區塊鏈技術在醫療衛生領域的應用現狀及發展趨勢

楊莉媛 杜 棟

(內蒙古醫科大學衛生管理學院 呼和浩特 010110)(內蒙古電力集團蒙電信息通信產業有限責任公司 呼和浩特 010000)

1 引言

2018年7月長春長生生物疫苗問題引起熱議。李克強總理就疫苗事件作出批示：“此次疫苗事件突破人的道德底線，必須給全國人民一個明明白白的交代”。近年我國疫苗事件頻發，違法違規亂像觸目驚心，重大案件甚至一年數起。疫苗事關國計民生和人民生命健康，卻成為部分不法分子牟取暴利的工具。對此需重新審視我國醫藥監管體制和疫苗產業的深層次問題。追溯體系是有效監管的前提和基礎，業內對于建立醫藥追溯體系的意愿越來越強烈。完善該體系需要建立統一的技術標準，區塊鏈技術是很好的解決方案。

隨著全球科技革命浪潮的興起，創新被認為是驅動科技進步的第一動力。McKinsey認為區塊鏈技術是在大型機、PC、互聯網之后計算模式的顛覆式創新[1]。在全球范圍內世界主要經濟體已經開始關注區塊鏈技術的發展并進行了相應研究和探索。從國家戰略層面國務院在《“十三五”國家信息化規劃》中將區塊鏈技術列為戰略性技術。政府和監管機構紛紛對區塊鏈發聲，其中包括英國政府、聯合國社會發展部、中國人民銀行、美國證券交易所等。從企業層面行業龍頭與初創企業聚焦區塊鏈領域，掀起新一波創新、創業浪潮。納斯達克、花旗銀行等金融界的巨頭也競相步入實驗室探索研究區塊鏈技術在多個場景中實踐應用。大學、科研機構等也密切關注區塊鏈技術的發展。在醫療衛生領域電子檔案已逐步取代傳統體檢報告、原始病歷等紙質資料，信息化、數字化提供了巨大便利的同時產生一些新的問題和挑戰，如數據安全、信息孤島等。在藥品生產、流通以及使用各個環節中存在供應鏈跨度大、缺乏透明度、非法活動調查問責難等問題。區塊鏈技術的突破性進展為解決這些問題提供可能。本文首先介紹區塊鏈技術概念及特征，在分析該技術在醫療領域研究和應用的基礎上提出存在的問題與挑戰及未來發展趨勢。

2 區塊鏈概念及特征

2.1 概念

2008年Satoshi Nakamoto在比特幣論壇上發表主題演講“比特幣：一種點對點的電子現金系統”，區塊鏈技術被首次提及[2]。區塊鏈技術是構建在點對點網絡上，利用鏈式數據結構來驗證與存儲數據，利用分布式節點共識算法來生成和更新數據，利用密碼學的方式保證數據傳輸和訪問安全，利用由自動化腳本代碼組成的智能合約來編程和操作數據的一種全新的分布式基礎架構與計算范式。區塊鏈技術發展在國家主權范疇下必須有法律的監管，以完善與改進現有架構為出發點，以規則與共識為核心，基于分布式賬本，實現不同參與者的互相認同，最終形成共有價值的流通、交付、增值及分享，建立主權區塊鏈。

2.2 特征

相比傳統數據存儲處理模式，區塊鏈技術具有以下特征[3]: (1)去中心化。不同節點間的權利和義務是均等的，整體網絡架構中沒有中心化的機構或硬件，若需通過非法手段實現數據篡改至少要控制一半以上節點。(2)去信任。交易的達成有賴于相互信任。在區塊鏈中任何一項交易記錄都會自動迅速復制到每個節點的賬本上，只要有超過一半節點的認同交易就會成功。省去了第3方中介的驗證環節，有效降低信任成本。(3)完整性和匿名性。在區塊鏈中各方交易數據都是公開透明的，數據從產生到結束都會在供應鏈條上形成一個完整的信息流，有效實現數據的全流程監督，包括數據回溯等工作。此外區塊鏈技術還有很多加密算法，每個節點只允許訪問權限內數據，所以機構可以將敏感信息附加在交易中，以此來增強數據隱私性和安全性。

