIR的个人健康记录gydF4y2BafgydF4y2Ba基于区块链架构的格式gydF4y2Ba |
| A53gydF4y2Ba | 李等人[gydF4y2Ba］gydF4y2Ba | 基于区块链的个人健康记录交换体系结构与管理平台:开发与可用性研究gydF4y2Ba |
| A54gydF4y2Ba | 沙玛等人[gydF4y2Ba］gydF4y2Ba | 基于区块链的云环境数字医疗记录安全云存储体系结构gydF4y2Ba |
| A55gydF4y2Ba | 沙玛和Balamurugan [gydF4y2Ba］gydF4y2Ba | 使用区块链保护电子健康记录的私密性gydF4y2Ba |
| A56gydF4y2Ba | Tith等al [gydF4y2Ba］gydF4y2Ba | 应用区块链维护电子健康记录中的患者记录以增强隐私性、可扩展性和可用性gydF4y2Ba |
| A57gydF4y2Ba | 维尔东克和波尔斯[gydF4y2Ba］gydF4y2Ba | 基于区块链的电子健康档案权限管理系统的体系结构与价值分析gydF4y2Ba |
| A58gydF4y2Ba | 吴等人[gydF4y2Ba］gydF4y2Ba | 基于区块链和IPFS的安全个人健康记录共享gydF4y2BaggydF4y2Ba |
一个gydF4y2Ba电子健康记录。gydF4y2Ba
bgydF4y2BaEMR:电子病历。gydF4y2Ba
cgydF4y2Ba物联网:物联网。gydF4y2Ba
dgydF4y2Ba基于区块链的有效存储和维护电子健康记录的框架gydF4y2Ba
egydF4y2Ba个人健康记录。gydF4y2Ba
fgydF4y2BaFHIR:快速医疗保健互操作性资源。gydF4y2Ba
ggydF4y2BaIPFS:星际文件系统。gydF4y2Ba
区块链PHRs的现状和趋势gydF4y2Ba
利益集团gydF4y2Ba
自2016年以来，该领域的学术兴趣水平一直在上升，发表的文章数量呈上升趋势。在兴趣群体方面，45篇文章是CS或工程相关出版物或来自CS或工程相关作者。7篇发表在医学期刊上，均与医学信息学有关。剩下的六件物品被归类为gydF4y2Ba一般gydF4y2Ba， 5篇是白皮书。来自CS或工程兴趣群体的文章在2017年至2019年期间急剧上升，可能已经开始趋于稳定，而来自医学期刊的文章自2016年以来一直在逐步稳定增长(gydF4y2Ba)．gydF4y2Ba
地理分布gydF4y2Ba
这些文章来自23个不同的国家。大多数来自印度(n=13)、美国(n=9)、中国(n=8)和韩国(n=5)，加拿大、瑞士、台湾和泰国各有2篇文章，其余国家各有1篇文章(gydF4y2Ba)．尽管对区块链PHR的研究兴趣是多国的，但显然有几个国家处于领先地位。在这些领先国家中，来自印度的出版物数量逐年增加，而中国、韩国和美国则呈现出放缓的趋势。除这些国家外，其他国家的总产出也在增加(gydF4y2Ba)．gydF4y2Ba
成熟度级别gydF4y2Ba
区块链PHR空间正在成熟，描述原型的文章比例呈现上升趋势(gydF4y2Ba)．此外，Lee等人也在2020年上半年发表了第一篇描述实现的论文[gydF4y2Ba］．他们的区块链PHR实现通过信息网络部署在整个东南亚，成为跨区域医疗数据交换的第一个PHR管理平台。gydF4y2Ba
区块链PHRs的关键设计选择gydF4y2Ba
区块链的属性gydF4y2Ba
大多数区块链PHRs是使用私人区块链(n=24)或财团区块链(n=22)描述的，而其他4个使用了公共许可的混合设计。只描述了4个使用公共区块链的案例。在其余4例中，区块链类型没有明确说明。基于以太坊的区块链是最常用的(n=26)，其次是HF (n=20)。其中有3篇文章同时使用了以太坊和HF。gydF4y2Ba
对于数据存储，大多数使用链下数据存储(n=40)， 14个存储在链上的EHR数据，4个描述了混合数据存储。对于链下存储，从2019年开始的10篇文章使用了星际文件系统(IPFS)。在其他缩放解决方案方面，9篇文章考虑了新的共识算法，如授权证明，4篇文章使用分层链架构，1篇文章同时使用侧链和算法方法来提高区块链的缩放能力。gydF4y2Ba
