本文内容如下e-collection /主题问题:

数字技术在卫生领域应用的观点和经验(38) 区块链，健康和医疗分布式账本应用程序(72) 临床信息学 道德、隐私和法律问题(343) 个人健康记录、患者可访问的电子健康记录、患者门户(395) 临床信息与决策(783) 临床数据用于研究和监测(236) 电子健康记录(697) 药物滥用(248) 阿片类药物和相关药物滥用危机(62)

发表在在第9卷第8期(2021):8月

本文的预印本(早期版本)可在https://preprints.www.mybigtv.com/preprint/16293，首次出版．
区块链技术在阿片类药物疗效研究中的潜在应用

区块链技术在阿片类药物疗效研究中的潜在应用

区块链技术在阿片类药物疗效研究中的潜在应用

本文作者:

Aldren冈萨雷斯1 作者Orcid图片； 斯科特·R·史密斯1 作者Orcid图片； Prashila Dullabh2 作者Orcid图片； 劳伦·霍维2 作者Orcid图片； Krysta Heaney-Huls2 作者Orcid图片； 麦奇Robichaud2 作者Orcid图片； 罗杰Boodoo3. 作者Orcid图片
文章 作者 引用的 Tweetations (12) 指标

    的观点

    1美国卫生与公众服务部，规划和评估助理部长办公室，卫生政策办公室，华盛顿特区，美国

    2NORC在芝加哥大学，芝加哥，伊利诺伊州，美国

    3.国防部，国防卫生局，美国海军，弗吉尼亚州福尔斯彻奇，美国

    通讯作者:

    奥尔德伦·冈萨雷斯，理学硕士

    美国卫生与公众服务部

    规划和评价事务助理秘书长办公室

    卫生政策办公室

    独立大街200号

    华盛顿，20201年

    美国

    电话:1 2028707414

    电子邮件:aldren.gonzales@hhs.gov


    阿片类药物泛滥的规模和严重程度要求采取创新的多管齐下的解决办法。研究和开发是加速发现和评估支持疼痛和物质使用障碍管理的干预措施的关键。与此同时，在研究网络中使用和集成区块链技术具有解决阿片类药物研究面临的一些独特挑战的潜力。本文讨论了区块链技术的应用，并说明了它可以应用于加强阿片类药物流行结果研究的有效性的潜在方法。我们回顾了已发表的和灰色文献，以确定区块链的有用应用，特别是那些解决阿片类药物研究网络和项目面临的挑战的应用。然后，我们召集了一个专家小组来讨论每个应用程序的优点、局限性和可行性。区块链有潜力解决围绕健康数据管理的一些问题，包括数据可用性、数据共享和互操作性以及隐私和安全。我们确定了区块链在阿片类药物方面的五个主要应用:临床试验和药物研究，激励数据捐赠和行为改变，电子处方的安全交换和管理，供应链管理，以及临床数据的二次使用研究和公共卫生监测。已发表的文献是有限的，这导致我们依赖于灰色文献，它在实现的技术方面的讨论也是有限的。技术专家小组提供了文献中缺乏的补充情况和可行性评估。 Research on opioid use and misuse is challenging because of disparate data stored across different systems, data and system interoperability issues, and legal requirements. These areas must be navigated to make data accessible, timely, and useful to researchers. Blockchain technologies have the potential to act as a facilitator in this process, offering a more efficient, secure, and privacy-preserving solution for data exchange. Among the 5 primary applications, we found that clinical trial research, supply chain management, and secondary use of data had the most examples in practice and the potential effectiveness of blockchain. More discussions and studies should focus on addressing technical questions concerning scalability and tackling practical concerns such as cost, standards, and governance around the implementation of blockchain in health care. Policy concerns related to balancing the need for data accessibility that also protects patient privacy and autonomy in revoking consent should also be examined.

    JMIR Med Inform 2021;9(8):e16293

    doi: 10.2196/16293

    关键字

    区块链； 分布式分类帐； 阿片样物质危机； 结果研究； 以患者为中心的结果研究； 移动电话


    阿片类药物问题

    与处方阿片类药物有关的普遍滥用和过量在美国造成了一场公共卫生危机[1］．2017年，约有1140万人滥用处方阿片类药物[2］．此外，海洛因使用的增加和非法的强力合成阿片类药物的增加也加剧了危机。1］．随着该国药物过量死亡人数的增加，这一问题的紧迫性变得更加明显。仅在2018年，就有超过6.7万例药物过量死亡记录，其中约70%涉及阿片类药物。约67%或三分之二的阿片类药物过量死亡涉及合成阿片类药物[3.］．美国疾病控制与预防中心还估计，平均每天有130名美国人死于阿片类药物过量[4］．

