与处方类阿片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、强效合成阿片类药物的可得性增加加剧了这场危机[ 1］．随着该国吸毒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，记录的超过6.7万例药物过量死亡中，约70%涉及阿片类药物。大约67%或3例与阿片类药物过量有关的死亡中有2例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，需要继续关注并开展更多研究[ 5］．应对类阿片流行将需要利用新兴技术的跨部门协调的多维创新解决方案。使用现有的健康数据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促进当前关于疼痛和成瘾知识的研究，并导致发现新的治疗方案和干预措施[ 6， 7］．然而，针对类阿片使用障碍的研究工作和干预措施受到跨部门数据和信息交流差距的挑战，对防治这一流行病造成了真正的障碍。尽管正在实施若干解决方案，但技术仍被认为是应对危机的未充分利用资产[ 8］．

针对类阿片流行病，已经制定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，它向处方医生和药剂师提供有关患者受控药物处方历史的关键信息。正在实施的支持阿片类药物相关管理的卫生信息技术工具的其他例子包括扩大电子处方[ 9]，电子健康记录系统中的临床决策支持工具[ 10，用于戒毒治疗服务的远程保健[ 11]，以及支持恢复的智能手机应用程序[ 12］．

区块链是另一项迅速发展的技术，有可能应用于阿片类药物危机以及与数据可用性、互操作性以及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“发生在所有参与者(称为“节点”，可以是参与数字商业交易的任何组织或个人)身上的所有操作的共享、不可变和透明的仅附加寄存器”。[ 14， 15］．

传统上，记录由中央当局管理和核实。对于区块链，记录是去中心化的，允许所有授权用户保持事务的相同副本(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，其中包含被复制并存储在授权计算机网络中的事务( 节点)，并定期更新。当产生一个新的事务时，需要更新电子表格。这个新事务将表示为 块在网上，并将分发到授权的计算机进行验证。如果整个网络都说交易有效，那 块将被附加到链中，存储在网络中的所有电子表格副本将与新的永久记录相一致。这是区块链的概念。

区块链技术的技术细节超出了本文的讨论范围。但是，为了提供讨论用例的基础，这里总结了区块链的核心特性和相对于传统的分布式或集中式数据库的多种优势。首先，链中的每个区块都使用加密技术连接，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块之前达成共识，从而保障透明度和可靠性。第三，系统架构分布在网络的各个成员之间，允许成员在向集体提供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)均可向网络中获得授权的人提供，区块链带来了记录参与者之间的信任和透明度[ 16， 17］．

区块链系统分为两类:公共系统和私有系统。公共区块链有几个成员节点以分散的方式连接，允许任何人参与、读取和写入数据链。由于网络是公共的，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节点参与网络并交换数字资产[ 18， 19］．

虽然区块链在2009年开始在金融部门流行，使用加密货币(如比特币)，但它已经增长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，正在对各种概念和试点进行验证，以创新流程并解决数据处理方面长期存在的问题[ 22］．区块链作为分布式数字分类账，被认为有可能缓解卫生信息交换和数据管理方面的一些棘手问题[ 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，有必要更好地理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。

在这篇论文中，我们探讨了区块链的不同应用，以及如何策略性地部署它以促进阿片类药物相关研究。本文可作为研究人员、卫生IT创新者和其他利益攸关方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。本文还旨在促进对潜在实施挑战的讨论，并鼓励更多的研究，以产生区块链在卫生保健研究中的适用性的证据。

进行了文献综述，以确定开展阿片类药物相关研究的挑战，并了解区块链在应对这些挑战方面的潜在用途，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中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。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有关的术语，以及直接提及区块链和阿片类药物。使用PubMed、谷歌Scholar和谷歌搜索引擎进行搜索。补充文献从另外三个来源获得:(1)TEP和为团队提供咨询的主题专家，(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，然后对104篇相关文章进行了全文审查。

由于在保健方面使用血脑生化素是新出现的，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，从卫生信息技术、区块链技术开发和阿片类药物研究领域招聘了3名专家提供一份 实地视角。特别地，我们讨论了与阿片类药物结果研究相关的研究挑战，区块链应用如何与阿片类药物研究相关，以及在阿片类药物研究中使用区块链的挑战和建议。

