исходный код блокчейна медицинской
Блокчейн в здравоохранении,
медицине и фармацевтике
Блокчейн в здравоохранении, медицине и фармацевтике может использоваться для управления электронными медицинскими картами, цепочками поставок лекарств, для борьбы с контрафактом, контроля за распределением донорских органов, проведения клинических и биомедицинских исследований, удаленного мониторинга пациентов, улучшения процедур страхования и выставления счетов, а также анализа медицинских данных.
В этом обзоре мы приводим описание распространенных сценариев использования технологии блокчейн в здравоохранении и фармацевтике. Кроме этого, описаны некоторые кейсы существующих проектов и внедрений.
Содержание
1. Предпосылки применения блокчейна в здравоохранении
В современной инфраструктуре здравоохранения отсутствуют надлежащие механизмы обмена медицинской информацией.
В большинстве случаев пациент должен самостоятельно принести все свои прошлые медицинские записи в новую больницу или снова сдать медицинские анализы. Кроме очевидного неудобства, отсутствие истории болезни пациента может привести к неправильному лечению.
Другой проблемой является отсутствие исчерпывающей информации о пациенте и его истории болезни. Неполные данные пациентов могут храниться в базах данных различных больниц.
Блокчейн находится в центре многих современных разработок в сфере здравоохранения.
Эта технология предлагает новые подходы к моделям хранения и управления данных, применяемым сегодня во многих приложениях здравоохранения. Это связано со способностью блокчейна сегментировать и защищать информацию, а также обмениваться медицинскими данными и услугами беспрецедентным образом.
Инновации в здравоохранения, основанные на блокчейне, можно разделить на четыре уровня: источники данных, технология, приложения и заинтересованные стороны. Ниже приведена иллюстрация рабочего процесса приложений для здравоохранения, основанного на блокчейне.
Текущий статус применения блокчейна в медицине
По данным опроса 146 медицинских учреждений в Европе, только 4% уже используют блокчейн, еще 14% планируют начать использовать. Большинство не планирует использовать блокчейн, а каждый третий затрудняется с ответом на этот вопрос. Вероятно, это связано с низким уровнем понимания возможностей технологии и высокими барьерами для начала использования.
Области применения блокчейна в здравоохранении
Ключевые вопросы для всех стейкхолдеров – применение блокчейна для защиты данных пациентов и безопасного обмена данными. Ускорение обмена данными между участниками оказалось важнее для государственных органов здравоохранения, в то время как медицинские учреждения фокусируются на усилении безопасности традиционных систем и обеспечении обмена данными между новыми участниками.
2. Электронные медицинские карты
Электронные медицинские карты – один из сценариев применения блокчейна в здравоохранении.
Блокчейн позволяет обеспечить неизменность информации, проследить происхождение данных и их сохранность, а также использовать смарт-контракты. Все эти характеристики делают блокчейн очень подходящей технологией для хранения и управления электронными медицинскими записями пациентов, а также для обмена такими записями.
Обмен медицинскими данными
Блокчейн может облегчить обмен данными между различными сторонами в сфере здравоохранения, например, провайдерами медицинских услуг, исследователями и страховыми компаниями. Регулирование в некоторых странах запрещает обработку конфиденциальных личных данных пациентов, если только пациенты не дают явного согласия. Например, такие требования содержатся в Европейском общем регламенте о защите данных (GDPR). Блокчейн может позволить пациентам контролировать, как их данные передаются, обрабатываются и используются.
MedRec, совместный блокчейн-проект MIT Media Lab и израильского Beth Israel Deaconess Medical Center, дает возможность пациентам контролировать собственные медицинские данные. Пациенты могут сами определять, кто может получить доступ к такой информации.
Среди других проектов, применяющих блокчейн для электронных медицинских карт (или предпринимавших такую попытку) можно отметить Healthbank, Factom, Gem Health Network (GHN), HealthCombix, Patientory, Bowhead, QBRICS, SimplyVital, BurstIQ, Nuco, BlockHIE, FHIRChain, MeDShare.
