区块链技术在医疗卫生行业的应用

| 编者按

2017年比特币的暴涨推动了区块链的高速发展。预测表明，近五年内区块链技术实现的自动化每年可以为金融服务业节约150～200亿美元。因此，IBM、Microsoft和Accenture等公司都成立了专门机构，开发基于区块链的技术应用。现在，区块链技术也扩展到了医疗卫生领域。

区块链(block chain)也称为分布式账本技术，利用点对点的分布式网络，建立公共的数字化帐目，由网络参与者共同拥有，并通过去中心化和去信任的方式集体维护并自动验证数据库的安全。账本的内容就是以区块链形式存储的数据，网络中的所有事项都用加密的区块表示，每个区块中都记录着一定时间内的所有信息交流数据，区块按顺序连接成链条，随着时间的推移和信息的增长不断延长。

2017年比特币的暴涨推动了区块链的高速发展，从2016年到2017年，阿里巴巴先后将区块链技术应用于支付宝爱心捐赠平台，然后又延展到互助保险的应用；与众企业合作开发“法链”，将使中国法院能够大规模地采用数字证据邮件；与普华永道展开合作，宣布将应用“区块链”等新技术共同打造透明可追溯的跨境食品供应链；与江苏常州市合作推出——“医联体+区块链”试点项目。

美国卫生信息技术协调办公室于2016年组织专家进行头脑风暴，开始探索区块链在医疗卫生中的应用。在区块链中储存全部医疗记录仍存在很多障碍，涉及隐私权、监管需求、数据储存和发布方面的技术障碍等。因此，目前大多只是应用于数据的验证、审计和授权。

1区块链在医疗卫生行业的应用

将区块链技术应用于生物医学和医疗卫生，其优势主要包括：去中心化的管理、不可更改的跟踪审核、数据溯源、可靠易用、隐私安全等。

例如，荷兰数据安全公司Guardtime与爱莎尼亚政府合作，开发用于验证病人身份的区块链系统。基于区块链对系统中的每个人进行身份标识，并与其各自的电子健康数据(EHR)相连接，对EHR做出的更新也会注册在区块链中，使得EHR中包含有不可改变的审计记录，不能被恶意修改。此外，对传统数据库的更新也可以加上时间戳并加密保存在区块中，利用这种不可改变的数据日志，还可保存现有的医疗数据库信息状态。该系统能确保每一次数据修改都是经得起审核的，有助于避免医疗记录产生安全性风险，例如，最近美国退伍军人管理局日程安排欺诈事件暴露的数据完整性问题，对起搏器等可植入医疗设备进行数据操纵的风险。

麻省理工学院媒体实验室和哈佛医学院贝斯以色列女执事医疗中心合作开发的MedRec，用去中心化的方法进行医疗数据管理，包括访问许可、授权及数据共享。利用区块链技术，可建立自动化程度更高的数据共享模式，病人能够决定允许谁使用他们的医疗数据，即使数据并非储存在区块链中，该许可也能在区块链上进行共享。区块链中只保存授权许可、数据储存位置和审计日志，具体的医疗信息仍保留在EHR系统中，真正实现互操作还需要额外的软件。MedRec项目已经进行了概念测试，结果表明，应用区块链快速、安全地进行数据访问，对生物医疗和研究大有助益。现在，正在添加更多的数据类型、数据提供者和用户，扩大项目规模。

但是，除上述案例外，大多数区块链应用仍处于概念阶段。在医疗卫生行业，基于区块链开发的供应链管理软件可以保证药物成分的透明度、跟踪药品的分发过程、确保处方的真实性。某些应用已经获得商业关注，尤其是有些法规(如药物供应链安全法案)要求必需对药物的交易过程进行跟踪和记录。

与处理贸易结算类似，区块链也能用于保单付款和验证，增加效率和安全性。例如，在医疗供应商和保险供应商共享的区块链中储存加密的病人身份认证信息、医疗保险信息和医疗服务帐单，实现几乎实时的自动化保单处理、资格验证和预授权。

2区块链的技术限制

与传统的数据储存方式相比，尽管区块链能够保证数据的透明度和权威性，但仍存在一些潜在风险，如公共账目中个人身份数据的保护、区块链规模的放大、成本效益以及黑客攻击等，对区块链技术在医疗卫生信息系统中的快速普及造成了很多困难。首先，虽然区块链中的数据可以剥离身份信息并加密，但通过对整个数据集进行分布式访问和分析，仍有可能重新识别身份。其次，作为一个完全的分布式系统，需要解决在速度和可扩展性上可能存在的瓶颈，在目前较小规模的区块链应用中已经提出了这方面的问题。假定所有区块都储存在各个客户节点上，以比特币区块链系统为例，2016年末，完整的比特币分类帐目数据总量约为101GB；比特币网络事务验证的最大速率约7个/秒，也限制了大规模区块链网络的通量。此外，对这类大规模数据平台进行成本效益评估时，仍需要考虑硬件设备、软件实现和支持维护的费用，以确定该技术的投资回报。最后，区块链网络可能会受到“51%攻击”的威胁，即整个网络中的恶意节点数目多于诚实节点数目，占据优势地位时，网络可能会被恶意攻击者接管。

总而言之，区块链技术提供了一个平台，但在医疗卫生或者其它产业部署大规模应用前，仍需对其安全性、可扩展性和成本效益进行进一步研究。

区块链技术应用仍在不断演变之中，一个消除了中介的分布式系统无疑有着巨大的潜力，重新解构现有的医疗体系和研究过程。在医疗卫生事业中，其应用范围和使用方法还将不断扩大。

参考文献:

1.Tsung-Ting Kuo et al. Blockchain distributed ledger technologies forbiomedical and health care applications. J Am Med Inform Assoc., 2017, 24(6):1211–1220

2.Angraal et al. Blockchain Technology: Applications in Health Care.CircCardiovascQual Outcomes. 2017,10(9),pii: e003800

责任编辑：雷蓉

作者简介

蔡晓辉，生物信息学博士，副研究员，上海生物信息技术研究中心生命科学数据中心副主管。