    尽管2017年至2018年的初步数据显示，阿片类药物过量死亡人数下降了2.8%，但人们普遍认识到，危机远未结束，需要继续关注和进一步的研究[5］．应对阿片类药物流行需要跨部门协调利用新兴技术的创新多维解决方案。利用现有健康数据已被认为是解决类阿片流行病的一个关键组成部分。这些数据有可能支持研究，以推进目前关于疼痛和成瘾的知识，并导致发现新的治疗方案和干预措施[6，7］．然而，针对阿片类药物使用障碍的研究努力和干预措施受到跨部门数据和信息交流差距的挑战，这对解决这一流行病造成了真正的障碍。尽管正在实施一些解决方案，但技术仍被认为是解决危机的未充分利用的资产。8］．

    针对阿片类药物流行，已经开发和实施了不同的创新卫生信息技术解决方案。处方药监测计划(PDMP)系统是各州政府投资的一个工具，用于向处方者和药剂师提供有关患者受管制药物处方历史的关键信息。为支持阿片类药物相关管理而实施的卫生信息技术工具的其他例子包括扩大电子处方[9]、电子病历系统中的临床决策支持工具[10]，用于戒毒治疗的远程保健服务[11]，以及支持恢复的智能手机应用程序[12］．

    区块链

    区块链是另一项快速发展的技术，具有潜在应用于阿片类药物危机和与数据可用性、互操作性、隐私和安全相关的卫生系统级研究问题[13］．区块链是一种分布式账本技术，它使用点对点网络提供“所有参与者(称为“节点”，可以是参与数字商业交易的任何组织或个人)发生的所有行为的共享、不可更改和透明的附加寄存器”[14，15］．

    传统上，记录由中央机构管理和验证。使用区块链，记录是去中心化的，允许所有授权用户保留相同的交易副本(也称为块)．为了说明它是如何工作的，考虑一个电子表格文档，其中包含复制并存储在授权计算机网络中的事务(节点)，并定期更新。当产生新的交易时，需要更新电子表格。这个新事务将表示为块并将分发到授权计算机进行验证。如果整个网络都说交易是有效的，那块将被追加到链中，存储在网络中的所有电子表格副本将与新的永久记录相匹配。这就是区块链的概念。

    区块链技术的技术细节不在本文讨论范围之内。但是，为了提供讨论用例的基础，这里总结了区块链的核心功能和相对于传统分布式或集中式数据库的多种优势。首先，链中的每个块都使用加密技术连接，这可以防止篡改和恶意攻击。其次，区块链提供完整的交易历史作为其数据的一部分块．这允许每个节点验证交易数据的准确性，并在向区块链添加另一个区块之前达成共识，保障透明度和可靠性。第三，系统架构分布在网络成员之间，允许成员在向集体贡献信息的同时保持对其数据的控制。第四，由于所有数据和交易(例如，输入新信息和更新或删除记录)对网络中授权的人都是可用的，区块链带来了参与者之间对记录的信任和透明度[16，17］．

    区块链系统分为两类:公共系统和私有系统。一个公共区块链有几个成员节点，以去中心化的方式连接，允许任何人参与，读取和写入数据链。由于网络是公共的，因此节点可以恶意操作区块链中的资产。另一方面，私有区块链只允许授权的节点参与网络并交换数字资产[18，19］．

    虽然区块链的流行始于2009年在金融领域使用加密货币(如比特币)，但它已经发展并扩展到不同的行业，包括医疗保健，法律，安全和政府[20.，21］．在医疗保健领域，各种概念验证和试点正在进行中，以创新流程并解决数据处理方面长期存在的问题[22］．作为一个分布式数字账本，区块链被认为有潜力缓解健康信息交换和数据管理中的一些棘手问题[23］．随着私营企业和政府对这一领域的兴趣和发展日益增长，有必要更好地了解区块链技术如何支持与阿片类药物相关的健康结果研究。

    在本文中，我们探讨了区块链的不同应用，以及如何战略性地部署它来促进阿片类药物相关的研究。本文可作为研究人员、卫生IT创新者和其他利益相关者探索区块链技术以解决数据挑战和数据基础设施差距的有用资源。本文还旨在激发对潜在实施挑战的讨论，并鼓励更多的研究，以产生关于区块链在医疗保健研究中的适用性的证据。


    本文通过两项主要数据收集活动获得信息:(1)对同行评审和灰色文献的搜索和审查;(2)技术专家小组(TEP)。

    文献综述

    本文对文献进行了综述，以确定开展阿片类药物相关研究的挑战，并了解区块链解决这些挑战的潜在用途，包括其局限性和其他实施考虑因素。鉴于区块链在医疗保健领域的应用是一个新兴领域，本文对同行评议和灰色文献进行了评估。所使用的搜索字符串包括与纵向健康记录、数据共享和区块链研究应用相关的术语，以及对区块链和阿片类药物的直接引用。使用PubMed、谷歌Scholar和谷歌搜索引擎进行搜索。补充文献来自三个其他来源:(1)TEP和向团队提供建议的主题专家;(2)政府文件和报告[16]，以及(3)业界及学术界的白皮书[24］．我们对458个搜索结果进行了标题和摘要审查，随后进行了全文审查，产生了104篇相关文章。

