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作为一种分布式技术,区块链已经引起了医疗行业利益相关者越来越多的关注。尽管以前的研究从技术、商业或患者护理的角度分析了血脑屏障0的应用,但很少有研究关注血脑屏障1在医疗保健中的实际用例场景。特别是新冠肺炎疫情的爆发,为区块链在医疗实践中的应用带来了一些新的思路。
本文旨在提供一个系统的回顾,目前和预期的区块链技术在卫生保健的使用,以及未来的研究方向。除了区块链的框架结构和应用场景外,还讨论了它与医疗保健领域其他新兴技术的集成。
我们搜索了PubMed、EMBASE、Scopus、IEEE和施普林格等数据库,使用了与区块链和医疗保健相关的词汇组合。然后将可能相关的论文进行比较,以确定它们的相关性,并独立审查是否纳入。通过文献综述,我们总结了使用区块链技术的主要医疗场景。
我们总共找到了1647项相关研究,其中60项是本综述中包含的独特研究。这些研究报告了区块链的各种用途,它们的重点不同。根据区块链的不同技术特点和应用场景,我们从技术分类的角度总结了一些与区块链密切相关的医疗场景。此外,还提到了潜在的挑战,包括隐私的保密性、系统的效率、安全问题和监管政策。
区块链技术可以以去中心化、防篡改、透明和安全的方式改善卫生保健服务。随着这项技术的发展及其与其他新兴技术的结合,区块链有可能带来长期利益。区块链不仅是一种保护电子健康记录的机制,而且还提供了一种强大的工具,使用户能够控制自己的健康数据,建立可靠的健康数据历史并确定医疗责任。
随着医疗信息化的发展,可用的卫生保健数据正以极快的速度增长。医疗信息的共享与利用,在优化医疗资源配置、辅助临床决策、医疗质量监测、精准医疗、疾病风险评估与预测等方面发挥了重要作用[
尽管以前的研究从技术、商业或患者护理的角度分析了区块链的应用,但很少有研究关注它在医疗保健中的实际用例场景。特别是新冠肺炎疫情的爆发,为区块链在医疗实践中的应用带来了一些思路。因此,本文旨在对区块链技术在卫生保健中的应用进行系统综述。本文在总结区块链的基本原理和框架的基础上,重点介绍了区块链的不同特点以及区块链在临床中的应用。并讨论了与其他技术的集成,为今后的研究提供参考。为此,我们首先从理论的角度描述框架并进行具体的技术分析。然后,我们总结了区块链在医疗场景中的应用,并从实际角度根据区块链的特点将其分为三个部分。此外,我们总结了区块链在抗击COVID-19大流行中的使用案例,包括传染病预防、位置共享和接触者追踪以及注射药物供应链。最后,我们探讨了区块链与新技术的集成,并强调了一些相关的挑战。通过描绘医疗保健中相互关联的生态系统蓝图,我们旨在为医疗行业的工程师和决策者提供一些思考。
采用叙述方法的系统回顾设计对现有证据进行分析。更准确地说,采用了一种审查方法,形成了区块链技术在保健领域应用的概念。
我们于2021年5月10日进行了全面的文献搜索。在医学图书馆信息专家的协助下,搜索了以下电子数据库:PubMed、EMBASE、Scopus、IEEE和施普林格。该审查仅限于2016年至2021年期间发表的英文文章,这些文章的摘要是可用的。选择这个时间段是基于这一时期信息技术的巨大进步。审查还局限于对保健领域中区块链技术的研究。最初使用的搜索词如下:(区块链)或(分布式账本技术)或(智能合约)和(医疗保健)。在审查了通过这些搜索词确定的文献之后,我们添加了搜索词“健康数据”、“临床”、“生物医学研究”、“供应链”、“药物安全”和“健康监测”,以捕获在初始搜索期间检索到的文章的引用中发现的相关研究(
使用的数据库和搜索词,以及每个词找到的引用数量(N=1647)。
数据库 | 搜索条件 | 检索到的引用数量 |
PubMed (MEDLINE) | (((区块链)OR(分布式账本技术)OR(智能合约))AND(医疗保健) | 232 |
Embase | ((区块链或分布式账本技术)和保健)。 | 185 |
斯高帕斯 | (TITLE-ABS-KEY(区块和链)和TITLE-ABS-KEY(卫生和保健)) | 259 |
IEEE | ((“所有元数据”:区块链或分布式账本技术)和“所有元数据”:医疗保健) | 295 |
施普林格 | 和在、保健和保健以及"分布式账本技术"和(区块链) | 676 |
