b区块链技术在患者护理中的研究现状、挑战及未来研究方向:系统综述

介绍

背景

越来越需要整合各种用途和利益攸关方的医疗保健信息，并确保此类数据免遭未经授权的破坏，同时使患者更容易访问患者数据。区块链是一种分布式技术，具有解决数据标准化挑战、系统互操作性和医疗记录可访问性的潜力，从而支持更安全、以患者为中心的医疗保健信息系统方法。

区块链是一个安全且不可变的交易分类账[1，2]，它以分散的方式分布在区块链基础设施的所有计算设备上[3.]。区块链的去中心化设计促进了用户之间基于点对点的网络交易，而不需要可信的第三方。虽然b区块链更常用于加密货币和首次代币发行(ico)等去中心化金融应用，但b区块链的高级功能(如共识机制、数字签名和哈希链)有望解决健康信息系统普遍面临的独特挑战，如安全性、隐私性、效率和互操作性差。

区块链可以分为两种类型:无权限和有权限的区块链[4]。无许可区块链向公众开放，允许任何人无需批准即可加入区块链，并且通常为参与区块链提供经济激励。大多数已知的加密货币区块链都是公开的，比如比特币和莱特币。被许可的区块链包含访问控制机制来限制用户访问。许可区块链根据其治理结构进一步分类为私有或财团区块链。私有bb0由单个组织管理，通常用于企业解决方案。财团区块链是半私有的，拥有一个受控制的用户组，并在不同的组织中工作。与公共区块链相比，被许可的区块链是限制性的，并且中央机构授予对区块链的访问权。因此，许可区块链失去了去中心化的一些优势，但在参与医疗保健利益相关者之间安全共享和管理实时数据方面更有效。Embleema和Synaptic Health Alliance是医疗保健区块链联盟的例子，这些联盟允许选定的医疗保健利益相关者(包括患者、倡导团体、生命科学公司、支付方、当局和护理中心)在网络上形成节点，并在没有中央权威的情况下安全地管理健康数据。

研究人员认识到区块链在医疗保健领域具有颠覆性技术的潜力，并开始研究如何利用区块链。我们试图了解区块链医疗保健研究取得了哪些进展，以及研究人员在用例实现中正在解决和遇到哪些问题。我们通过文献综述和综合b区块链卫生保健实证研究来回答这些问题。本系统综述的格式遵循综述方法的文献综述标准，即系统综述和荟萃分析的首选报告项目(多媒体附录1) [5]。

该分析表明，医疗保健研究人员正在关注互操作性和平台问题，并正在探索使用区块链来增强隐私和安全性以及提高数据完整性和透明度的机会。我们还确定了区块链健康信息技术(HIT)的不同类型，并讨论了它们对患者参与和授权、提供者访问个人健康信息(PHI)以及医学或临床研究的影响。我们讨论了b区块链HIT应用和实现的障碍和挑战，并提出了新的研究方向。

本文的其余部分组织如下。首先，在方法第一部分，我们描述了搜索过程和选择标准。在结果第一部分，我们通过强调区块链解决的HIT挑战，不同类型的基于区块链的HIT，区块链HIT研究如何随着时间的推移而发展，以及实施的障碍和挑战来总结我们的发现。在讨论部分，我们提出了潜在的研究领域。在结论第一部分，我们通过总结和强调我们的主要发现的含义来结束我们的审查。

客观的

本综述的目的是评估目前关于区块链技术在医疗保健中的应用的文献，重点是患者护理，评估研究的现状、相关挑战和未来研究的潜在领域。根据我们的目标，研究问题如下:

1. 区块链解决了当前的哪些HIT挑战?
2. 在b区块链HIT研究中，患者护理的主要应用是什么?
3. b区块链HIT研究是如何随着时间的推移而发展的?
4. 哪些卫生保健活动受到当前b区块链HIT研究的影响?
5. 基于区块链的HIT实现有哪些挑战?