    TEP订婚

    由于区块链在保健领域的使用是新出现的，文献中关于这些技术的技术信息有限，对其可行性的评估也很少。因此，我们从健康信息技术、区块链技术开发和阿片类药物研究领域招募了3名专家来提供一种方法实地视角。我们特别讨论了与阿片类药物结果研究相关的研究挑战，区块链应用与阿片类药物研究的关系，以及在阿片类药物研究中使用区块链的挑战和建议。


    阿片类药物相关数据源的数量、多样性和自然异质性给阿片类药物研究人员带来了挑战。为了评估旨在帮助解决危机的干预措施和项目的有效性，研究人员和临床医生需要可访问、高质量、可靠和及时的数据[25］．他们还需要改进工具和服务，使研究人员能够更好地管理阿片类药物相关数据，并提高整个研究生命周期数据集成的效率[6］．文献中确定的挑战还强调了协调和链接数据源以进行分析的必要性[26]并克服互操作性的系统性障碍[27］．阿片类药物使用障碍患者数据往往分散在参与提供护理、干预和援助的机构和服务点(例如，刑事司法、医疗保健和药物滥用治疗系统)。由于这些机构的信息系统并不是为与其他系统互操作而设计的，因此它们为临床医生的有效护理协调和研究人员的纵向数据访问设置了障碍[25］．

    阿片类药物研究的另一个独特挑战是联邦法规(CFR)第42号代码对物质使用障碍(SUD)患者记录的披露和使用的限制，这些记录与第2部分项目有关。第2部分计划是联邦政府资助的计划，适用于个人、一般医疗机构以外的实体或一般医疗机构内的指定单位坚持到底提供SUD诊断、治疗或转介治疗[28］．由于SUD患者可能面临耻辱和歧视，他们的数据受到严格的隐私政策保护[29］．尽管隐私政策，如1996年的《健康保险携带与责任法案》和《联邦法规》42号第2部分，鼓励患者在不考虑潜在负面后果的情况下寻求治疗，但它们阻碍了提供者之间的沟通和通过健康信息交换共享信息，除非满足非常狭窄的情况，并获得患者对数据共享的同意[30.］．因此，研究人员获得真实世界数据的途径有限[31对于跟踪患者轨迹、进行风险预测和结果分析至关重要。

    文本框1强调文献综述中发现的挑战。文本框还提供了挑战的更多上下文和描述。

    阿片类药物研究面临的挑战。

    招募和保留研究参与者

    • 患者对研究和医疗保健系统的怀疑，以及对保密和隐私的担忧[32通常会导致较低的同意率。
    • 收集有关物质使用障碍的纵向健康数据的难度和成本，特别是因为研究流失率通常很高。

    数据完整性、准确性或完整性

    • 电子健康记录和其他数据源缺乏完整性，这是由于工作流和文档之间缺乏一致性、用户错误以及使用不容易转换为可分析数据的非标准化自由文本字段造成的。
    • 如果数据未输入电子健康记录，则无法使用该数据进行研究(例如，概述阿片类药物使用障碍预防措施的患者疼痛协议和纸质处方)[8］．
    • 由于收集生命统计数据和医院数据面临挑战，阿片类药物使用和死亡漏报[33]：
      • 死亡证明并不总是指明导致死亡的药物，这导致研究人员低估了阿片类药物过量死亡[34］．
      • 新生儿戒断综合征监测主要依赖于出院数据，这些数据可能无法捕获在怀孕期间其他时间诊断出的阿片类药物使用障碍病例[35，36］．
    • 在具有全国代表性的调查中，自我报告阿片类药物使用的局限性源于参与者缺乏对阿片类药物滥用的知识，过于宽泛的问题(例如，总体使用，而不是特定的阿片类药物)，以及对接触掺假药物缺乏意识[37］．

    数据的及时性

    • 各州对处方药监测项目的报告各不相同，从5分钟到8天不等。38］．国家生命统计系统关于药物过量死亡的最新报告和当前的国家药物使用和健康调查数据仍然来自2018年[3.，39］．
    • 一些医疗保险数据文件有2-4年的滞后时间[40］．

    对关联数据的需求

    • 阿片类药物数据存在于各个卫生系统的竖井中[41]:急救人员组织、法医或验尸官、执法实体、刑事司法实体、治疗提供者和其他利益攸关方。
    • 数据集之间唯一受访者标识符的差异可能会导致难以匹配受访者的数据。