Guardtime использует блокчейн-платформу для хранения медицинских данных более 1 миллиона пациентов в Эстонии. Внедрение инициативы цифрового здравоохранения (eHealth) происходило после внедрения проектов об электронных налогах (eTaxes), электронных выборах (eElections) и электронных школах (eSchools).
Эстония находится на 40 месте в мире по продолжительности жизни граждан из 194 государств-членов Всемирной организации здравоохранения. Цель этой инициативы в области электронного здравоохранения – увеличить среднюю продолжительность жизни гражданина с нынешних 77,6 лет.
Ключевой принцип архитектуры проекта: обеспечить обмен данных о любом физическом лице и любой ситуации без ограничений для любых профессионалов в области здравоохранения, работающих у любого провайдера медицинских услуг.
Что примечательно, применение в Эстонии технологии блокчейн в медицине базируется на существующих ранее системах – электронного здравоохранения (e-health system) 2008 года и электронных лекарств (e-prescriptions) 2010 года.
Стратегия развития проекта:
Преимущества блокчейна для медицинских данных
Управляемые пациентом медицинские записи
Пациент владеет своими медицинскими данными и контролирует доступ к ним. Это устраняет все препятствия для получения пациентами копий своих медицинских записей или передачи их другому поставщику медицинских услуг.
Неизменяемые записи пациентов
Блокчейн может гарантировать, что медицинские данные не смогут быть изменены кем-либо, в том числе врачами и самими пациентами.
Происхождение данных
Медицинские записи подписаны источником данных. Это позволяет проверять достоверность записей и отклонять ложные записи.
Надежность и доступность данных
Поскольку записи о пациентах хранятся в децентрализованной сети, данные более устойчивы к утрате и хакерским атакам.
Конфиденциальность
Электронные медицинские карты зашифрованы в блокчейне, доступ к ним может быть получен только с использованием закрытым ключом пациента. Даже если в сеть проникнет злоумышленник, расшифровать данные будет невозможно или затруднительно.
3. Цепочки поставок и борьба с контрафактом
Блокчейн объединяет всех стейкхолдеров
Основная идея применения блокчейна в медицине для управления цепочками поставок заключается в том, что каждая транзакция, связанная с рецептурным препаратом, объединяет на блокчейне все заинтересованные стороны: производителей, дистрибьюторов, врачей, пациентов и фармацевтов. В этом случае любые изменения или попытка подделки рецепта будут сразу выявлены.
Борьба с поддельными лекарствами
Кроме того, что поддельные лекарства угрожают жизни и здоровью пациентов, они также представляют собой угрозу репутации фармацевтических компаний, заставляя производителей и дистрибьюторов лекарств инвестировать в контрмеры.
Один из способов решения этой проблемы состоит в записи на блокчейне информации о производителях фармацевтических препаратов, серийных номерах продуктов и номерах упаковок. С помощью этих данных фармацевтические компании, производители лекарств и потребители смогут проверять подлинность данных. Такой процесс обеспечивает недорогой контроль качества и отслеживание контрафакта на всех этапах цепочки поставок.
Это блокчейн-решение запущено в соответствии с американским законом о безопасности цепи поставок лекарств (U.S. Drug Supply Chain Security Act). Этот закон защищает потребителей от поддельных, загрязненных или украденных лекарств.
Решение позволяет потребителям проверить код продукта, партию, срок годности и уникальны серийный номер на соответствие данным производителей, хранящимся на блокчейне. Программное обеспечение было разработано совместно с AmerisourceBergen, Boehringer Ingelheim AG & Co. KG, GlaxoSmithKline plc и Merck Sharp & Dohme.
Проблема
Поддельные лекарства представляют собой серьезную проблему в Индии. Примерно 3% лекарств не соответствуют стандартам или являются поддельными, согласно исследованию, проведенному Национальным институтом биологии Министерства здравоохранения Индии. Существует крайняя необходимость в прослеживаемости происхождения лекарств и того, как с ними обращались на протяжении всего их пути по цепочке поставок.
Текущий процесс и связанные проблемы
Проведенные исследования и интервью подтвердили, что риск попадания поддельных лекарств возникает в момент передачи между различными этапами сложной цепочки поставок (например, между оптовыми продавцами, дистрибьюторами и субдистрибьюторами). На каждом этапе передачи лекарств от фабрики к потребителю лекарства могут быть украдены, заменены или фальсифицированы.