总共有1647个搜索结果通过标题或摘要进行了相关性筛选,剩下60篇文章得到了完整的审查和总结。我们的入选标准如下:(1)证明区块链技术有效性的应用研究,包括数据保存和共享、医疗保险和供应链、临床和生物医学研究、药物安全、医学教育、电子处方防伪、可穿戴设备和流行病预防;(2)发表在科学期刊上的英语语言研究;(3)可获得全文的研究;(4)完成学业。审查不受研究地点的限制,任何用英语撰写的国际研究都有资格。我们的排除标准是描述区块链设计过程的论文、书籍或书籍章节、信件、统计评论、论文、社论和研究协议。
研究选择包括四个步骤。首先,三位作者(XY、JZ和HW)独立筛选了与系统综述相关的所有标题和摘要(N=1647)。其次,所有相关文章的摘要均由5位作者(PL、SL、TH、YD和ZD)鉴定。第三,获取符合条件的出版物全文,由两位作者(XY和LL)根据纳入和排除标准进行筛选。如果在决策中有不同意见,在ZY的支持下,对有争议的文件进行讨论,直到达成共识。第四,检查原始搜索中确定的所有纳入论文的参考文献列表和系统概述,以确定其他符合我们的纳入标准的出版物。
在审查标题和摘要后,检索出1647份可能相关的文件,其中60份在全文审查后符合纳入标准(
概述评审过程的PRISMA(系统评审和元分析的首选报告项目)流程图。
虽然传统数据库可以内置冗余,但它们并没有在每个节点上复制的优势[
区块链及其相关应用的特点。
特征 | 描述 | 相关应用程序 |
权力下放 | 全网没有集中的管理组织,而是分布式的端到端网络结构[ |
健康数据的保存和授权;健康数据的保存和授权 |
自治 | 使用基于共识的规范和协议,使所有节点在不受信任的环境中自由和安全地交换数据[ |
医疗保险;健康状况监测和跟踪(可穿戴设备) |
信誉 | 采用非对称加密技术加密交易数据,并借助工作量证明机制,确保数据在理论上不易被篡改[ |
假药管制;电子处方防伪;学生成绩的数字账簿 |
透明度 | 全网所有交易记录公开透明,打破信息不对称[ |
供应链;临床试验;生物医学研究 |
区块链的架构和结构可分为六层(
区块链的框架结构和分类。DPOS:委托股权证明;PBFT:实用拜占庭容错;POS:股权证明;POW:工作证明。
一般来说,区块链可以分为公共链、联盟链和私有链,如
区块链的分类[
财产 | 公共区块链 | 财团区块链 | 私人区块链 |
共识的决心 | 所有矿工 | 选定的节点集 | 一个组织 |
读权限 | 公共 | 是公开的还是限制的 | 是公开的还是限制的 |
不变性 | 几乎不可能被篡改 | 可能会干扰 | 可能会干扰 |
效率 | 低 | 高 | 高 |
共识的过程 | 无许可 | 许可 | 许可 |
区块链技术可以使用密码学来编程和操作由数据加密和自动化脚本代码组成的智能合约,还提供分布式基础设施和经济激励[
区块链的医疗应用场景及相关研究细节(N=60)。
根据技术特点应用 |
许多研究 | 参考文献 | ||
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健康数据的保存 | 10 | 金等人[ |
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医疗数据共享 | 8 | 夏等人[ |
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医疗保险 | 1 | 周等[ |
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运行状况监测和跟踪 | 3. | 布罗根等人[ |
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医药管理局 | 8 | 毛等人[ |
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电子处方防伪 | 2 | Aldughayfiq等人[ |
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预防和控制流行病 | 10 | Raghavendra等人[ |
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医学教育 | 3. | 维德等人[ |
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临床试验 | 7 | Benchoufi等人[ |
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生物医学研究 | 8 | 金等人[ |