方法

研究鉴定与选择

合格的论文以英文发表在同行评审的学术期刊和会议论文集上。

我们检索了文献数据库，如Web of Science, PubMed, Cumulative Index of Nursing and Allied Health Literature (CINAHL)和abstrpta Medica dataBASE (EMBASE)。由于PubMed、CINAHL和EMBASE主要关注医疗内容，因此我们使用搜索词“区块链”来查询这些数据库以执行广泛的搜索，以免错过重要的结果。由于Web of Science提供了与更广泛的主题相关的内容，我们使用搜索词“区块链”和“health”或“区块链”和“medical”来查询该数据库。我们检索了截至2019年12月12日发表的所有论文。搜索结果确定了800篇潜在的文章:Web of Science, 298篇;PubMed, 184;CINAHL, 129;EMBASE, 189分。为了验证我们的结果，我们使用搜索词“区块链”和(健康或医学或生物医学或诊所)进行了另一项搜索。备选搜索词来自先前的研究[6]。与最初确定的800篇潜在文章相比，这种替代搜索只确定了652篇潜在文章，没有新的结果:Web of Science, 264篇;PubMed, 146;CINAHL 9;和EMBASE, 151。

区块链医疗保健应用与效益类型数据提取与分析

两名审稿人使用Rayyan(一款用于系统评审的网络应用程序)独立审核所有标题和摘要。共发现并删除了342篇重复论文，从而选出458篇论文进行全面审查。审稿人对29篇论文意见不一致，审稿人间信度为93.7%(429/458)。所有的分歧都在协商一致的会议上得到解决。在此评估之后，458项研究中有83项有待分析。大多数被排除的论文(n=231)与患者健康数据无关。例如，一些研究侧重于区块链在供应链或加密货币中的应用。我们将62篇被排除的论文标记为前瞻性/编辑性/评论性论文，这些论文与对健康行业未来区块链技术项目的猜测有关。我们主要关注同行评议的出版物，也排除了新闻报道、文献综述、工作论文和研究方案。在筛选全文合格性后，我们确定了70项研究进行最终审查。图1介绍了我们的研究鉴定和选择过程。

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我们对每篇论文进行了评估，以确定以下内容:(1)研究人员关注的基于区块链的HIT应用类型，包括电子健康记录(EHRs)、个人健康记录(PHR)、健康信息交换(HIE)和远程医疗;(2)使用区块链进行HIT的好处;(3)将受益于其使用的卫生保健活动，包括患者参与和赋权、医疗/临床研究以及提供者获取和使用;(4)与实施和维护基于区块链的HIT相关的障碍和挑战。

分析的下一阶段是根据区块链技术在每篇论文中解决的4个类别进一步描述研究:安全性、隐私性、互操作性和医疗保健结果。这些类别是根据先前的研究确定的，这些研究确定了这些是在实施和使用HIT期间遇到的主要挑战[7-9]。随着分析的进行，出现了更多的子类别。我们还将数据访问、安全和隐私合并为一个类别。在评审的每个阶段，评审人员通过讨论解决所有分歧，达成共识。详情请参阅多媒体附录2．

在下一节中，我们将报告此分析的结果。

结果

b区块链如何应对HIT的挑战

在本节中，我们将研究区块链解决的当前HIT挑战。

医疗保健数据具有特殊属性。内容必须真实完整，数据必须可追溯，不能篡改、伪造或删除。由于保护患者隐私和受保护健康信息的法律要求，医疗保健数据在存储时也必须是安全和匿名的。医疗保健数据包含敏感的个人信息，因此必须建立预防机制，防止未经授权的人员获取和提取信息。为了促进医学或临床研究，必须使医疗保健数据可访问，同时隐藏其所属患者的身份。此外，数据应该加密，这样一旦数据被盗，不解密就无法理解。

HIT在确保数据安全、隐私和完整性方面面临挑战。共享医疗保健数据具有挑战性，因为患者数据通常存储在不同的系统中，实现互操作性带来了一些挑战，例如安全地连接异构系统、限制未授权方的访问以及维护数据完整性。卫生保健数据质量差对卫生保健结果的质量产生不利影响。

先前的研究表明，区块链可以帮助克服上述挑战。我们将这项研究分为三组，以代表区块链可以解决的主要HIT挑战:数据安全和隐私、互操作性和医疗保健质量结果(表1）.