    资料保安及私隐

    • 物质使用障碍或阿片类药物使用障碍数据受“敏感受保护健康信息”等额外法规的约束，包括选择同意政策(42号联邦法规第2部分)和健康保险可携带和责任法案。
    • 披露识别阿片类药物使用障碍的信息需要书面同意，这限制了阿片类药物研究的可用数据[42］．

    数据共享和互操作性

    • 公共卫生部门、医疗服务提供者、卫生系统和联邦机构之间的数据共享协议非常复杂，需要大量时间才能创建[43］．
    • 数据交换的高成本是一个障碍。44］．
    • 缺乏可互操作的电子健康记录阻碍了处方信息的共享，处方药监测计划或电子健康记录集成尚未广泛实施。
    • 处方药监测项目由各州政府单独运作，对于谁能够或谁被要求使用这些项目的要求差异很大[38］．

    护理点的数据收集差距和临床数据的二次使用

    • 阿片类药物处方指南的采用和认识差异很大[8］
      • 提供者可能不会考虑非阿片类药物替代疼痛管理。
      • 提供者可能不会针对患者特定类型的疼痛(如急性vs慢性)开出合适的阿片类药物类型、剂量、数量或持续时间。
    文本框1。阿片类药物研究面临的挑战。

    概述

    医疗IT创新者对区块链在医疗保健中的应用越来越感兴趣。具体来说，区块链用于解决与数据可用性、互操作性、隐私和安全相关的问题，因为这些问题与护理管理和健康研究有关[45-47］．

    区块链在研究中的价值可以通过其提高数据质量、降低成本、通过快速跟踪供应商提案审查和合同采购减少行政延误以及加快将研究转化为实践所需的时间，从而在多个层面上改善健康研究的潜力得到证明[48］．当应用于研究生命周期中的特定点时，区块链可以通过其网络提供更多的出版物，简化获得资金的流程，从而潜在地增加对研究研究的访问[49]，并提高透明度，以防止篡改和误报数据结果[50］．

    虽然区块链不能被描述为阿片类药物研究中许多挑战的灵丹妙药，但文献综述的结果和TEP的输入表明，它可能被战略性地部署来解决几个主要挑战。文献中一致出现的5个应用，作为应用区块链的有前途的领域，总结在表1其中包括有关问题区域的详细信息、区块链可能解决问题的方法以及一个真实世界的示例。

    表1。区块链应用解决阿片类药物研究的挑战。
    区块链应用程序主题 确定需求或问题领域 区块链如何用于解决阿片类药物研究的挑战 现实的例子
    临床试验和药物研究 临床试验报告和同意管理的管理和透明度 创建可信的记录，以支持使用公共数据和发现的临床试验，并通过安全共享和同意促进数据移动 模拟一项关于omalizumab(哮喘和慢性特发性荨麻疹药物)疗效和安全性的临床试验研究(使用实际原始数据)，使用基于区块链的系统来测试数据对篡改的弹性并提高可追溯性[51］．
    激励数据捐赠和行为改变 共享研究数据和健康行为改变 使用加密货币来分发针对数据捐赠和采用健康行为的激励措施 一个安全透明的分布式个人数据市场(使用区块链)，允许用户出售其生物医学数据，并允许客户使用加密货币购买用于研究和分析的数据[52］．
    安全交换和管理电子阿片类处方 不准确的处方数据，多个有效的阿片类药物处方，以及需要更好的工具和系统来监测阿片类药物处方 减少电子处方中的欺诈行为，提高数据报告和监测的及时性和便捷性 一种使用区块链的解决方案，使用机器可读的代码跟踪特定处方，从药物开处方到药房分发。作为唯一标识符的代码与处方信息相关联，从而增强了PDMP一个资料，并允许药剂师核实其准确性和填写资格[53］．
    供应链管理 盗窃或转移药品，引进假药，以及在生产和销售期间污染药品 提高药品可追溯性 一个试点项目使用区块链技术协助美国食品和药物管理局及药品分销供应链成员开发一个可互操作的电子系统，以识别和追踪在美国境内分销的某些处方药[54］．
    临床资料的二次使用 患者数据存储在不同的信息系统，互操作性，纵向数据的可用性 增加研究人员获得纵向和人群水平结果数据的机会，以支持研究和近实时的公共卫生监测 一个基于区块链的信息管理系统，允许从一个EHR安全访问和共享患者记录b对另一个人[55］．