在这些文章中，有5篇描述了区块链PHR中使用智能合约的激励结构。其中四份是白皮书，建议通过智能合约发行代币(有价值的数字货币)来激励利益相关者。在这些情况下，一旦发生了保证补偿的行为，智能合约就会自动触发代币的发行。gydF4y2Ba提供令牌的附加细节，以及如何获得和使用令牌作为激励结构的一部分。与其他人不同，Daraghmi等人[gydF4y2Ba提出了一种新颖的非金钱激励。他们的系统记分使用gydF4y2Ba度gydF4y2Ba基于维护记录质量和创建新块的努力。那些拥有更高学位的人执行创建新区块的计算任务的可能性更低。这样，就意味着要实现制度的公平性和可持续性。gydF4y2Ba
| 文章标识符gydF4y2Ba | 令牌名称gydF4y2Ba | 方补偿gydF4y2Ba | 补偿gydF4y2Ba | 令牌使用gydF4y2Ba |
| A02gydF4y2Ba | 病人发了代币gydF4y2Ba | 提供者gydF4y2Ba |
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| A11gydF4y2Ba | MedTokengydF4y2Ba | 病人gydF4y2Ba |
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| A29gydF4y2Ba | MediBloc硬币gydF4y2Ba | 提供者gydF4y2Ba |
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| 故事本来gydF4y2Ba | 很多gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba令牌gydF4y2Ba | 病人gydF4y2Ba |
|
|
一个gydF4y2BaLOT:在MediLOT系统中使用的令牌。gydF4y2Ba
PHR属性gydF4y2Ba
共有18篇文章描述了与现有电子医疗记录(EMR)系统接口的栓系区块链PHR。所有这些都是gydF4y2Ba/框架/概念模型gydF4y2Ba成熟度级别。那些原型、试点或实现都是独立的PHR系统。gydF4y2Ba
在大多数(n=45)的文章中，患者是数据所有者。在其余的文章中，其中9篇文章的提供者是数据所有者，而2篇文章的所有者是患者和提供者。在前两篇文章中，还不清楚数据所有者是谁。gydF4y2Ba
在大多数文章中，患者和提供者都具有读写能力。大多数区块链PHRs授予提供者读和写能力(n=40)，只有4个区块链PHRs不授予提供者任何读或写能力。gydF4y2Ba表示病人和医生读写能力在各种文章和文章代码中的分布的矩阵是否指文章标识符gydF4y2Ba．gydF4y2Ba
| 提供者gydF4y2Ba | 病人gydF4y2Ba | ||
| 只读gydF4y2Ba | 只写gydF4y2Ba | 读和写gydF4y2Ba | |
| 只读gydF4y2Ba | - - - - - -gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba | - - - - - -gydF4y2Ba | A04, a15, a32, a42, a48, a50, a52, a58gydF4y2Ba |
| 只写gydF4y2Ba | A07, a14, a18, a31gydF4y2Ba | - - - - - -gydF4y2Ba | - - - - - -gydF4y2Ba |
| 读和写gydF4y2Ba | A01、a05、a08、a10、a12、a17、a19、a20、a23、a24、a27、a28、a30、a33、a40、a41、a43、a47、a49、a56gydF4y2Ba | 25, A51gydF4y2Ba | A02、a03、a06、a09、a11、a21、a22、a26、a34、a35、a37、a38、a39、a44、a45、a46、a53、a54、a55、a57gydF4y2Ba |
| 既不gydF4y2Ba | - - - - - -gydF4y2Ba | 系gydF4y2Ba | A13 a29 a36gydF4y2Ba |
一个gydF4y2Ba不可用。gydF4y2Ba