所审查的大多数研究都集中在区块链在健康数据交换或访问过程中用于加强医疗信息安全或患者隐私;53%(37/70)的论文侧重于解决患者对其数据隐私和安全缺乏控制的问题[10-46]， 40%(28/70)的论文讨论了区块链防止数据篡改的能力[10，12，21，25，33，34，37，38，40-44，46-60]。37%(26/70)的论文涉及数据泄露问题[15，18，19，22，24，29，31，32，34，36-38，43，44，54，56-66]， 9%(6/70)的论文提到区块链可能解决的恶意攻击(例如，冒充)[17，34，44，56，60，67]， 4%(3/70)的论文关注b区块链如何在第三方为医学研究等活动访问患者的健康和医疗记录时保护患者的匿名性[41，42，68]。

研究还调查了区块链如何解决HIT互操作性问题。互操作性是指不同的信息系统、设备和应用程序(系统)以协调的方式，在组织、地区和国家边界内或跨组织、区域和国家边界内访问、交换、整合和合作使用数据，以提供及时和无缝的信息可移植性[69]。考虑到HIT基础设施可能因医院、科室和其他结构部门而异，当试图跨这些系统传输数据时，可能会出现HIT不兼容，就像HIE的情况一样;9%(6/70)的论文评价了区块链在解决现有HIT不兼容问题方面的应用[21，22，26，27，30.，55]， 4%(3/70)的论文关注区块链如何解决来自不同来源的大量数据的不良集成问题[26，37，61]。互操作性面临的一个挑战是数据更新的等待时间，这会影响互操作性和实时访问的时间方面。6%(4/70)的论文讨论了互操作系统中缺乏实时访问[13，40，70，71]。跨异构系统的数据结构的不一致性使得在跨互操作系统进行数据传输时难以保证数据的完整性;23%(16/70)的论文指出区块链可以增强跨互操作系统的数据完整性[16-18，33，35-37，40，41，44，49，64，66，72-74]。此外，14%(10/70)的论文讨论了跨互操作系统的数据透明度(指数据的可访问性，而不考虑其位置、数据可信度和数据准确性)[14，33，40，47，52，59，70，72，75，76]。

第三类包括HIT与卫生组织目标的一致性，以实现特定的卫生保健结果，如卫生保健质量和系统满意度;10%(7/70)的论文侧重于解决当前卫生系统效率低下的问题，例如处理时间过长和无法同时处理大量数据[16，24，28，37，55，67，77]。在病人护理质量方面，健康数据的缺失或不正确常常导致重复的实验室测试或诊断错误，这可能对病人的健康有害;9%(6/70)的论文讨论了区块链如何减少误诊和过度治疗[27，32，35，40，78，79]。数据疏浚可能发生在临床试验中，研究人员可能会改变或省略数据，以在实验中获得统计显著的结果;4%(3/70)涉及数据挖掘的论文[32，52，70]。另一个问题是利益相关者(患者、提供者和研究人员)之间缺乏信任，因为利益相关者有能力修改和编辑健康数据，这可能导致错误。共有4%(3/70)的论文研究了区块链如何促进健康记录更新的不变性和可追溯性[32，61，80]。3%(2/70)的论文提到了维持现有卫生系统的高成本[37，73]。区块链技术可以通过提高医疗保健数据管理的效率和速度来潜在地降低维护成本。

在下一节中，我们将讨论区块链如何在广泛的医疗保健应用程序和活动中解决当前围绕数据安全和隐私、互操作性和医疗保健结果的挑战。

区块链HIT应用程序和医疗保健活动受到影响

表2说明了研究人员关注的不同类型的区块链hit。b区块链HIT的研究主要集中在改善医疗信息管理系统(MIMS)，如电子病历(EHRs)、电子病历(EMRs)和PHRs。

我们分析了b区块链HIT研究到第一次提及的年份(图2）.2016-2017年，研究人员致力于在医疗卫生应用程序(如EHR、EMR、PHR、移动医疗(mHealth)、远程患者监测(RPM)、普及社交网络(psn)和临床试验系统)中提供全面、安全的患者数据实时访问。在此期间的研究重点是提高数据安全性和隐私性，并利用b区块链的独特属性，如去中心化、不变性、匿名化和事务同步，以提供患者数据的单一视图。2018年，区块链HIT研究扩展到改善远程医疗、医疗图像共享、数据保存系统(dps)和HIE中分散节点之间的健康信息管理、交换和同步。2019年，区块链HIT研究扩展到利用区块链的去中心化特性来消除单点控制，同时跨多个机构进行预测分析和分类建模。

b区块链HIT改善了患者参与和授权，研究质量和流程，以及提供者信息的访问和使用(图3）.在下一节中，我们将详细描述区块链如何改进这些方面。

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患者参与和授权

我们将患者参与定义为患者和提供者共同努力改善患者健康的行为[81]。患者的参与可能导致患者的授权。病人赋权指病人对影响其健康的决定和行动有更大控制权的过程[82]。患者参与和授权促进了提供者和患者对患者护理的共同决策，以及以患者为中心的护理，这是对个体患者的偏好，需求和价值观的高度响应[83]。

