医疗保健行业中的区块链

区块链技术是世界上最重要和最具颠覆性的技术之一。多个行业正在采用区块链技术来创新其运作方式。希望采用区块链的行业之一是医疗保健行业。

在本指南中，我们将熟悉区块链，特别是有助于打破这个行业原有桎梏的功能。此外，我们将研究医疗行业的未来将会是什么样子。

医疗行业和创新中的区块链

无论我们说什么，我们都不夸大医疗保健行业的重要性。话虽如此，这很容易成为整个领域中发展最慢的行业之一。当然我们也意识到这是一个非常有争议的说法，但是，证据就在于反应迟钝。

与二十年前相比，整体而言，医院的功能基本相同。正如Richie Etwaru所说，其原因在于缺乏创新。当你考虑到这个领域，特别是整个世界里有一些最聪明，受过良好教育的人时，这实际上是非常令人惊讶的。

当然，说在医疗领域没有做任何创新是一个非常错误的说法。看看由于药物，平均预期寿命增加了多少。因此，我们需要更深入地了解Etwaru所说的“缺乏创新”是什么意思。

如果你深入研究一下，那么你会发现这个领域充满了垂直创新，然而，在横向创新方面，它总是落后的。那么垂直和横向创新是什么意思呢？

垂直创新与横向创新

垂直创新是在特定领域内专门完成的创新，而横向创新是每个人都可以采用的。

让我们举一个例子来说明这一点：

青霉素，脊髓灰质炎疫苗和复杂的操作方法都是垂直创新的例子，因为它们仅针对特定领域。

另一方面，电力，互联网和云计算是横向创新，已被多个领域和行业采用，以提高其功能效率。

大多数医院仍然使用纸张和文件来记录这一事实，这表明它们在涉及到时已经远远落后横向创新。

区块链：下一个横向创新

我们之前在这个网站上已经多次讨论过区块链基础知识。所以，给你一个非常简短的描述。用最简单的术语来说，区块链是一组带时间戳的系列不可变记录数据，由不属于任何单个实体的计算机集群管理。这些数据块（即区块）中的每一个都使用加密原则（即链）来保护并彼此相互绑定。

区块链之所以获得如此关注的原因是：

• 它不是由单个实体拥有，因此它是去中心化的。
• 数据以加密方式存储在内部。
• 区块链是不可变的，因此没有人可以篡改区块链内的数据。
• 区块链是透明的，因此可以根据需要跟踪数据。

区块链和去中心化

为了理解为什么去中心化和运行无信任系统的概念很重要，你需要了解我们人类从一开始就拥有的信任关系。

早期的穴居人了解到相互信任的重要性。这实际上是一个生死攸关的问题。一个穴居人独自生存的机会为0。想想自然界中可能杀死它们的所有元素，从野兽到天气的变化。一个人必须学会如何与他们可以信任的人一起生活在社区中，只为了生存。

随着时间的推移，你可以看到这种信任以许多有趣的方式发展。

首先，我们有易货系统，其中人们相互信任，为他们提供有价值的产品与他们交换以进行交易。然而，随着时间的推移，我们的交易系统变得无比复杂。

由于医疗保健在很大程度上得到了改善，我们的人口激增，我们的业务变得更加复杂。结果，我们从信任个人，到信任集中的研究所，如银行。然而，随着时间的推移，这些银行变得越来越强大。

由于这些银行所大量处理而带来的责任，它们必然会带来可能非常糟糕的问题和局面，人们将不得不寻找另一种金融体系。

这一点出现在2008年的金融崩盘中。许多银行，尤其是雷曼兄弟（Lehman Brothers），都承认过度承担风险，使整个地球陷入自20世纪30年代大萧条以来最严重的经济衰退期。

在中央银行体系中，一位名叫Satoshi Nakamoto的匿名人士提出了比特币的想法。比特币是世界上第一个由区块链技术驱动的去中心化加密货币。

那么，区块链是如何去中心化的呢？

这真的是一个非常简单的概念。存储在区块链中的所有记录不会保存在一个集中存储单元中。网络中运行的多台计算机拥有区块链中所有数据的副本。这就是为什么无论何时在区块链中更新任何内容，网络中的所有节点都会立即得到通知。

这就是去中心化的意思。没有单一来源可以管理所有数据。

好吧，这听起来很酷，但是，这对医疗保健行业有何帮助呢？

医疗保健和互操作性

互操作性是医疗保健行业的一个大问题。事实上，改善医疗保健互操作性已经成为供应商，政策制定者和患者的首要任务。

那么，在无效的互操作性方面，两个主要领域是什么？

• 识别患者方面的困难
• 信息共享限制

识别患者方面的困难

我们在研究本指南时学到的最令人惊讶的事情之一。显然，仍然没有普遍认可的患者标识符。尽管像CHIME和HIMSS这样的组织近二十年来一直在推动其发展。

当你考虑到一个独特的患者标识符能够轻松解决患者EHR（电子健康记录）不匹配的问题时，这确实令人震惊，这些问题过去曾导致患者护理中的多个错误并增加了患者受伤的可能性。