    一个PDMP:处方药监测程序。

    bEHR:电子健康记录。

    临床试验和药物研究

    在区块链在医疗保健中的不同应用中，其在临床试验和药物研究中的应用被认为是最有前途的[56-59］．研究对于开发工具和理解，以确定新的治疗方案，确定预防不良后果的方法，并确定其他可行的阿片类药物替代品来管理疼痛非常重要[60，61］．此外，信任研究数据和分析的有效性对于将临床试验结果转化为高质量的临床护理至关重要。同意收集和管理是区块链可以用来支持研究的一个领域。使用聪明的合同，是区块链使用的一个简单电脑程序，以数码方式促进、核实及执行合约[62，可以帮助研究人员捕获可能受到操纵的数据的所有方面，包括试验注册、方案、受试者注册和临床测量。该技术可用于记录患者参与的同意书，并允许对同意书进行审计，以确保遵守招募指南[63］．

    区块链还支持临床试验管理和报告。临床试验数据报告不完整及不准确[64，65]可能会导致食品和药物管理局等监管机构在审计数据、实时监督和不良事件报告方面出现问题[23，51］．对于晚期临床前和临床研究来说，遵守21 CFR第11部分的成本可能会让公司望而却步，这可能会损害数据的完整性;然而，通过区块链的分布式临床试验管理和试验数据可以创建一个不可变的审计跟踪，允许用户确保结果没有被篡改。64，66，67］．对于研究药物或设备安全性的IV期临床试验，监管机构可以使用区块链智能合约自动查询临床试验地点的不良事件[23］．

    区块链可以让研究人员保持研究数据的所有权，同时实时发布结果。这可能会鼓励更快地传播结果，并可能为与从事同一主题的其他研究人员的合作播下种子[68］．具体到阿片类药物，区块链“可以通过为分散的[实验室]检测结果数据库奠定基础，帮助阿片类药物替代品的研究和开发，可以免费访问这些数据”[59]，这可能会带来更具成本效益的药物开发[67］．

    除了现有的分布式临床试验基础设施外，还有几个原型使用区块链技术作为数据平台。一个例子是由一所大学开发的原型，可以访问从电子病历中抽象出来的研究试验数据。它使用区块链技术，如密码学和智能合约来记录患者的同意，并跟踪来自存储的试验数据存储库的分布式研究人员查询off-chain［67］．开发了概念证明，使试验生命周期内的数据收集不可变但可追踪，并可能更值得信赖[51］．另一个基于区块链的平台被开发出来，以帮助制药和生物技术行业简化记录过程，并确保研究过程各个阶段的数据完整性和保真度[63，69］．

    激励数据捐赠和行为改变

    区块链技术可以鼓励患者通过安全共享和激励机制与研究人员分享他们的医疗信息。这些数据增加了研究人员获得纵向数据的机会，从而支持更好的结果研究，以研究阿片类药物危机[70，71］．使用区块链可以通过加密货币奖励用户参与网络[72］．它还可以将数据管理从中央机构(如美国国立卫生研究院、研究网络或学术研究中心)转移，以便患者和研究人员可以管理他们的数据访问权[73］．

    其中一个例子是一个存储患者数据的平台，利用人工智能和区块链技术支持个人和生物库存储、管理和控制对基因组和其他健康数据的访问[52］．多间公司[74，75他们还管理DNA市场，个人可以在这些市场上分享DNA数据，换取加密货币，然后由研究人员购买。

    除了激励数据共享外，区块链技术还可以推动用户遵循健康建议。以健康活动为目标的现有平台的例子[76，77]及减少未预约医生的情况[78］．另一个平台通过加密货币奖励癌症患者报告副作用、药物依从性和健康生活方式的选择。肿瘤学家还可以获得奖励，以创建内容来帮助监控患者的输入[79］．

    在药物滥用领域提供非金钱激励的想法并不新鲜，许多研究已经证明了积极的结果[80-82］．虽然确定的例子不是阿片类药物特有的，但它们说明了区块链在这个用例中的潜力。研究人员可以实施区块链技术来激励参与研究，参加后续会议，提交患者报告的措施，并鼓励坚持药物和治疗。

    电子阿片类药物处方的安全交换和管理

    从纸质处方转向电子处方减少了(但并没有消除)处方盗窃和伪造，并便于处方者、药剂师和患者追踪处方历史[8］．当安全存储在区块链上时，电子处方可以防篡改，通过监测潜在的滥用来进一步保护[83］．

    区块链系统被认为有利于处方的实时捕获和验证。一家公司开发了一个平台，使用一个流程来确保使用区块链的电子处方保真度。首先，为每个新处方分配一个唯一的标识符，该标识符以机器可读符号的形式与一组处方详细信息(例如，药物、剂量、匿名患者标识符和时间戳)相关联。其次，药剂师可以扫描代码，验证数据块是否与处方细节匹配，并记录已填写的处方。区块存储在多个地方，作为分布式账本系统的一部分，在传输过程中加密，只有使用正确的加密密钥才能访问，因此更值得信赖。84］．