患者参与和授权可能受益于6种区块链HIT: MIMS、PHRs、移动医疗、远程医疗、psn和dps。

医疗信息管理系统

MIMS指的是电子病历和电子病历，它们存储和管理患者的健康信息。电子健康档案是一个电脑化和标准化的资讯模型，其中载有与个人健康有关的资讯，使多个医疗保健提供者得以整合。[30.]。电子病历不同于电子病历，因为它侧重于卫生组织的内部医疗领域，而不是在卫生保健提供者之间集成。51%(36/70)的论文讨论了b区块链在电子病历、电子病历和其他记录系统中的应用，这些记录是由供应商发起和控制的[11，14-21，27，29，30.，33，35-37，40，42-44，46，49，53，55，59，60，63，67，68，72-74，76-78，84]。使用区块链集成各种健康记录系统(EHR、EMR、PHR等)、移动健康和远程医疗平台可以通过向患者和医疗保健提供者提供患者信息的同步视图，从而有助于患者授权和患者参与，从而支持患者的决策和控制。

在需要多种不同活动、患者访问和提供者治疗的复杂医疗病例背景下，跟踪所有数据并确保其不变性是具有挑战性的[17]。基于区块链的MIMS促进了不可变记录的创建，这些记录具有不可跟踪的交易，不能随着时间的推移而改变。区块链可以为患者和提供者提供更安全和私密的数据访问，并允许他们在复杂的医疗情况下更好地协作。

区块链技术促进了智能合约，智能合约是一种计算机协议，旨在在没有第三方参与的情况下，以数字方式促进、验证或执行双方之间的合同谈判或履行。智能合约可以促进形式化合同，以简化患者对治疗的同意，患者对访问和发布PHI的授权，以及寻求访问患者数据的人员的身份验证和验证。患者隐私也得到了加强，因为区块链允许患者授权访问他们的记录，同时保持匿名，例如用于研究目的。患者还可以向区块链匿名发布医疗信息，这对于与第三方共享信息和用于研究目的也很有用。b区块链的属性，包括其加密技术、不变性和自主性，增强了用户身份验证和验证、访问控制以及HIT安全性和隐私性[18]。

在医疗保健部门，鉴于医疗保健数据泄露的数量不断增加，医疗信息系统中的健康记录系统的弹性至关重要[85]。区块链的分布式设计更能抵御恶意攻击，因为没有单点控制或故障。总的来说，这种增加的安全性和隐私可能会激励患者充分披露他们的病情，并通过促进更好的提供者反馈、咨询和患者决策，为患者赋权。

phr

PHR指患者拥有并可与第三方分享的有关个人健康(包括健康、发展和福利)的信息的表述[30.]。PHR以患者为导向，但可以与电子病历相结合。10%(7/70)的论文讨论了区块链在PHR中的应用[13，23，25，26，30.，64，78]。PHR的主要挑战包括与其他系统互操作性差、数据量大、数据过时、重复、缺乏标准化和碎片化。由于其分布式设计，经过许可的区块链很好地解决了这些挑战，它提供了一个分布式分类账，其中交易可以由多个经过身份验证的各方记录。由于其分散的设计，基于区块链的PHR可以通过连接多个医疗机构的分散患者数据，为患者提供分散健康记录的统一视图。此外，随着PHR根据患者的医疗状况和所接受的服务进行更新，保健提供者可以意识到患者状况的变化，并改变和修改治疗计划，即使更新可能发生在其他地方。这些功能可以提高提供者和患者之间的沟通效率，为患者提供负责其医疗保健决策所需的信息。在患者参与和授权方面，基于区块链的PHR可以为患者提供对其健康数据的控制，并促进提供者实时更新患者数据。

移动医疗和远程医疗

移动医疗、远程医疗平台、dps和psn也可以促进患者参与和授权。共有4%(3/70)的论文关注移动医疗，表明b区块链的分布式设计可以防止数据篡改并提供单点控制[22，31，51]。在恶意攻击期间可能发生数据篡改，并导致移动健康应用程序内的数据可靠性丧失[51]。在基于移动健康应用程序收集的数据自动对患者进行治疗而无需人为干预的情况下，防篡改系统至关重要。防篡改系统对于确保医疗决策基于准确的信息以防止对患者造成伤害也至关重要。区块链通过维护一个不断增长的事务记录列表，并将其划分为块，从而实现防篡改系统，并使用共识算法允许多方就公共状态达成一致。由于其分布式设计，区块链非常适合移动健康应用程序，因为它允许频繁更新。