Национальный центр информатики Индии (National Informatics Centre) разработал и внедрил новую систему «Приложение для аутентификации и проверки лекарств» (Drug Authentication and Verification Application – DAVA). Система основана на использовании глобальных номеров товарных позиций (Global Trade Item Numbers – GTIN) и серийных номеров, предоставляемых производителями для идентификации продуктов. Основная цель проекта – улучшить имидж Индии как мирового лидера в производстве безопасных фармацевтических продуктов. Вся система DAVA будет развернута поэтапно и будет включать 2000 производителей.
DAVA предоставляет информацию о продуктах на уровне производителя, которая может быть проверена другими заинтересованными сторонами. Тем не менее, было определено, что блокчейн может обеспечить большую функциональность. Например, система в текущем виде не обеспечивает видимость каждой транзакции. Кроме того, DAVA не позволяет отслеживать продукт по всей цепочке поставок и отслеживать соблюдение температурных нормативов. Все это может быть достигнуто с применением блокчейна и технологий IoT.
Пилотный проект с применением блокчейна
Национальное учреждение по преобразованию Индии (NITI Aayog) организовало пилотный проект по отслеживанию лекарств на блокчейне. В проекте приняли участие многочисленные партнеры в области здравоохранения и технологий: производители лекарств, перевозчики, поставщики логистических решений, розничные продавцы лекарств. В связи с этим проект потребовал интеграции ряда независимых ИТ-систем для передачи информации о получении и передвижении товаров. Были предприняты усилия для ограничения ручного ввода таких данных.
В ходе движения лекарственного средства по цепочке, каждая транзакция автоматически передавалась из внутренних ИТ-систем и записывалась в реестр с указанием временной метки. С финальным продуктом связывались даже отдельные фармацевтические ингредиенты. Кроме этого, блокчейн фиксировал местоположение и температуру, делая весь путь прозрачным для стейкхолдеров и ограничивая возможность вмешательства в запись.
Блокчейн в медицине: три направления, где он может найти применение
Главный консультант DataArt
Сейчас о блокчейне говорят столько, что может показаться, что совсем скоро его будут использовать практически в любом процессе. На самом деле, у этой технологии — ограниченное применение, и подходит она далеко не для всего.
Денис Баранов, главный консультант DataArt, рассказывает о том, какие проблемы индустрии здравоохранения в обозримом будущем могут быть решены с помощью блокчейна.
Чем хорош блокчейн
Блокчейн хорошо решает проблему доверия в комплексной среде. Приведу пример: изначально эта технология и криптовалюты стали возможны, потому что ее использование не требует участия централизованной организации.
До этого в случае несогласия с работой системы мы обращались в банк, а чаще просто ему верили, так как за ним стоит правительство. По большому счету на этом строилась вся практика обмена деньгами. Блокчейн позволил создать децентрализованную систему с набором правил, с которыми все согласились, и которые очень сложно обмануть.
Второе, чем хорош блокчейн, так это возможностью автоматизации процессов с помощью смарт-контактов. Но даже это спорная область. Есть масса технологий, которые помогают автоматизировать процессы не хуже и не лучше, чем блокчейн.
Изначально этой технологии нашли применение в финансах. И хотя даже в этой области далеко не все представляют, как именно его стоит использовать, здесь уже есть масса хотя бы наполовину готовых продуктов.
Вне финансовой отрасли блокчейн отстает, на мой взгляд, на три-четыре года. Всем по разным причинам интересна эта технология, кому-то, например, просто из-за хайпа. Но пока нет четких кейсов, о которых можно сказать: «Здесь мы попробовали блокчейн — он работает, а здесь — нет».
Сценарии использования выглядят умозрительными, среди них преобладают гипотезы, которые только сейчас входят в стадию проверки. Но в индустрии здравоохранения есть три направления, где технология будет опробована прежде всего, и где ее применение выглядит оправданным.