    利用电子处方技术，pdmp旨在捕获和传播有关阿片类药物处方实践的实时信息，并预防购买医生和药房在这种情况下，患者向多个提供者寻求相同的处方，或试图在多个药房配药，以减少配药拒绝[85］．及时获取PDMP数据为研究人员提供了分析处方模式的机会，这对于打击阿片类药物滥用和成瘾至关重要。不幸的是，PDMP报告间隔时间差异很大，从5分钟到8天不等[36］．一个基于区块链的监测系统将允许医生在考虑开新的阿片类药物时实时验证以前的处方，然后实时报告新处方，并由药剂师开具处方进行实时验证。减少数据传输的时间和摩擦也降低了成本，可以在全国范围内部署，而不是逐个州。86］．

    供应链管理

    解决供应链问题，如盗窃或转移，假冒药品的引进，以及药品在生产、储存或分销过程中的污染[87通过确保药物的来源和真实性对患者的安全至关重要。区块链可以帮助解决2个可追溯性问题。首先，它允许企业沿着供应链追踪产品，建立一个安全的、难以被假冒产品渗透的电路。其次，它允许利益相关者，特别是实验室，在出现问题时确定其药物的确切位置[88］．

    多项研究提出将区块链应用于供应链信息交换和数据存储[87，89-91］．2013年《药品供应链安全法》所规管的交易信息[89]，即可以在区块链上存储和管理产品信息、交易历史和所有权[87］．这使得网络参与者可以逐个跟踪和验证药丸[88]从生产到配药，检测异常情况，识别缺失药品和未经授权的数据插入[92］．私营企业对此用例表现出极大兴趣，并开发了几个工作平台和概念验证设计，探索区块链在解决供应链问题方面的可行性[89，93，94］．另一个试点项目侧重于将基于区块链的技术应用于供应链管理，通过识别未使用的口腔癌药物，并将其提供给负担不起药物的患者[95］．

    具体到阿片类药物，美国政府和私营公司正在测试基于区块链的供应链的使用，以帮助提高处方药供应和分销的安全性，并允许对药品进行实时监控[96］．也正在采取各种措施来跟踪分发情况[97]和扩大准入[98到纳洛酮，一种用来抵消阿片类药物过量的药物。尽管允许通过长期订购发放纳洛酮的政策已显示阿片类药物相关死亡大幅减少[99-101]，这可能会造成关于其分发和使用的信息缺口。由于纳洛酮被分发给急救人员和外行，其使用记录可能并不总是一致的。获得这些信息可以帮助公共卫生官员和研究人员确定阿片类药物使用的趋势，使用纳洛酮作为阿片类药物过量的标志，并评估与纳洛酮分发工作相关的地方政策的影响[102，103］．

    临床资料的二次使用

    全面而准确地了解患者随时间、跨提供者、跨卫生保健和非卫生保健环境的轨迹，对于准确回答研究问题和进行近实时公共卫生监测的能力至关重要。然而，患者健康数据通常被收集并存储在不同的信息系统中(例如，急诊科登记处和急救人员数据系统)，这大大减少了研究人员获取阿片类药物相关治疗的真实证据生成的纵向记录的机会[55，104]和公共卫生监测[19］．从不同的健康信息系统访问数据需要高昂的开销，而且系统通常缺乏基本的计算机安全协议来验证患者数据。

    除了访问问题之外，处理药物使用数据是独特的，因为它需要特殊和谨慎的处理。隐私和安全至关重要，因为类似于sud的阿片类药物滥用仍然受到高度污名化，因此被归类为敏感受保护的运行状况信息．这意味着根据42 CFR第2部分，他们需要额外的保护和同意要求105]，为阿片类药物研究人员创造了明显的障碍[40]及资料交换[106］．来自非物质滥用治疗提供者的数据只提供了患者轨迹的一部分。SUD和相关的SUD治疗数据对于了解与治疗环境(如排毒和住院)和治疗类型(如药物辅助治疗)相关的患者结果至关重要。区块链可以通过创建一个并发、分布式、冗余和安全的系统，促进记录链接，提高数据共享伙伴之间的互操作性，为改进数据共享提供结构和安全性[107]以供研究及监察用例。

    区块链技术如何实现以促进记录链接的一个例子是一个平台[55它的开发目的是在没有中央数据存储的情况下，从不同的患者记录中收集和链接信息。它允许授权用户上传加密的临床摘要，以便跨系统共享，并方便地搜索和检索跨系统共享的患者健康信息。政府卫生机构也在探索如何进一步最大限度地利用电子病历中的信息潜力，以及如何将区块链用于公共卫生监测[108］．区块链被视为一种可以补充公共卫生复杂的点对点数据共享模型的技术，“以便在危机期间更有效地管理数据或更好地跟踪阿片类药物滥用”[109］．