共有3%(2/70)的论文[48，71提到了基于区块链的远程皮肤科和其他远程医疗平台。区块链通过以下方式增强远程医疗平台:(1)匿名化患者信息和访问;(2)分散控制，允许患者独立管理自己的数据和咨询;(3)为研究、教学或临床工作提供安全的全球电子病历，以共享和交换数据;(4)通过使用智能合约自动化发票处理来限制医疗保健欺诈;(五)取消调解员，降低行政管理费用;(6)通过ico进行融资(如DocCoin、PointNurse和Medical Chain)。以远程皮肤科平台DermaNet为例，区块链通过有效地共享有关皮肤病变化的信息，提高护理质量，并允许参与者相互信任，缩短了患者和提供者之间的虚拟距离[44]。在医疗保健提供者和患者之间建立信任有助于患者参与和授权。

dps和psn

离散长确认数据为医疗纠纷和医疗过失提供法律依据［58];1%(1/70)的论文讨论了区块链如何增强DPSs [58]。

目前的dps可能不可靠，因为人们可以篡改数据，降低患者信息的准确性。如果与第三方公证公司签约提供保存服务，个人信息可能会泄露，而且DPSs的可靠性和可用性难以保证[66]。

区块链提供了一个不可变的分布式事务分类账，它减少了上述与dps相关的挑战。基于区块链的dps提供了可靠和安全的数据存储解决方案，可以防止数据篡改并允许交易同步。去中心化使DPS更加安全，因为攻击者无法同时攻击所有节点。区块链的同步和一致性算法确保数据在每个节点的所有副本都是相同的，从而加强了信息安全和数据完整性。DPS能够匿名存储患者数据，从而在发生篡改或破坏时保护患者隐私。

共有1%(1/70)的论文关注于基于psn的医疗保健系统的安全系统的创建[54]。基于psn的医疗保健系统使用户能够共享医疗传感器收集的健康数据，用于疾病监测和控制以及远程医疗护理。由于其分布式设计，区块链加强了此类系统中事务和操作的同步，提高了健康信息的安全性、可靠性和准确性。这些功能有助于增强患者对其数据安全性和隐私性的信心，并促进医疗保健的参与和赋权。

卫生保健提供者的健康信息访问和使用

HIEs, RPM系统和医学图像共享平台

基于区块链的hit，如HIE、利用物联网(IoT)技术的RPM系统和医学图像共享系统，通过改善健康信息的访问和使用，为医疗保健提供者带来了好处。

HIE是指在医疗保健提供者和医疗机构之间电子传输患者健康信息和医疗数据的过程，以便为医疗保健提供者提供更好的诊断和患者治疗信息。HIE的潜在好处包括降低患者再入院率，避免用药错误，改善诊断，减少重复检测[20.]。然而，HIE系统面临着诸多挑战，如对患者隐私的威胁、信息安全威胁和漏洞、不同数据源的集成不良以及对集中数据存储的依赖[16]。此外，大多数HIE是为医疗保健提供者设计的，患者在访问家庭系统以外的医院时无法访问他们在HIE中的数据;9%(6/70)的论文讨论了区块链如何改善HIE系统，以促进提供者、患者和医院之间的健康记录共享[16，32，39，50，57，79]。这些论文表明，b区块链在分散交易验证、数据来源保险、数据共享和数据集成等方面的特点可能会解决HIE面临的挑战。例如，由于区块链技术利用分布式数据库来存储所有的事务，因此可以设计一个允许的区块链系统来连接来自不同临床站点的多个EHR数据库来进行信息交换[20.]。私有链只允许授权用户加入系统，智能合约管理所有交易。这些支持区块链的智能合约确保了数据的来源和不变性、去中心化、限制访问和患者记录的匿名性以及其他好处。

RPM使医疗保健提供者能够在临床环境之外使用传感器数据监测患者[12，41，62，66，75];7%(5/70)的论文探讨了区块链在RPM系统中的使用。随着RPM领域的扩展，人们开始关注医疗数据的高效和安全传输，因为数据来自不同的传感器，是黑客的有利可图的目标，而且必须符合医疗数据安全和隐私法规。此外，物联网启动的患者治疗事件必须被安全地记录下来，以显示患者的治疗情况和谁允许进行治疗的记录，以保护患者护理的完整性并保持事件的准确时间线。