随着个体健康信息的大量积累,需要一种可靠的存储和共享方法来保证患者隐私信息的安全。现有的医疗数据管理系统一般是基于一组集中式服务器,构建一个大型站点系统或集中式关系数据库系统。区块链是一个基于点对点网络和共识算法的开放式分布式账本,在解决这些问题上具有天然的优势。
随着医疗保健服务专业化程度的提高和患者流动性的提高,在多个医院或诊所获得医疗保健服务对诊断和治疗已变得非常普遍,特别是对慢性疾病患者而言。基于区块链,Dubovitskaya等[
传统病历存放在各医院的中央数据库中,导致医疗领域出现“信息孤岛”现象[
在医疗保险领域,保险过程涉及患者、医疗机构和保险服务提供者;然而,他们之间的信息交换速度很慢。基于区块链,可以简化流程。周等[
区块链医疗保险。
慢性疾病是全世界发病率和死亡率的主要原因。2014年,美国心血管疾病等传统慢性疾病的治疗费用为5,550亿美元,预计到2035年将增至1.1万亿美元。随着可穿戴设备、智能手机、云、无线系统的广泛发展,这些设备的集成可以应用于慢性病患者的健康状况跟踪。通过使用基于区块链的传输和存储机制,可以更准确、更及时地将健康信息上传到云端[
社会公共卫生管理涉及疾病预防控制、药品管理、健康档案认证、医疗保险等多个方面。由于缺乏信息交换,这个过程往往变得效率低下。基于区块链的可追溯性、不可变性等特点,可以将其应用于简化保险、药品管理、防伪电子处方、控制大流行发行等流程。
美国公共利益中心估计,今年全球假药销售额可能超过750亿美元,在过去5年内增长了90%。根据世界卫生组织的数据,世界上10%的药品是假药,其中30%在发展中国家发现。这些假药由于剂量和纯度不合格,对人们的身心健康构成巨大威胁[
由于药品生产的特殊性,使用区块链防伪技术可以有效保证药品的合法性和真实性[
区块链在药物循环中的主要功能可以概括如下:(1)在一个不可变的数字账本中跟踪和追踪制药原料和成品,(2)通过允许参与者验证其真实性,为假药提供更大的透明度,(3)将防伪设备集成到物联网中并提供更好的认证,(4)作为一种底层技术,增强药品供应链中不同参与者之间的信息交换[
随着互联网医疗的不断发展,网上咨询平台的建立为咨询需求提供了便利。目前,个人可以通过网络平台进行医疗咨询,从认证的网络药店购买药品,并在同一城市提供药物递送等服务[
电子处方防伪结构。FDA:美国食品和药物管理局。
2019冠状病毒病在2020年期间在全球迅速传播,这引起了人们对预防和控制流行病方法的大量关注。科学家们正在努力寻找抗击COVID-19的模型。区块链技术有几个潜在的使用情况,可帮助应对当前的大流行危机。区块链可用于简化疫苗和药物的临床试验过程,提高公众认识,透明地跟踪捐款和筹资活动,并充当可靠的数据跟踪器。与传统的供应信息管理相比,区块链智能合约可以保证节点之间的权利义务和合同执行的判断[
医学教育和研究是有希望的领域,引进血脑屏障0可能带来益处。根据区块链系统,可方便地将研究的不同阶段的报告和程序、测试结果、医学教育的大会和课程出席率等资料存档,并以数字方式证明所取得的能力[
医学教育在不断变化,必须适应生物医学科学的进步、学习理论的改进、新的监管政策、技术创新以及努力使保健专业人员达到最高水平的能力。医学教育中的区块链技术有潜力帮助解决学术管理人员、教师、学习者和机构目前面临的许多挑战。由于医学教育是一个终身学习的过程,区块链框架和学习者与教师之间可衡量的公共交流允许内容的传递、关于教学设计的反馈、学习者的评估、能力评估和认证。
基于区块链的教育成果记录、信用和评估结构可能是教育工作者跟踪其学术和系统成就创造的价值的有力方式。在医学院,区块链可用于存储和跟踪学生在一系列不同临床环境中获得的分数和能力。然后,医生可以决定是否愿意分享这些信息,以便更容易地颁发经过核实的证书和文凭,并使整个过程更具成本效益和防篡改性[
临床试验中数据的完整性至关重要;但是,目前的数据管理流程过于复杂,劳动强度高。通过将区块链技术应用于医学研究,数据可以具有时间戳和透明度[
生物医学数据共享一直是科学发展的基石。在科学的开放世界中,为了获得有意义的结果,不可避免地要从不同来源的数据中共享、访问、分析和学习[
肿瘤和其他疾病的个性化医疗最近的大多数方法都依赖于各种数据类型,包括多种类型的基因组、转录组、microRNA、蛋白质组、抗原、成像、生理和其他数据。研究机构可以使用存储在区块链中的DNA数据来执行高级搜索,为潜在的基因组研究找到感兴趣的主题。然而,生物医学数据通常是个人的、私密的和敏感的,因此应该谨慎对待。目前有一些类似的建议帮助学术界保护数据。第一个是由全球基因组学和健康联盟开发的癌症基因信托基金,第二个是CrypDist项目。两个项目都具有相似的特性,其中汇总数据(如体细胞癌症变异数据)保存并分布在区块链系统中[