3 區塊鏈技術在醫療衛生領域的應用

3.1 發展階段

區塊鏈技術發展經歷了3個階段。第1階段，是以比特幣為代表虛擬貨幣的底層技術。第2階段，在金融行業被廣泛應用，如存貸、股票、基金、期貨、抵押、智能合約等，典型的應用場景就是超級賬本、以太坊、面向企業的聯盟鏈和面向公眾的公有鏈。第3階段，不再局限于金融領域，可以為各行各業提供解決方案，包括促進科學、醫療、教育等領域的大規模協作[4-5]。

3.2 應用現狀

3.2.1 國際 著眼醫療衛生領域，1份由蘇格蘭、美國、英國3國調查人員聯合發布的醫學領域調研報告顯示僅2018年6月醫療領域就有40份與區塊鏈相關的研究報告[3]。此外區塊鏈解決方案在醫療健康領域有大量的應用案例，包括數據管理、欺詐監測、公眾健康監察并通過不同設備實現醫療物聯網等應用。2016年6月美國公共衛生服務部(Health and Human Services，HHS)向醫療衛生行業征集區塊鏈技術應用研究報告，象征著美國衛生部門在區塊鏈領域啟動研究應用工作。HHS要求報告基于支撐虛擬貨幣的底層區塊鏈技術，研究區塊鏈技術滿足醫療衛生行業應用需求的可行性并提出合理建議。2017年1月美國食品藥品監督管理局與沃森健康部門簽署協議，主要內容是通過研究、開發和測試，在包括臨床試驗、醫療記錄、基因組數據、來自移動可穿戴設備以及物聯網的健康數據等公共衛生領域，探索區塊鏈技術應用。2018年美國5家規模最大的醫療衛生企業利用區塊鏈系統收集與醫療服務提供者相關的統計數據。參與這項研究的還包括1個國家醫療測試實驗室、1家醫療索賠處理機構以及兩家保險公司。這標志著美國保險業在全行業層面推動共享醫療衛生數據。區塊鏈技術在英國衛生醫療領域也被逐漸關注和研究。2017年5月薩里大學一項名為“基于證據的醫療再分配合作模式”的研究課題得到英國工程和自然科學研究委員會(Engineering and Physical Sciences Research Council，EPSRC)的資助。該項目基于區塊鏈和深度學習等技術，整合可穿戴設備收集到的數據，為醫療健康數據提供安全可靠的存儲和傳播方式，是區塊鏈在個性化醫療護理活動中的應用體現。Medicalchain是一個區塊鏈醫療平臺，由一家英國區塊鏈企業創建。該平臺利用區塊鏈技術實現醫療數據的存儲與發送，患者通過平臺可以接觸到世界各地的醫生，保險公司和藥店可以獲取更為準確的信息進而為消費者提供更及時的服務。

3.2.2 國內 中投顧問在其發布的《2016-2020年區塊鏈技術深度調研及投資前景預測報告》中將區塊鏈技術在醫療領域的應用分為以下幾個方面：電子健康病歷、“DNA錢包”、藥品防偽、蛋白質折疊。2017年8月阿里健康宣布與常州市合作“醫聯體+區塊鏈”試點項目，將區塊鏈技術應用于常州市醫聯體技術架構中，這是國內首個基于醫療場景實施的區塊鏈解決方案。目前當地部分醫療機構之間可以實現安全可靠的數據交互，以低成本、高安全的區塊鏈技術解決長期困擾醫療機構的信息孤島和安全問題。