卫生IT创新者对区块链在卫生保健中的应用越来越感兴趣。具体而言，区块链用于解决与医疗管理和健康研究相关的数据可用性、互操作性、隐私和安全问题[ 45- 47］．

区块链在研究方面的价值可以通过其在多个层面改进卫生研究方面的潜力得到证明，具体方法包括提高数据质量、降低成本、通过快速审查供应商提案和合同采购来减少行政延误，以及加快将研究转化为实践所需的时间[ 48］．当应用于研究生命周期的特定点时，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，从而有可能增加对研究的获取[ 49]，并提高透明度，防止篡改和误报数据调查结果[ 50］．

尽管区块链不能被描述为解决阿片类药物研究中的许多挑战的万灵药，但文献综述的结果和TEP的输入表明，它可以被战略部署来解决几个主要挑战。文献中一致出现的5个应用领域是区块链应用的有前途的领域 表1本文提供了关于问题领域的详细信息、区块链可能解决问题的方法以及一个实际示例。

在区块链在保健方面的不同应用中，其在临床试验和药物研究中的使用被认为是最有前途的应用之一[ 56- 59］．研究对于开发工具和理解以确定新的治疗方案、确定预防不良结果的方法以及确定其他可行的阿片类药物替代方案以控制疼痛非常重要[ 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，这是一种简单的电脑程式，用于以数码方式协助、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、协议、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，并允许对同意进行审计，以确保遵守招募指南[ 63］．

区块链还可以支持临床试验管理和报告。临床试验数据报告不完整和不准确[ 64， 65]可能会导致食品和药物管理局(fda)等监管机构在审计数据、实时监管和不良事件报告方面出现问题[ 23， 51］．符合21 CFR第11部分的晚期临床前和临床研究对公司来说可能成本高昂，这可能会损害数据的完整性;然而，通过区块链进行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，使用户可以确保结果没有被篡改[ 64， 66， 67］．对于长期观察药物或器械安全性的IV期临床试验，监管机构可使用区块链智能合约自动查询不良事件的临床试验地点[ 23］．

区块链允许研究人员在实时发布研究结果的同时保持研究数据的所有权。这可能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埋下种子。 68］．具体到阿片类药物，区块链"可通过为[实验室]检测结果去中心化数据库奠定基础，免费获取该数据，从而帮助阿片类替代品的研究和开发" [ 59]，这可能导致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一个原型，它能够访问从电子病历中提取的研究试验数据。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，并跟踪来自试验数据存储库的分布式研究人员查询 off-chain［ 67］．开发了一个概念证明，这使得试验生命周期内的数据收集不可变，但可跟踪，可能更值得信任[ 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，并确保研究过程所有阶段的数据完整性和保真度[ 63， 69］．

区块链技术可以通过安全共享和激励措施，鼓励患者与研究人员分享其医疗信息。这些数据增加了研究人员获得纵向数据的机会，进而支持更好的结果研究，以研究阿片类药物危机[ 70， 71］．区块链的使用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(如国家卫生研究院、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］．

一个例子是一个患者数据存储平台，该平台利用人工智能和区块链技术支持个人和生物库的市场，以存储、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也管理DNA市场，在那里，个人可以分享DNA数据，换取加密货币，然后由研究人员购买。

除了鼓励数据共享外，区块链技术还可以推动用户遵循健康建议。以采用健康活动为目标的现有平台的例子[ 76， 77]及减少预约医生缺席的情况[ 78］．另一个平台通过加密货币奖励癌症患者，让他们报告副作用、药物依从性和健康的生活方式选择。肿瘤学家还可以通过创建内容来帮助监控患者的输入信息而获得奖励[ 79］．

在药物滥用领域提供非金钱奖励的想法并不新鲜，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特定于阿片类药物，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，以鼓励参与研究，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。

从纸质处方转向电子处方减少了(但不能消除)处方盗窃和伪造行为，并促进了处方者、药剂师和患者对处方历史的追踪[ 8］．当电子处方被安全地存储在区块链上时，它可以防篡改，并通过监测潜在的滥用情况进一步确保其安全[ 83］．

区块链支持的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，该平台使用一种流程来确保使用区块链的电子处方保真度。首先，每个新处方都以机器可读符号的形式分配一个惟一标识符，该标识符与处方细节块(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，并记录数据块已被填写。区块作为分布式账本系统的一部分存储在多个地方，在传输过程中加密，只有使用正确的加密密钥才能访问，因此更值得信任[ 84］．