这些论文提出了基于区块链的物联网技术的设计，以构建一个网络架构，以更好地管理来自远程传感器的数据，以应对这些挑战。例如，智能合约可以通过向患者和医生发送通知，同时维护谁发起这些活动的安全记录，从而支持实时患者监测和医疗干预[77]。基于区块链的物联网系统还可以让患者保持匿名，创建患者健康记录的永久数字痕迹，并通过高度分散的系统结构防止单点控制或故障。这些功能将使医疗服务提供者能够安全地访问患者的数据，更好地控制患者的病情。

共有3%(2/70)的论文关注基于区块链的跨域医学图像共享平台的开发[24，65]。过去，供应商之间的数码影像主要透过实体副本(例如光碟)共享[24]。为了解决与数字图像传输相关的问题，北美放射学会开发了图像共享网络，允许通过第三方交换中心进行数字图像传输。这引起了对数据存储集中化和中介机构参与医学图像交换过程的新关注[24]。区块链解决了这些问题，它将整个系统去中心化，消除了对中央中介的需求，创建了不可变的记录，简化了提供者之间的通信，并消除了第三方对受保护的健康信息的访问。这种方法满足可互操作卫生系统的许多标准，并可推广到其他情况[56]。

医疗保健研究

临床试验管理与卫生保健研究

在进行医学研究时，数据记录通常是可广泛获取的，但他们所指的病人是匿名的[84]。区块链改进了医疗保健研究实践，并通过复杂的加密技术在研究过程中支持患者数据匿名化。总共有9%(6/70)的论文专注于创建基于区块链的系统，该系统能够改善临床试验管理，增强患者对医疗保健研究的信任，影响收集、存储和跟踪患者知情同意等活动;提高数据完整性;在提供者之间共享临床数据[10，16，52，61，70，80]。这与临床研究人员相关的缺陷尤其相关，因为美国食品和药物管理局报告称，约10%的临床试验存在未经批准的表格和过时的同意文件等同意收集问题[10]。在BlockTrial [52]，区块链系统中的同意算法可以使临床研究利益相关者共享和更新患者同意表格并检索相关数据。此外，该系统可以使患者成为更积极和充分知情的研究伙伴[52]。区块链也可以在无需第三方合同研究机构确认的情况下，保证临床试验数据的准确性，从而降低临床试验成本[63]。

在医疗保健分析领域，区块链被用于隐私保护预测建模[47]以及用于乳腺肿瘤诊断的基于云的卫生资源共享模型[79]。在基于区块链的隐私保护建模中，删除服务器角色消除了单一控制点[47]。这种单点控制带来了各种安全风险，因为希望创建健康或基因组数据的通用模型的多个机构将不得不依赖于单一方。

区块链HIT实施挑战

如图所示表3尽管区块链在医疗保健方面有多种优势，但研究表明了各种缺点。这些限制指出了研究的开放领域;16%(11/70)的论文显示区块链技术具有增强安全和隐私的能力，但存在安全和隐私漏洞，访问控制机制薄弱[23，24，32-34，41，57，58，70，75，79]。例如，基于区块链的结构健康监测系统没有机制来保证放置在区块链上的数据的安全性，尽管区块链有望增强整个系统的安全性[75]。此外，研究表明，尽管几乎不可能更改和修改EMR系统中的区块链记录，但有可能篡改和破解智能合约[40]。

研究人员在16%(11/70)的论文中讨论了高计算能力和实现成本[12，23，25，29，47，48，52，57，61，76，79]。先前的研究表明，基于区块链的电子病历消耗了大量的计算能力，并且需要大量的时间来执行任务[29]。使用以太坊区块链技术的基于区块链的临床试验平台也很昂贵[52]。

研究人员在7%(5/70)的论文中提出了对冗长的响应和事务处理时间的担忧[12，32，36，41，57]。例如，区块链RPM系统依赖于基于传感器的数据，这些数据必须积累、处理并添加到区块链中，这可能会导致延迟[41]。

7%(5/70)的论文提出了患者和提供者对区块链采用的潜在阻力[11，24，32，48，70]。公众对区块链技术的看法可能会阻碍基于区块链的电子病历的成功实施，因为区块链的诞生以及与黑市中加密货币等基于区块链的技术的负面使用有关[11]。