    概述

    上述应用证明了区块链在支持阿片类药物研究方面的潜力。然而，区块链在医疗保健领域是一项相对较新的技术，有必要对其是否适合本文确定的阿片类药物研究挑战进行关键评估和测试。还应认识到，区块链不是，也可能不是已确定的每个缺口的最佳解决方案。在文献的基础上，区块链在临床试验和药物研究中的应用已经为更多的现实世界的实施做好了准备。其他应用可以提供数据保真度和来源的证据，以改善临床试验数据的广泛和及时共享，并加快研究的步伐[63］．

    TEP关于区块链应用对阿片类药物研究最有潜在影响的投入包括增加纵向和人群水平的结果数据用于研究和监测[55]及供应链管理[57，88]，重点是监测阿片类药物过量逆转药物的管理。TEP还强调了区块链可能支持卫生保健研究的行政方面的领域:赠款申请处理和审查;研究经费的财务分配和资金的纵向跟踪，以证明投资回报;对研究的监管跟踪和审计，在确保合规的同时降低管理成本;促进更迅速地传播研究结果。

    挑战和限制

    概述

    区块链在医疗保健领域的应用仍处于起步阶段。有必要进一步研究和测试一般医疗保健应用的真正可行性，以及在需要高度隐私和保密保护的领域(如SUD)。支持区块链市场增长的近期机会应集中在现实世界的实施上，以评估挑战和限制。

    技术挑战

    在医疗保健研究中使用区块链存在几个技术挑战。首先，现有的数据基础设施可能需要新的机制来与区块链交互。例如，使用区块链解决方案收集和管理数据可能需要对现有系统进行技术升级。根据不同的数据源(例如，电子病历、分布式研究网络数据集市、临床试验注册中心和pdmp)，可能需要不同成本和复杂性的不同技术解决方案[110］．与此相关，TEP认为有必要讨论运行这些新的区块链应用程序的互联网需求和功能。

    其次，区块链中存储的信息缺乏元数据标准，可能会对互操作性提出挑战。这包括缺乏围绕智能合约的标准，这是在区块链能够一致应用之前所需要的[63］．

    第三，区块链并没有解决数据互操作性和有效性方面的所有现有挑战。电子健康信息标准化存在很大的可变性，区块链并不能解决这一问题。区块链也没有完全解决数据有效性问题，因为在添加到账本之前，存储在链下的数据仍然可以被操纵[66］．

    第四，并不是所有用例都有清晰的业务模型来激励实现和参与。尽管这些用例有很多潜力，但它们都需要在基础设施方面进行投资，并鼓励采用和使用[111]，对于网络来说，有必要确定如何分配成本。

    最后，关于处理能力的可伸缩性已被确定为实现的关键挑战[112］．使用区块链存储大量数据(例如，数百万个患者记录、多机构数据和全球研究记录)也会产生同样巨大的存储成本。区块链网络已经定义了数据大小限制，这些限制可能很快被超过，这取决于用例[113］．

    政策挑战

    一个复杂的法律和监管框架管理着患者健康信息的使用和披露，另外还有联邦和州法律管理着特别受保护的健康信息，如药物使用(例如，《联邦法规》42 CFR第2部分，《冠状病毒援助、救济和经济安全法案》第3221节)和遗传数据(例如，《遗传信息非歧视法案》和美国国立卫生研究院基因组数据共享政策)。一些州和国际法律对撤销患者同意后的数据销毁有规定[114，115］．这促使一些组织将特别受保护的健康信息排除在其共享记录之外。了解区块链实施如何将SUD治疗记录与其他医疗保健数据链接和集成，同时管理机密性要求，对于区块链应用于阿片类药物研究和治疗至关重要。研究区块链在欧洲的实现可能会提供一些早期的经验教训，关于实施者如何在遵守通用数据保护条例的同时管理区块链的不变性。

    区块链的关键特征之一是它促进了对交易和记录的信任——考虑到患者对隐私和机密性的期望，这是一个重要的属性。当前和未来管理加密货币的政策的模糊性可能会限制其潜力，并挑战用户遵守法律要求(例如，如果加密货币或区块链代币被归类为证券，它们将受美国证券交易委员会的规则约束)[62］．联邦监管机构应该通过鼓励私营行业采取严格的隐私和保密要求，考虑他们在确保对更大的临床试验生态系统和其他数据捐赠计划的信任方面的作用。例如，CARIN联盟为受托提供个人身份信息的利益相关者和组织制定了信任框架和自愿行为准则[116］．

    行业还需要数据治理规则，实体可以根据这些规则将数据写入官方链。例如，区块链可使提供者自我申明，而不需要医疗委员会等中介机构代表提供者发出索赔，从而减轻提供者的资格证明负担[86，117］．在某些情况下，这可能需要修改有关使用数字签名的现有法律，数字签名支持在链中写入信息。