Зачем нужен блокчейн в медицине
1. Наблюдение за цепочкой поставок
Сегодня я как потребитель лекарства не могу отследить, кем препарат, который я покупаю в аптеке, был произведен. При покупке лекарства можно попросить сертификат на него. Но никто не мешает недобросовестному поставщику или продавцу его подделать.
Если же вся информация хранится в блокчейне начиная с момента выпуска и до попадания в аптеку розничной сети, теоретически я могу отследить всю цепочку. Понятно, что дальше в эту систему можно добавлять функционал, например, для контроля за лекарствами в поликлиниках.
Мы всегда можем посмотреть, кому конкретно были переданы препараты, в каком объеме они требуются и так далее. Конечно, это особенно важно, если речь идет о применяемых в медицине наркотиках.
Для этого на упаковку лекарства ставится штрих-код, по которому специальное приложение входит в блокчейн. Конечно, для пользователя, скорее всего, эта система будет просто черной коробочкой, которой ему придется доверять. Но именно здесь проявляется второе важное свойство блокчейна — неизменяемость. Информация, один раз сохраненная в нем, не может быть изменена или удалена. И в этом его огромное преимущество перед базой, в которой данные запросто можно подделать, да еще и скрыть сам факт внесения изменений.
Пример. Некоторые уже работают над созданием подобных систем, например, подает надежды проект MediLedger, объединяющий многих участников фарминдустрии, среди которых такие гиганты как Pfizer, Genentech и ряд крупных дистрибьюторов. Проект был запущен только в 2017 году. Коммерческое решение команда обещает представить уже в этом году.
Вероятно, завершатся испытания MediLedger не позднее чем через 5 лет: в 2023 году в США вступит в силу закон, согласно которому перемещения всех рецептурных лекарств должны контролироваться с помощью единой электронной системы, к слову, пока еще не созданной. Существующие на рынке системы не позволяют контролировать всю цепочку от производителя до потребителя. Инициаторы MediLedger полагают, что их проект должен эту проблему решить.
2. Хранение данных пациентов
Сейчас записи о прививках и вообще все медицинские данные хранятся в неких электронных базах на стороне клиник. Как пользователи мы сами не имеем никаких механизмов контроля за тем, что происходит с нашими медкартами. Теоретически они могут быть переданы неизвестным нам организациям или просто потеряны в результате сбоя в системе.
Если информацию перевести в блокчейн, ситуация принципиально меняется. Можно реализовать приложение, с помощью которого пациент сам будет на время предоставлять доступ к своим данным лечащим врачам или исследовательским организациям. Он будет самостоятельно нести ответственность за доступ третьих лиц к своей медкарте, зато для него будет совершенно прозрачным, кто и каким образом ее использует.
Это произойдет не завтра, поскольку такой процесс требует построения некоего сообщества. Но мы можем сравнить его с развитием идеи open АPI в банковской сфере. Сейчас это норма для любого банка — вы можете заглянуть внутрь, посмотреть на транзакции.
Создание такого же open API или аналога open-banking в здравоохранении, возможно, станет следующим большим шагом в распространении блокчейна и развитии индустрии в целом. Сейчас передача данных между системами остается серьезной проблемой.
Невозможность взломать систему и удалить данные позволяют развивать эту идею. Например, данные могут использовать страховые компании, причем исключительно с согласия клиента. То есть любой из нас сможет предоставить им доступ к медкарте в обмен на скидку. Сейчас эти данные мы вынуждены вносить вручную, а страховщики верят нам на слово или не верят и обследуют заново.
Есть альтернативный пример — приехав в другую страну, даже если речь идет о путешествии из США в Англию, в случае медицинских проблем вы становитесь загадкой для врачей. Если иностранцу потребовалась операция, хирург понятия не имеет, с какими проблемами тот сталкивался раньше. Возможно, ему противопоказан наркоз? Всю информацию он до сих пор должен получать со слов пациента, который может что-то забыть, соврать или быть без сознания.
Пример. Возможность решения этой проблемы с помощью блокчейна сейчас изучают сразу несколько организаций. Например,американская SimplyVitalHealth около года назад разработала систему, которая позволяет обмениваться данными пациентов между несколькими клиниками. В конце 2017 компания уже анонсировала разработку новой, более масштабной инфраструктурной системы.