尽管研究人员已经指出，基于区块链的电子健康(eHealth)结构可以解决现有电子健康结构的不兼容性[21，22，26，27，30.，55]，新的区块链卫生系统可能与卫生保健遗留系统不兼容[13，48，52，61，76]。因此，需要更多的研究来研究解决遗留系统和区块链系统之间互操作性的方法。

共有6%(4/70)的论文指出了b区块链共识算法的相关问题[33，36，51，75]。例如，在对等节点数量有限的小型网络中，如果超过三分之一的对等节点同时离线，则可以禁用实用拜占庭容错算法，该算法旨在防止恶意节点导致的灾难性系统故障。因此，增加对等体的数量，防止恶意对等体占用整个系统是非常重要的。

将参与者与其数字身份联系起来是主要关注的问题[10，13，25]。保证区块链信息者的身份和真实性并不是万无一失的，无论信息者是病人、医生还是与病人相连的传感器。虽然区块链技术有助于防止数据块欺诈，但要确保只有真实的举报人才能访问健康记录并防止对区块链的攻击是一项挑战[55]。尽管区块链展示了保护患者隐私的潜力，但还需要对安全性、隐私性和用户身份验证进行进一步测试。

另一个制约因素是数据存储的限制，在4%(3/70)的研究中讨论过[23，25，60]。涉众受到可以存储在bb0中的数据量的限制。此外，欧洲《通用数据保护条例》(GDPR)第17条“删除权”等立法赋予公民要求修改和删除个人数据的权利，考虑到记录在bbb上的数据的永久性，这是很困难的[19]。

讨论

主要研究结果

我们介绍了区块链技术在病人护理方面的研究现状。我们确定了3个主要研究类别:数据隐私和安全、互操作性和医疗保健结果。我们重点介绍了利用区块链技术的医疗保健应用程序。这些医疗保健应用包括MIMS (EHR和EMR)、PHRs、移动医疗和远程医疗、dps和社交网络、HIEs、远程监控系统和医学研究系统。这些应用程序可以改善患者的参与和授权，改善医疗保健提供者对信息的获取，并加强医疗保健信息在医学研究中的使用。然而，存在一些挑战和实现障碍，例如安全和隐私漏洞、用户抵制、高计算能力和实现成本、低效的共识算法以及将区块链与现有HIT集成的挑战。尽管区块链具有颠覆性的潜力，但在开始任何大规模的区块链实现之前，进一步检查和了解区块链的局限性并考虑可用的替代方案是很重要的。

未来的发展方向

以下是一些在文献中受到最少关注的挑战。因此，研究人员应重点调查以下研究问题。

1. 如何改进区块链与现有HIT基础设施的互操作性和兼容性?
2. 如何解决区块链存储限制?
3. 如何促进区块链的采用?
4. 为了颠覆医疗保健，应该进行哪些区块链HIT研究?

改进区块链与现有HIT基础设施的互操作性和兼容性

组织需要了解如何将其HIT区块链连接到兼容的区块链、不兼容的区块链或非区块链平台。研究应侧重于确定有效的集成治理模型和新的互操作性和数据标准，并探索性能优化方法。研究人员还应该探索医疗保健系统集成方法的可行性，例如交叉认证(用于兼容的区块链)、oracle(将外部数据传输到区块链以供链上使用)或应用程序编程接口(用于不兼容的区块链)。使用开放标准(如Health Level 7和Fast Healthcare Interoperability Resources)的翻译器的可行性开放EHR或将专有系统连接到区块链HIT的等效本体是一个开放的研究领域[13]。不同涉众创建的筒仓呈现出复杂性和互操作性方面的挑战，应该进行调查。需要了解b区块链互操作性的法律和监管含义，因为安全和隐私问题是相关的问题。

解决区块链存储限制

HIT的研究人员开始意识到区块链上数据存储的技术限制，研究人员开始探索符合GDPR的替代方法。建议包括在区块链上记录元数据，如地址、散列值和时间戳，同时将PHI存储在链外的其他地方，如云或医院服务器上[23]。分割存储可能会降低系统性能。未来的研究应该确定可行的方法来优化在区块链上和区块链外分离数据存储的实现的成本、性能和效率。