    在与区块链相关的政策方面，大多数监管讨论都发生在联邦机构层面，围绕其在加密货币中的使用。尽管区块链在其他领域的应用得到了认可。2019年，已制定或通过的涉及区块链的国家法案和决议有27项。这些决议解决了加密货币之外的更多应用，例如检查区块链在选举(康涅狄格州和纽约州)、州行政交易(康涅狄格州)和医疗用例(弗吉尼亚州)中的使用[118，119］．

    潜在的机会

    解决这些技术和政策挑战需要在私营和公共行业之间采取协调一致的方法，如本文所述的真实例子所示。为了进一步探索区块链到阿片类药物的相关研究，TEP鼓励在以下领域开展工作:

    1. 人们普遍缺乏对区块链的教育和了解，这对区块链在研究中的应用构成了挑战。提高主要研究利益相关者的认识将增加知识和建立能力，为研究界的实施做好准备。考虑到技术和政策上的挑战，应该鼓励研究人员使用行业指南来评估区块链应用的可行性。美国国家标准与技术研究院可能会提供这样一个工具，让研究人员和开发人员专注于寻找适合区块链的近期机会。16］．
    2. 智能合约缺乏标准。鉴于许多区块链应用程序依赖于智能合约，制定标准和策略可以提高网络内的互操作性[63］．
    3. 使用和披露药物使用治疗信息的法律和监管环境对数据共享构成挑战[29］．需要研究在这个复杂的生态系统中实施区块链的技术解决方案(考虑到各种政策和隐私要求)，以实现将SUD治疗记录与其他医疗数据集成起来的潜力，以跟踪患者的预后。

    结论

    研究人员目前在获取和使用阿片类药物相关数据方面面临着许多挑战。除了需要高质量、可访问、可靠和及时的数据外，阿片类药物研究人员还面临着孤立的信息系统和SUD数据的隐私要求。考虑到区块链的特性和功能以及它目前在其他行业的应用，它有潜力作为一个促进者，通过为研究过程、数据管理和数据交换提供更高效、安全、保护隐私的解决方案来应对这些挑战。在我们确定的5个主要应用中，它在临床试验研究、供应链管理以及用于研究和公共卫生监测的数据的二次使用中有最多的证据表明区块链的实施机会和有效性的潜力。尽管这些区块链应用程序呈现出巨大的潜力，但未来的工作应该理解并解决与标准、基础设施、可伸缩性、实现成本、可持续性和治理相关的问题。还应解决与平衡创建高保真数据的需求相关的政策问题，同时保护患者隐私和患者在撤销同意使用其数据进行研究和治疗时的自主权。讨论和取证工作应侧重于应对这些挑战，以评估区块链技术的可行性，同时最大限度地发挥其潜力。

    致谢

    本文部分是根据卫生与公众服务部规划与评估助理部长办公室-卫生政策办公室和芝加哥大学NORC之间的合同#HHS23320160020I(任务订单号HHSP23337001T)编写的。该合同由秘书-患者为中心的结果研究信托基金办公室资助。本文仅代表作者的观点，并不代表美国卫生与公众服务部、芝加哥大学NORC、国防卫生局、国防部或美国政府的观点。作者要感谢Debbi Bucci(美国卫生与公众服务部标准与互操作性办公室，国家协调员办公室的首席IT架构师)，Kristin A Lyman, JD, MHA(路易斯安那州公共卫生研究所副主任)，和Sean Manion博士(科学分布式首席执行官和前沿:区块链for Science的联合主编)，感谢他们作为TEP成员所做的宝贵贡献。

    利益冲突

    RB拥有大量比特币、莱特币、以太坊和其他加密货币。其他作者没有冲突需要声明。

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    CFR:联邦法规法典
    电子健康档案:电子健康记录
    它:信息技术
    PDMP:处方药监测计划
    SUD:物质使用障碍
    TEP中的:技术专家小组

    C·洛维斯编辑;提交10.06.20;同行评议:J Hoppe, C McClellan, TT Kuo;对作者07.07.20的评论;修订本于11.03.21收到;接受26.03.21;发表27.08.21

    版权

    ©Aldren Gonzales, Scott R Smith, Prashila Dullabh, Lauren Hovey, Krysta Heaney-Huls, Meagan Robichaud, Roger Boodoo。最初发表于JMIR医学信息学(https://medinform.www.mybigtv.com)， 2021年8月27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/)的条款发布，允许在任何媒介上不受限制地使用、分发和复制，前提是正确引用了首次发表在JMIR医学信息学上的原创作品。必须包括完整的书目信息，https://medinform.www.mybigtv.com/上的原始出版物的链接，以及此版权和许可信息。
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