Базирующаяся в США Patientory также занимается этим вопросом. Эта компания была запущена всего год или немногим более назад и особых новостей от нее пока нет. Впрочем, даже такие мастодонты как IBM не торопятся. IBM Watson Healthcare около года назад объявил о начале исследований применения блокчейна в передаче персональных данных онкологических пациентов, но пока не спешит с выводами.
3. Смарт-контракты для страховщиков
Третья большая область применения блокчейна — смарт-контракты, минипрограммы, живущие внутри блокчейн-сети. Они выполняют определенный набор действий в зависимости от триггеров, которые поступают к ним на вход.
Для индустрии здравоохранения в этой части интересен смарт-клейм. Обычно в страховом случае нужно пройти по инстанциям, собирая подписи, а выплаты приходится ждать довольно долго.
Если информация хранится в блокчейне, которому все доверяют, большую часть процесса можно автоматизировать. Как только записи попадают в цепочку, смарт-контракт проверяет, все ли условия выполнены, и делает выплату.
Если информации не хватает, он запрашивает дополнительное исследование ситуации.
Как ни странно, публично о страховых проектах в медицине еще не было заявлено. Но в профессиональных кругах их уже довольно живо обсуждают, можно предположить, что это вопрос времени.
Мы нескоро увидим готовые проекты в этой области
Это три контекста, в которых упоминание блокчейна, на мой взгляд, не выглядит веянием моды. Понятно, что в ходе внедрения новой технологии ключевую роль играет экономическая целесообразность. Но в перечисленных случаях бенефициары очевидны — и это не только пациенты, но также клиники и страховые компании.
В отличие от индустрии финансов, в здравоохранении новые продукты внедряют значительно осторожнее и медленнее. Помимо того, что отрасль — одна из самых регулируемых и консервативных, внедрение новой технологии требует серьезных финансовых вложений.
Например, для того чтобы клиники смогли обмениваться данными пациентов даже внутри одной страны, нужно не только создать общую сеть, но и обеспечить в медучреждениях гораздо более высокий уровень кибербезопасности и дополнительно обучить персонал.
Все это заметно влияет на сроки внедрения разработок и вряд ли позволит нам увидеть реализованные в блокчейне крупные проекты в области медицины в ближайшие месяцы. Но даже ограниченное внедрение блокчейна здесь станет серьезной проверкой перспектив технологии и в других сферах.
Блокчейн и медицинские данные: как это работает
Сегодня мы расскажем, каким образом блокчейн Exonum ТМ может ускорить обработку медицинских данных и защитить эти данные от кражи.
Конфиденциальность
Цифровизация медицины сегодня дает возможность всем участникам системы здравоохранения, от пациентов до фармацевтических компаний, обмениваться данными в электронном виде.
Например, электронные медицинские карты (electronic medical records — EMR) упростили врачам и пациентам доступ истории болезни. Подобные решения успешно используются в Тайване и Эстонии. EMR открывают новые перспективы в здравоохранении, но также они требуют новых подходов к обеспечению безопасности персональных данных.
Данные о здоровье людей очень привлекательны для киберпреступников. Согласно исследованию Ponemon Institute за 2016 год, 89% из опрошенных руководителей медицинских организаций признали, что сталкивались как минимум с одной утечкой за последние пару лет. Государственные организации вроде Министерства здравоохранения и социальных служб США (HHS) и законы как Акт о мобильности и подотчётности медицинского страхования от 1996 года (HIPAA) дают рекомендации как защитить медицинские данные, но утечки все равно случаются часто.
Помочь с решением проблемы безопасности персональных данных в медицине способен блокчейн. Распределенные реестры могут формализовать процесс обмена медицинскими записями, а также дать пациентам больше контроля над своими показателями здоровья. Мы в Bitfury, совместно с коллегами из биотехнологической компании Insilico Medicine и университета в Оксфорде, разработали концепцию медицинской экосистемы на блокчейне Exonum. Расскажем, как она устроена.
Медицинская экосистема на блокчейне Exonum
Наша медицинская экосистема состоит из блокчейна и облачного хранилища. В блокчейне хранятся небольшие файлы с медицинскими данными, а большие файлы хранятся в облачном хранилище. В блокчейн записывается информация о данных, загруженных в облако, правах на их чтение и информация о хранителях ключей.