推动区块链的采用

公众对区块链应用程序(如加密货币)的负面看法助长了用户的抵制[11]。从金融科技领域吸取的经验教训表明，当这些应用程序与用户的价值体系保持一致时，用户就会有动力采用加密货币[86]。为了支持这一观点，新生的HIT研究表明，患者对基于区块链的HIE机制的隐私保护、协调和信息交换持积极态度[32]。由于利益相关者不了解区块链技术，也可能出现用户抵制。研究人员可以探索有影响力的医疗保健参与者的行业联盟如何共同努力，教育利益相关者，并说明概念的证明可能会增加网络效应并刺激采用。进一步的研究还可以探索是什么激励利益相关者共同努力采用区块链并找到共同的解决方案。b区块链HIT创业生态系统在刺激用户采用方面的作用也是一个相关的研究领域。研究人员还可以探索如何消除由立法(如1996年《健康保险流通与责任法案》(HIPAA)和GDPR)造成的法律和监管限制所带来的采用障碍，这些立法没有考虑b区块链技术处理数据隐私和安全的独特方式。考虑应该存储在链上和链下的内容对于HIPAA和GDPR的合规性和采用非常重要。

寻求颠覆医疗保健的研究机会

HIT的研究人员目前专注于改善医疗保健应用，但研究人员仍有空间探索b区块链HIT的颠覆性潜力。大多数HIT研究都集中在HIT应用程序中智能合约的使用上。值得注意的是，智能合约是去中心化自治组织(dao)和去中心化应用程序和服务(D-APPs)的基石。dao和D-APPs有可能促进新型dao在器官和献血、电子处方、实验室和其他诊断服务等领域扰乱患者护理。

限制

本综述并未关注区块链在患者护理之外的医疗行业中的使用，例如在医疗保险市场、制药行业供应链或医疗保健提供者资格认证过程中，区块链被提议重塑这些行业。2019冠状病毒病大流行暴露了许多高价值的用例，在这些用例中，支持区块链的技术可以满足不断变化的社会需求，并支持对中断的加速响应，例如供应链管理，将医疗机构与必要医疗用品的可信来源连接起来，跟踪和监控药物的来源以及从药房到患者管理的过程，核实在医院志愿服务的临床医生和卫生保健专业人员的证书，以减轻劳动力需求。进一步审查可以探讨区块链在这些领域的研究，作为大流行应对工作的一部分。

与前期工作比较

先前的审查包括概念论文、行业报告和实证研究，主要侧重于确定用例和相关挑战[1-3.，6，87-89]。为了确定研究的现状，本综述仅关注区块链在患者护理中的应用的实证研究。先前的综述包括截至2018年的研究[1-3.，6，87-89]。在本次综述中，纳入的70项实证研究中，有58项发表于2018年和2019年。我们通过描述区块链HIT研究如何随着时间的推移(从2016年到2019年)来进一步区分这篇综述。

我们以Agbo等人对b区块链HIT文献进行的系统综述为基础[6]，在重点、纳入标准、结果和研究议程方面有所不同。具体来说，Agbo等[6]确定了用于患者护理的4100个应用程序:电子病历(我们将其扩展到包括电子病历和PHRs);研究;RPM;健康分析，我们进一步将其分解为预测分析和分类建模。这篇综述更新了Agbo等人在研究中报道的b区块链HIT应用[6]通过确定关注患者护理的b区块链HIT研究的另外5个离散类别:HIEs、医学图像共享、移动医疗和远程医疗、psn和dps。Agbo等[6]确定了实施b区块链HIT应用时面临的五大挑战:互操作性、安全性和隐私性、可扩展性、速度和患者参与。在我们的综述中发现的挑战，但没有包括在Agbo等人的研究中[6包括计算能力和实施成本、实施过程中的用户阻力、共识算法效率低下、将患者与其数字身份联系起来的困难以及数据存储限制。为了验证我们的搜索词，我们使用Agbo等人提供的搜索词对文献进行了另一种搜索[6]。然而，与Agbo等人的搜索词相比，我们开发的搜索词提供了与我们的目的更相关的结果[6]。

结论

我们介绍了使用区块链技术的研究现状，重点是患者护理。尽管区块链在颠覆医疗保健方面具有巨大的潜力，但大多数想法还处于起步阶段。51%的研究集中在医疗信息系统，如EHR和EMR, 53%的研究集中在数据安全和隐私问题上，这篇综述表明，HIT的研究主要集中在使用区块链技术来解决HIT当前面临的挑战。未来的研究可以关注区块链如何通过创建新的分散组织、应用程序和服务来颠覆患者护理，并帮助克服covid -19后医疗保健服务中的挑战。