4 創新發展趨勢

4.1 醫療健康數據

4.1.1 面臨的挑戰 實現分級診療、建立醫療健康大數據平臺的基礎是個人健康與醫療數據的有效整合。然而在實踐應用中面臨3大挑戰：一是數據分散。目標是實現以居民為中心的統一數據視圖，但現狀是不同醫療機構數據并沒有互聯互通，甚至同一機構的不同信息系統也缺乏有效整合，數據孤島問題嚴重。二是數據不完整。如糖尿病、高血壓等常見慢性患者日常合理膳食、行為習慣、健康管理等數據都零散分布在手機、可穿戴設備、智慧醫療產品等廠商系統中，尚未被數字化或沒有統一的數據接口。三是數據共享難。缺少隱私保護、信息安全防護以及數據所有權等制度規范或保障機制，個人或者用戶都不愿主動開放、共享數據[6-7]。

4.1.2 解決方案 建立基于主權區塊鏈的個人醫療健康數據是有效的解決方案。一是政府部門牽頭建立監管和驗證體系，在區塊鏈上存儲患者的主索引(Enterprise Master Patient Index，EMPI)信息并且將患者歷次醫療信息進行脫敏處理，利用區塊鏈技術記錄在授權節點上。授權節點將區塊信息解密后會捕獲到患者主索引信息，進而可以追溯醫療記錄行為。所有醫療信息的存儲、維護由該醫療信息生產方負責，數據經過脫敏程序后可提供給所有授權節點調閱。二是建立醫療信息記錄和共識機制。發生醫療行為或醫療信息有變動，產生的信息和數據都將被記錄，然后計算HASH散列值，連同調整后的主索引以及記錄者的簽名等信息按時間順序生成區塊。三是協助醫生對不同病患進行精準標識，進而通過標識信息實施動態集群分組，最終實現更有針對性的精確健康服務和醫療干預。四是構建激勵制度，保證第3方運營機構和各級醫療組織作為授權節點參與體系建設和運營的積極性。

4.1.3 應用價值 一是推進建立以個人為中心的完整健康數據視圖。不僅整合電子病歷、健康管理記錄等醫療機構的數據，還包括個人智能終端、可穿戴設備以及智慧醫療產品等設備記錄的數據。使得所有人既是數據的提供方也是使用方，最終實現數據共建、共用和共享。二是構建以基層為中心、多級專家共同參與的診療服務體系，基層主要負責慢性病與常見病管理和診治，將這類患者留在基層，促進分級診療的有效落實，減輕大型醫院診療壓力和成本。

4.2 藥品供應

4.2.1 存在的問題 一是供應鏈管理跨度大。一個藥品供應鏈可覆蓋數百個環節，跨越數十個地理區域，對藥品的跟蹤和記錄難度加大，企業管理成本居高不下。二是供應鏈缺乏透明度。消費者無法準確了解藥品生產、流通、交易等各個環節的相關信息，因此無法確認其購買藥品的真偽和質量。三是對供應鏈出現的非法活動進行調查和問責難。供應鏈包含供應商、制造商、批發商、零售商、消費者等眾多參與者，企業在面臨藥品召回或用戶投訴時難以確定責任主體和原因。

4.2.2 解決方案 (1)基于主權區塊鏈技術，建立藥品供應鏈的區塊鏈總賬服務平臺。采用自建、合作建立、加入區塊鏈聯盟等多種方式。該服務平臺具有供應鏈藥品身份認證、價值認證、電子合約及數據服務開放能力輸出等功能。通過區塊鏈彼此相互連接的“繩”為其他區塊鏈提供服務，織成一個“繩網”，實現對供應鏈管理平臺上各種身份的交易信用區塊鏈數據保存、共享和認證并將上述數據提交到主權區塊鏈服務群，應用“繩網”理論，實現與物流、金融、個人和企業征信等相關業務區塊鏈數據共享、共識、共治的目標[6]。平臺還可將各區塊鏈數據進行清洗、轉化和脫敏，形成塊數據，對此進行大數據分析，為生產經營決策提供科學依據。(2)基于主權區塊鏈技術，建立行業區塊鏈藥品認證中心。行業領軍企業憑借其市場資源優勢，形成行業區塊鏈信用數據，向其供應鏈環節中的廠家(公司)、經銷商、消費者等業務群體提供流通藥品的價值區塊鏈認證服務，為各方參與其他社會經濟活動時提供商品價值的信用保障。(3)基于主權區塊鏈技術，建立藥品溯源防偽認證中心。企業可在采用二維碼、無線射頻識別(Radio Frequency Identification Devices，RFID)等物聯網技術基礎上，運用主權區塊鏈技術對藥品進行身份標識并將藥品的各個流通環節、貨主、交易合約、交易歷史等信息按照時間戳順序形成區塊數據鏈，將相關數據提交到主權區塊鏈服務群，以及供應鏈透明度和溯源防偽的公信力，防范和打擊制售假冒偽劣藥品行為。(4)基于主權區塊鏈技術，推進供應鏈金融應用。基于區塊鏈技術，搭建適用于我國供應鏈金融的區塊鏈應用平臺，連接整條供應鏈相關方、第3方金融機構及監管方，提升供應鏈金融應用的安全性、可追溯性，建立互信，降低交易成本，提升風控和監管能力以及整條鏈各節點產能和資金利用率，創造整體價值。