利用电子处方技术，PDMPs旨在捕获和传播关于阿片类药物处方做法和预防的实时信息 选购医生和药房患者向多个提供者寻求相同的处方，或试图在多个药店配药以减少拒绝配药的情况[ 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］．区块链支持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之前的处方，然后实时报告新处方，药剂师在配药时实时验证。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，而不是逐个州部署[ 86］．

解决供应链问题，如偷窃或转移、假冒药品的引入以及药品在生产、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个可跟踪性问题。首先，它允许企业沿着供应链追踪自己的产品，创建一个安全且难以被假冒产品穿透的电路。其次，它允许利益攸关方，特别是实验室，在出现问题时确定其药品的确切位置[ 88］．

多项研究建议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药丸跟踪和验证药物[ 88从生产到调配，检测异常，识别缺失的药品和未经授权的数据插入[ 92］．私营业界对这个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，探讨区块链在解决供应链问题方面的可行性[ 89， 93， 94］．另一个试点项目专注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］．

具体到类阿片类药物，美国政府和私营公司正在测试使用基于区块链的供应链，以帮助提高处方药供应和分销的安全性，并实现对药品的实时监测[ 96］．我们亦采取各种措施，以追踪配药情况[ 97和扩展访问[ 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表明，与阿片类药物相关的死亡显著减少[ 99- 101]，这可能会造成关于其分发和使用的信息缺口。由于纳洛酮分发给急救人员和非专业人员，其使用记录可能并不总是一致的。获得这些信息可帮助公共卫生官员和研究人员确定使用纳洛酮作为类阿片过量标志的类阿片使用趋势，并评估与纳洛酮分发工作有关的地方政策的影响[ 102， 103］．

全面而准确地了解患者随时间的发展轨迹，跨越医疗提供者，跨越医疗保健和非医疗保健环境，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，患者健康数据往往被收集和存储在不同的信息系统中(例如，急症科登记处和第一反应者数据系统)，这大大减少了研究人员获取纵向记录的机会，从而为阿片类药物相关治疗生成现实世界的证据[ 55， 104及公共卫生监察[ 19］．访问来自不同健康信息系统的数据需要很高的开销，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。

除了访问方面的问题外，物质使用数据的处理是独特的，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sud的阿片类药物滥用仍然受到高度指责，因此被归类为 受保护的敏感运行状况信息．这意味着根据《CFR》42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制造了明显的障碍[ 40]及资讯交换[ 106］．来自非药物滥用治疗提供者的数据只提供了患者发展轨迹的一部分。SUD和相关的SUD治疗数据对于了解患者在治疗环境(如排毒和住院)和治疗类型(如药物辅助治疗)方面的结果至关重要。区块链可以通过创建一个并发的、分布式的、冗余的和安全的系统，促进记录链接和改善数据共享伙伴之间的互操作性，为改进的数据共享提供结构和安全性[ 107]进行研究和监视用例。

如何实施区块链技术以促进记录连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，并轻松搜索和检索已跨系统共享的患者健康信息。政府卫生机构也在探讨如何进一步最大限度地发挥电子卫生档案中信息的潜力，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］．

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，区块链在卫生保健领域是一项相对较新的技术，需要对其是否适合本文确定的阿片类药物研究挑战进行严格评估和测试。人们还认识到，区块链不仅是，也可能不是对每一个已查明的差距的最佳解决办法。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，以提高临床试验数据的广泛和及时共享，并加快研究步伐[ 63］．

TEP关于对阿片类药物研究最有潜在影响的区块链应用的输入包括增加研究和监测所需的纵向和人群水平结果数据的获取机会[ 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使用情况。TEP还强调了区块链可能支持卫生保健研究行政方面的领域: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;对降低管理成本同时确保合规的研究进行监管跟踪和审计;并促进更迅速地传播调查结果。

解决这些技术和政策挑战需要私营和公共行业之间的协调方法，正如本文给出的现实例子所说明的那样。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:

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、健壮和及时的数据外，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及其目前在其他行业的应用，它有潜力作为解决这些挑战的促进者，为研究过程、数据管理和数据交换提供更有效、更安全、更保护隐私的解决方案。在我们确定的5个主要应用中，其在临床试验研究、供应链管理以及研究和公共卫生监测中数据的二次使用最能证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具有巨大的潜力，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需求相关的政策问题，高保真数据需要同时保护患者隐私和患者在撤销使用其数据用于研究和治疗的同意时的自主权。讨论和取证工作应侧重于应对这些挑战，以评估可行性，同时最大限度地发挥区块链技术的潜力。