大多数文章都没有提及任何语义标准的采用。对于那些这样做的，分别在5篇和2篇文章中提到的两个标准是快速医疗保健互操作性资源(FHIR)和健康级别7 (HL-7)。同样，大多数人也没有提到采用任何隐私标准。有4家公司提到了遵守《健康保险携带与责任法案》(HIPAA)， 1家公司提到了遵守《通用数据保护条例》(GDPR)，还有一家公司同时遵守了《HIPAA》和《GDPR》。gydF4y2Ba
在原型或实现的区块链PHRs中，9个开发了web UI，而2个同时拥有手机应用程序UI和桌面UI。gydF4y2Ba
区块链PHRs的当前限制和未来方向gydF4y2Ba
当前的限制gydF4y2Ba
目前的大多数限制可以分为以下3大类中的1类:(1)可伸缩性，(2)隐私性，(3)可用性。可伸缩性问题与区块链PHR无法存储医疗图像等大文件有关[gydF4y2Ba，gydF4y2Ba，gydF4y2Ba]或确认交易的缓慢，特别是从物联网设备合并流数据[gydF4y2Ba，gydF4y2Ba］．gydF4y2Ba
有几篇文章强调了区块链PHRs在确保充分隐私方面的无能。虽然区块链上的记录是加密的，但仍有可能通过区块链分析等方法推断信息[gydF4y2Ba，gydF4y2Ba，gydF4y2Ba］．另一个隐私问题是无法删除个人记录，因为区块链本质上是不可变的[gydF4y2Ba，gydF4y2Ba］．这一限制将使区块链PHRs难以遵守GDPR等隐私法规，其中规定了数据主体的删除权(GDPR第17条)。gydF4y2Ba
区块链PHR的可用性限制之一是可负担性，因为每次交易通常需要用户支付交易费[gydF4y2Ba，gydF4y2Ba］．Charanya等人描述的另一个实用的可用性问题[gydF4y2Ba的问题是，与具有密码恢复机制的传统PHRs不同，如果患者在区块链PHRs上丢失了私钥，他们将无法访问自己的记录。当紧急医疗保健提供者需要获得访问记录的许可时，没有内置访问控制的区块链phr也会给丧失行为能力或失去意识的患者带来类似的问题。gydF4y2Ba
除了这3个主要类别之外，某些流行的区块链类型(如以太坊)还存在其他固有的限制。例如，Gebremedhin [gydF4y2Ba]强调了Solidity(以太坊的编程语言)无法实现嵌套的字符串数据类型，而Kung等[gydF4y2Ba]提到需要以某种文件格式批量上传数据，这是他们基于以太坊的PHR的一个限制。gydF4y2Ba
未来的发展方向gydF4y2Ba
目前的限制为区块链PHRs未来的一些工作领域提供了方向。可伸缩性解决方案已经被研究和试验过了，比如授权证明和新颖的拜占庭容错(BFT)共识机制[gydF4y2Ba，gydF4y2Ba，gydF4y2Ba］．其他方法包括通过分级链增强区块链架构[gydF4y2Ba，gydF4y2Ba]或侧链结构[gydF4y2Ba］．尽管在我们的研究中隐私解决方案更为有限，但我们发现了瑞恩等人的一种解决方案[gydF4y2Ba他建议将星际命名系统的记录存储在区块链上，而不是直接将传统的医疗记录哈希存储在区块链上。通过这种方式，如果需要，用户可以保留撤销对记录访问权的能力。gydF4y2Ba
为了提高系统的可用性，已经提出了许多建议。这些建议可以分为(1)用户体验，(2)与现有系统的集成，以及(3)与法规的遵从和治理过程的开发。gydF4y2Ba总结文章中提出的建议。gydF4y2Ba
| 建议gydF4y2Ba | 文章标识符gydF4y2Ba | ||
| 用户体验gydF4y2Ba | |||
| 改进区块链的用户界面gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba | A10, a31, a55gydF4y2Ba | ||
| 生物识别用户认证gydF4y2Ba | 钠gydF4y2Ba | ||
| 允许近亲或照顾者访问记录，如果患者允许访问或不能自己访问gydF4y2Ba | 钠gydF4y2Ba | ||
| 为用户提供激励gydF4y2Ba | A56gydF4y2Ba | ||
| 为个人健康洞察和管理整合分析功能gydF4y2Ba | A32, A53gydF4y2Ba | ||
| 增加医疗保健服务的支付功能gydF4y2Ba | A37, A55gydF4y2Ba | ||
| 与现有系统的集成gydF4y2Ba | |||