Провайдером облачного хранилища может выступить любая компания (главное, чтобы сервис удовлетворял требованиям HIPAA). В нем планируется хранить объёмные медицинские данные, к примеру, снимки КТ или МРТ, которые могут занимать десятки мегабайт. Все загружаемые в облако данные шифруются.
Наша медицинская экосистема предполагает четыре группы пользователей:
Тип данных может быть динамическим (например, анализ крови или эпигеном) или статическим (геном, отпечатки пальцев). Элемент времени — это дата, когда эти данные были получены. Что касается качества, то здесь учитывается «срок годности» информации или анализов — чем он выше, тем ценнее сведения. К примеру, результат проверки на холестерин действителен полгода, а генетический тест — всю жизнь.
В целом модель расчета ценности медицинской записи для одного человека может выглядеть следующим образом:
Здесь k — количество медзаписей, fk — функция стоимости для комбинации этих записей, а R — триада.
Для расчета стоимости данных группы людей или целых семей предлагаются другие формулы. Их вы можете найти в отчете, выложенном на нашем сайте, на 11 странице.
Как ведется работа с данными
Работа начинается с того, что пользователи загружают данные в облачное хранилище, где они проверяются и анонимизируются — удаляется идентификатор пациента — а затем шифруются методом симметричного шифрования. Далее, с помощью алгоритма Шамира, ключи отправляются хранителям (это один из видов полных узлов блокчейна) по прямым аутентифицированным каналам связи, чтобы те при необходимости смогли расшифровать пользовательские данные.
Одновременно с этим генерируется служебная транзакция, которая сообщает другим участникам экосистемы о загрузке данных в облако. Эта транзакция содержит открытый ключ, информацию о типе данных и ссылку на них в облачном хранилище. После электронной подписи информация может быть записана в блокчейн.
К решению, добавлять транзакцию в блокчейн или нет, участники сети приходят с помощью алгоритма консенсуса. Узлы-валидаторы проверяют информацию и генерируют служебную транзакцию, в которой содержатся хеши данных и результат валидации. Если данные прошли проверку, то они записываются в блокчейн, а их владелец получает токены LifePound, количество которых определяется смарт-контрактом. После этого сведения о пациенте становятся доступными для других участников.
Затем, если эти данные потребуются доктору для проведения исследований или постановки диагноза, то он формирует запрос и отправляет его валидаторам. Они добавляют запрос в блокчейн и сообщают хранителям, что нужно отправить врачу криптографические ключи для расшифровки данных из облака. Точно так же процесс выглядит для фармацевтических компаний, исследовательских институтов, государственных медицинский учреждений, а также надзорных органов.
Перспективы
Блокчейн Exonum может стать единой (но децентрализованной) базой данных медицинской информации. В перспективе её можно будет наполнять не только силами врачей, которые вносят данные электронных карт, но и с помощью медицинских IoT-гаджетов. Также в блокчейн можно записывать результаты групповых обследований из диагностических центров и сведения о клинических испытаниях препаратов.
Авторизованный доступ к данным пациентов будет получать любая больница на территории страны. Это даст возможность медикам быстрее делиться результатами клинических испытаний, что ускорит разработку лекарств от тяжелых заболеваний.
Некоторые из компонентов нашей экосистемы уже успешно протестированы на практике. Совместно с партнерами из Longenesis и Medical Diagnostics Web мы создали первый приватный блокчейн на базе Exonum для обмена медицинскими данными в области рентгенологии. Решение упрощает работу рентгенологам — сокращает время анализа снимков и предоставляет доступ к единой базе данных для проведения исследований.
Мы надеемся, что в будущем с помощью нашей медицинской экосистемы пациенты клиник будут отслеживать свои визиты к врачу, медицинские услуги, контролировать динамику состояния здоровья и оценивать воздействие препаратов, которые выписал доктор. Единая экосистема на базе блокчейна в перспективе поможет ускорить диагностику заболеваний, сократит число ошибок при постановке диагнозов и сделает процесс лечения более прозрачным.