目前,不可持续的医疗费用、人口老龄化、改善获得医疗服务的需求以及精准医疗的增长,这些因素结合在一起,为通过区块链和数字卫生进行颠覆性创新点燃了理想的平台[
区块链与新兴技术的融合。
新兴技术 | 结合区块链 | 区块链的作用 | 参考 |
人工智能一个 | 疾病诊断和预测、医学图像辅助阅读、智能设备、新药研究、健康管理和基因测序 | 区块链为人工智能培训、临床试验和监管目的的卫生数据结构标准化提供了一个天然的基础。因此,基于区块链的人工智能可以加速确定孤儿病的表型特异性结果,提高少数种族的代表性,减少性别不平等 | [ |
云计算 | 支持卫生保健领域利益攸关方之间的沟通和数据共享 | 基于区块链和云计算,构建疾病演化预测模型,在涉及个人信息的重大传染病和肿瘤的防控中发挥作用 | [ |
大数据 | 提供大量实时数据,以减少健康风险和优化结果 | 大数据通过区块链存储和共享,避免了集中存储容易丢失和被攻击的缺陷 | [ |
可穿戴设备 | 以亲密和及时的方式收集个人数据,远程医疗的健康数据来源 | 区块链允许持续的个体监测,并需要对生理信号进行健壮、快速、实时的分析,以避免在集中系统中存储大量数据 | [ |
物联网 | 药品、器械和可穿戴设备的供应链和追踪 | 通过区块链技术跟踪物联网中药品和医疗器械的来源和使用,确保真实性和可靠性 | [ |
5克 | 提高医疗信息共享速度 | 5G环境下医疗数据的分布式处理采用区块链技术,只有获得多方权限才能实现访问和使用 | [ |
一个人工智能:人工智能。
所示
此外,云计算是一种通过最小化成本和基础设施提供不同服务的新技术,可与区块链系统一起使用,以支持医疗保健领域利益相关者之间的通信和共享数据[
此外,大数据可以从不同的来源产生,如可穿戴设备、电子病历、磁共振成像和CT成像。通过整合关于疾病多种特征的信息,大数据提供了大量实时数据,以减少健康风险和优化健康结果[
基于区块链和新兴技术的集成优势。人工智能:人工智能;物联网:物联网。
这篇叙事文献综述的结果表明区块链是一种创新技术,在卫生保健领域具有巨大的潜力。先前的回顾包括概念性论文、行业报告和主要关注技术、业务或患者护理的实证研究。在本文中,我们演示了区块链在管理医疗数据、确认供应链的可追溯性以及在防伪电子处方和临床或生物医学研究方面的使用。我们还展示了区块链在新冠肺炎疫情中发挥的重要作用,为今后重大传染病的预防提供参考。探索新技术与区块链的整合与应用,试图描绘出医疗保健领域互联生态系统的蓝图。
从实践的角度来看,EMR交换的应用显得较为成熟。例如,在10项研究中,有一些相关的系统,如ACTION-EHR [
然而,在将bbb - 0应用于卫生保健时也发现了一些问题。首先是互操作性问题。当遇到需要合作的问题时,区块链服务提供商和用户需要无缝连接;然而,不同院校之间的标准并不统一。各国对区块链的监管模式仍存在较大差异。在欧盟,个别国家可能愿意在公共计划中使用区块链技术,但尚不清楚区块链项目如何满足《欧盟一般数据保护条例》的隐私标准[
由于多重限制,必须谨慎解释这一审查的结果。首先,本次范围审查的结果主要针对卫生保健实体,并不适用于其他领域,如商业和营销。其次,出于实际原因,搜索策略仅限于用英语报道的研究,这可能忽略了用英语以外语言报道的其他研究的其他好处和威胁。第三,由于区块链在医疗领域的应用场景非常广泛,我们无法详细演示原则和框架的每一个方面。
随着新技术的不断改进和发展,区块链可能与金融部门和卫生工业的当代发展日益紧密地结合在一起。由于每个国家和地区对该技术的态度不同,我们需要根据具体情况对区块链进行深入的探索和研究。在医疗应用领域,很多创业公司都在积极探索和推动区块链在交易后结算、智能合约、供应链、身份认证等领域的发展。从理论角度看,基于区块链的智能医疗环境下增强信任的理论基础已经建立。未来,数字货币的发行将改变传统的经济交易模式,区块链的引入将重塑价值交换体系,增加信任和隐私,高效完成经济交易和医疗记录[
人工智能
计算机断层扫描
心电图
电子健康记录
电子医疗记录
物联网
星际文件系统
系统审查和元分析的首选报告项目
本研究得到国家自然科学基金(81974355)、湖北省重大技术创新项目(2016-176)和“建立国家智能医疗临床研究中心”(建立国家级创新平台培育计划,02.07.20030019)资助。我们非常感谢匿名审稿人的见解深刻的评论,大大改进了这个手稿。
YX, JZ和HW是本文的共同第一作者。LL和ZY是本文的通讯作者。
没有宣布。