| 与现有的电子病历集成gydF4y2BabgydF4y2Ba系统gydF4y2Ba | A07, a08, a19, a20, a52，gydF4y2Ba | ||
| 采用卫生保健数据标准gydF4y2Ba | A03, a09, a17, a53gydF4y2Ba | ||
| 与物联网集成gydF4y2BacgydF4y2Ba设备gydF4y2Ba | A32gydF4y2Ba | ||
| 与开放的公共区块链系统集成gydF4y2Ba | A17 a18 a33gydF4y2Ba | ||
| 法规的遵从和治理过程的开发gydF4y2Ba | |||
| 遵守卫生保健数据隐私法规gydF4y2Ba | A07,那么gydF4y2Ba | ||
| 为区块链PHRs开发治理流程gydF4y2Ba | A38gydF4y2Ba | ||
一个gydF4y2Ba个人健康记录。gydF4y2Ba
bgydF4y2BaEMR:电子病历。gydF4y2Ba
cgydF4y2Ba物联网:物联网。gydF4y2Ba
除了提高可用性，未来工作的另一个方面是区块链PHRs的验证。在需要验证的领域中，几篇文章建议在数据转移到链下存储时进行数据验证[gydF4y2Ba]，安全验证[gydF4y2Ba，gydF4y2Ba，gydF4y2Ba]，以及成本效益方面的现实验证[gydF4y2Ba，gydF4y2Ba，gydF4y2Ba］．验证这些组件与获取利益相关者和用户在决定在何处实现和采用区块链PHRs时的信心有关。gydF4y2Ba
讨论gydF4y2Ba
主要研究结果gydF4y2Ba
在这第一次对区块链PHRs的系统回顾中，我们采用了广泛的搜索策略，涵盖了医疗、CS和工程数据库，并包括灰色文献。我们关注区块链PHRs的范围，以允许更有针对性的数据抽象。通过我们的研究，我们发现人们对区块链PHRs的兴趣越来越大，而且在过去几年里这个领域一直在稳步成熟，尽管仍处于概念阶段。由于该领域仍然相当新，大部分的研究和创新都发生在技术层面，以发现解决问题的新方法。绝大多数来自CS和工程领域的文章证明了这一点。gydF4y2Ba
区块链PHRs仍在进行大量研究的一个主要领域是可伸缩性。我们遇到了一些想法，如授权证明、新的BFT共识机制和其他经过修改的区块链体系结构，如分级链和侧链[gydF4y2Ba，gydF4y2Ba，gydF4y2Ba，gydF4y2Ba，gydF4y2Ba，gydF4y2Ba］．除了区块链PHR团队在这方面的工作外，该领域还可能从更大的区块链生态系统的并行创新中受益。由于以太坊正在期待一个新的版本发布(版本2)，它正在考虑各种扩展解决方案，其中包括gydF4y2Ba汇总gydF4y2Ba是一个强有力的竞争者[gydF4y2Ba］．gydF4y2Ba汇总gydF4y2Ba解决方案实质上是将事务数据保持在链上，同时将计算负载推到链外。如果采用到以太坊2.0，这将自动使许多基于以太坊的PHRs受益。gydF4y2Ba
虽然有些领域正在积极发展，但其他领域正在开始巩固。正如在其他系统性评论中发现的，大多数区块链PHR项目团队都倾向于将以太坊和HF作为其区块链的选择[gydF4y2Ba］．此外，在数据存储方面，我们看到更多的项目选择IPFS作为其区块链PHRs的补充链下数据存储[gydF4y2Ba，gydF4y2Ba，gydF4y2Ba，gydF4y2Ba］．在这次审查之外，我们也意识到其他公共区块链也在努力。一个例子是NEO，其核心开发人员正在开发类似的分布式、去中心化对象存储网络NEO文件存储系统(NeoFS)，该系统将与原生区块链无缝集成[gydF4y2Ba，gydF4y2Ba］．在这篇综述中，我们没有遇到任何NEO-based PHRs。NeoFS有可能成为游戏规则的改变者，因此跟踪它在这一领域的发展将是有趣的。gydF4y2Ba
在这篇综述中，我们还发现了区块链PHRs需要解决的一些当前限制。我们将它们大致分为可伸缩性、隐私性和可用性限制。除了确定当前的限制之外，本文还揭示了一些可能的解决方案。例如，为了解决从链分析中推断信息的隐私问题，Ray Chawdhuri [gydF4y2Ba]引入了零知识可证明的混合，而Park等[gydF4y2Ba]提出了知识技术的零知识简洁非交互论证。另一个例子是田先生提到的使用生物特征认证的解决方案[gydF4y2Ba，以解决可验证的用户身份验证和患者丢失私钥的问题。Medicalchain还描述了一种可以扫描的紧急手环，可以让无法获取私钥的昏迷患者获得基本的健康信息[gydF4y2Ba］．gydF4y2Ba