4.2.3 應用價值 藥品供應鏈管理區塊鏈應用價值在于提高供應鏈管理透明度，實現藥品動態跟蹤和溯源，有效降低企業打假維權的成本；利用區塊鏈將上下游業務進行整合，標記和跟蹤藥品在供應鏈各環節的屬性變化并獲得全網的共識。按照時間戳特性記錄交易行為，進而實現舉證與追責，最終構建一套有效的征信模型，提高融資效率，為各節點注入信用擔保，優化金融產品質量，有效激發供應鏈金融的杠桿能力，加強供應鏈金融行為的安全審計和行業監管效率，降低監管成本。

4.3 其他領域

基因數據和醫療信息通過區塊鏈可以實現安全存儲，再通過私人秘鑰獲得，構造一種類似DNA信息的“錢包”。醫藥企業可以根據授權級別自動挑取全網相關數據，有助于推進藥物研發。還可以通過區塊鏈技術提供的強大算力來模擬蛋白質折疊過程。斯坦福大學曾通過價格高昂的超級計算機來模擬蛋白質折疊過程，然而這種方式花費巨大且容易出現單點故障。區塊鏈技術的出現提供了很好的解決方式。可以搭建一個分布式網絡，網絡中的節點進行運算時都可以調用全網的算力，當萬臺計算機合力計算一個數據時就無須購買昂貴的超級主機。在計費和理賠方面區塊鏈技術與醫保的結合提供新的解決方案。第一，利用區塊鏈技術進行存儲的醫療健康數據是患者無法篡改、真實可信、終身有效的數字ID，可以規避投保人就醫信息的認定差異產生的理賠糾紛；第二，將各醫保單位、保險公司、行業數據等導入區塊鏈，可以實現數據分析比對，為研究、決策提供參考；第三，區塊鏈追蹤記錄投保方每次的參保和理賠信息等，有效阻止騙保等不當行為，減少醫療資源浪費。

4.4 應關注的重點問題

在探索“區塊鏈+醫療”的過程中也發現存在的問題與挑戰：一是中心化的管理模式和去中心化的技術特征之間的矛盾。區塊鏈的特征是去中心化，但是做不到完全沒有中心。因為數據的收集、清洗、更正、改善等工作都需要統一的管理核心，否則系統將無法完成自動修復或調整。二是區塊鏈的有效監管。區塊鏈應用場景復雜多樣，監管缺失、平臺與數據得不到保障嚴重制約區塊鏈的發展，亟待探索完善區塊鏈相關的法律法規和保障制度。三是安全問題嚴峻。區塊鏈技術的創新發展有賴于信息網絡安全可靠，所以對安全理論、方法和技術等保障體系有了更高的要求。區塊鏈技術的進步與突破仍需要較長時間的探索。

5 結語

區塊鏈并不單純是一種技術，更是一種社會化的共識信任理念，這種理念支持人們在互聯網中構建一套可以被監督、被治理的系統，推動傳統信息互聯向價值互聯轉變。區塊鏈在醫療衛生領域有著廣闊的應用前景，“區塊鏈+醫療”是解決行業問題的“特效藥”，值得深入研究和實踐。