首个区块链PHR已经进行了试点，这无疑将预示着该领域向部署方向迈进[gydF4y2Ba］．考虑到这一点，区块链PHRs将需要遵守它们打算开始运作的管辖区内的隐私标准。此外，为了与现有的医疗保健EMR系统集成，有必要设计遵循既定语义标准(如HL-7和FHIR)的区块链PHRs。展望未来，为了实现真正的去中心化，可能有必要考虑在公共区块链上构建PHR。gydF4y2Ba
最后，在地理利益方面，我们发现尽管对区块链PHR的兴趣是跨国的，但在这个领域有明显的领导者。深入研究领先国家，我们注意到，自2018年以来，来自印度的出版物有所增加，而来自中国、韩国和美国的出版物开始趋于平稳或减少。一个可能的原因可能是，2017年，在首次代币发行(ICO)热推动了对区块链异常高的兴趣的过程中，后3个国家的相关当局对ICO活动发布了禁令或表明了法律限制，并处以严厉的处罚[gydF4y2Ba-gydF4y2Ba］．这可能建议进一步研究不同的因素，包括社会政治、经济和文化因素，这些因素可能显著影响该空间的发展。就利益集团而言，我们的调查结果还应能让人们了解到大多数发展发生在哪里，这可能会指导政府和私营部门资助者分配资源。gydF4y2Ba
限制gydF4y2Ba
我们承认，这一审查并非详尽无遗，还有许多其他领域被排除在外。这些领域包括其他智能合约的使用、性能评估和词汇标准类型，如医学临床术语系统化命名法、《国际疾病分类》第十版以及逻辑观察标识名称和代码。我们还认识到，可以对读和写模型进行更详细的研究，例如它们的有效期，以及是否允许其他利益相关方(如研究人员和保险公司)访问。未来的评审应该考虑更深入地研究这些领域。gydF4y2Ba
此外，尽管我们尽最大努力收集尽可能多的现有材料，但我们意识到，如果排除全文不是英文的文章，就会限制这次审查的范围。此外，这一领域还可能存在其他由于商业或其他原因而未向公众公开的发展。gydF4y2Ba
结论gydF4y2Ba
对区块链PHR领域的跨学科系统回顾显示，到目前为止，大部分开发仍处于概念阶段。然而，有一个增长和成熟的趋势。我们相信，这为研究人员继续跟踪这一领域提供了有力的证据，并更乐观地激励他们贡献想法和努力，以加速其发展。毫无疑问，医疗信息学界的人员将在制定和实施区块链PHRs方面发挥越来越大的作用，特别是当与EMR系统集成和采用医疗保健数据标准的需求变得更加突出时。此外，作为第一次涵盖区块链PHRs的系统审查，我们希望这将成为后续审查跟踪该领域未来进展情况的重要基础。gydF4y2Ba
致谢gydF4y2Ba
作者要感谢他们的家人和工作机构——SingHealth综合诊所、SingHealth社区医院和国立大学医院——对他们的支持。gydF4y2Ba
作者的贡献gydF4y2Ba
AF对这项研究有最初的想法。AF、MT和CT设计了回顾。MT获得了相关文章。AF、TT和MT对文章进行了回顾并对数据进行了抽象。这篇论文的初稿由AF撰写，所有作者随后协助修改并批准了最终版本。gydF4y2Ba
利益冲突gydF4y2Ba
作者没有接受任何资助，也没有声明任何利益冲突。然而，作者想要强调的是，MT是MediLOT的联合创始人，该公司发表了本文中所述的一篇文章。gydF4y2Ba
gydF4y2Ba具有数据抽象的文章列表。gydF4y2Ba
XLSX文件(Microsoft Excel文件)，29kbgydF4y2BagydF4y2Ba
文章概述，包括文章标识符、出版年份、出版商、文章类型、国家和兴趣团体。gydF4y2Ba
DOCX文件，15 KBgydF4y2Ba参考文献gydF4y2Ba
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版权gydF4y2Ba©方浩森，谭腾辉，方妍，谭绮莉，陈春金。最初发表在《医疗互联网研究杂志》(//www.mybigtv.com)， 2021年4月13日。gydF4y2Ba
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。gydF4y2Ba