生物医学信息中心（CBMI）主任肖恩格兰尼斯已经很好地表达了这个问题。

“将正确的个人与他或她的健康数据相匹配对他们的医疗保健至关重要，”他说。“统计数据显示，即使在同一医疗保健系统内，也有多达五分之一的患者记录无法准确匹配。在医疗保健系统之间传输数据时，多达一半的患者记录不匹配。“

那么，区块链怎么可能解决这个问题呢？好吧，让我们稍微调查一下。在我们这样做之前，让我们看看我们在这里遇到的第二个问题。

信息共享限制

尽管被视为非法行为，但信息拦截一直是医疗保健行业的一个问题。信息共享限制是什么意思？

在医疗保健行业，信息共享限制被描述为“对患者数据或电子健康信息交换施加了不合理的限制。”根据美国卫生信息技术协调员办公室的说法，有三个标识用于识别信息共享限制：

• 不合理干扰
• 有意识拦截
• 没有理由的无法访问数据。

不言而喻，涉及不合理干扰和有意识的信息拦截，在实践对于有效的医疗保健实践是一个巨大的损害。由于阻止信息共享的策略以及非常不切实际的共享实践，可能会发生阻塞。

原因很简单。医院不希望失去患者，并不希望他们搬到另一家医院。

在这个数字时代，这应该是一种严峻的做法，但各种调查和研究都说这么说。

• 在对60名HIE领导人进行调查后，发现信息拦截极为普遍，而采取的各种措施仍然非常无效。
• 据报道，50％受Adler-Milstein研究的受访者通过参与信息拦截与健康IT公司合作。这些受访者中有四分之一也表示，医院和卫生系统都是这种做法的罪魁祸首。

根据研究人员的说法，可以通过以下方法之一来抑制信息阻塞：

• 通过提高透明度，可以考虑参与者采取的每一项行动。
• 应该有强大的经济激励，以便参与者希望彼此分享信息。
• 健康IT公司，医院和HIE之间的协作关系可以进一步抑制信息阻塞。

好吧，现在我们已经熟悉了从内部消耗医疗保健行业的互操作性问题。现在让我们看看区块链将如何帮助解决这个问题。

公共和私有区块链

有两种特定类型的区块链：

• 公共区块链
• 私有区块链

由于两者都是区块链，它们提供了一个点对点网络，提供了一个去中心化，不可变的生态系统，通过共识协议进行同步。

但是，他们也就这点儿相似之处。

公共链

公共区块链是我们最熟悉的区块链。比特币，以太坊等都是公共区块链，因此它们之所以被这么称呼是非常不言自明的原因。

它们是完全开放的生态系统，任何人都可以参与生态系统。该网络还有一个内置的激励机制，奖励参与者更好地参与系统。

那么，这是非常棒的权利，然而，医疗保健行业是否会受益于公共区块链？嗯......不是那么多。

首先，正如已经非常详细记录的那样，比特币和以太坊中的区块存在存储问题。比特币每块有超过1mb的空间，这根本不足以运行这种交易并存储医疗机构所需的数据类型。

然后我们遇到了吞吐量问题，这些问题也得到了很好的记录。比特币每秒几乎无法管理7-8笔交易。区块确认时间为10分钟，这只会增加延迟。大型医疗保健机构需要每天处理大量交易，延迟接近0。事实上，任何类型的延迟都可能危及生命。

公共区块链，尤其是遵循像比特币这样的工作量证明协议的区块链，需要大量的计算能力来解决难题。因此，这些机构在共识机制上花费这么多钱实在是不切实际的。

最后，公共区块链是开放链，这本身就是另一个不利因素。想一想，为什么医疗机构应该尝试在任何人都可以进入并成为其中一部分的网络中相互交流。医疗机构处理高度机密和敏感的数据，他们为什么要让圈子外的任何人与之互动呢？

因此，公共链对于这些目的是不切实际的。然而，医疗机构还有一种实用的区块链，它们被称为私有区块链。

私有链

私有链当然是......私有的。

与公共区块链不同，这些并非对所有人开放。因此，想要加入私有链的人必须获得成为该网络一部分的许可。这就是私有链也被称为“许可区块链”的原因。

因此，对实际参与共识的人有限制。可以通过以下方式获得新参与者：

• 参与生态系统的现有参与者。
• 受监管的权威。
• 一个财团。

一旦实体加入生态系统，它们就可以在网络维护中发挥作用。Linux Foundation的Hyperledger Fabric是许可的区块链框架实现和Linux基金会托管的Hyperledger项目之一的示例。它经过精心设计，以满足这些企业的要求。

这些私有区块链专为满足企业需求而设计，并提供许多功能，例如：

• 快速交易
• 隐私保护
• 安全性高

好的，所以我们有一个方程式，即私有链。然而，在我们围绕医疗行业如何处理区块链之前，我们必须了解还有一个难题。

密码哈希函数

hash意味着获取任意长度的输入字符串并给出固定长度的输出。在像比特币这样的加密货币的情况下，交易被视为输入并通过哈希算法（比特币使用SHA-256）运行，该算法给出固定长度的输出。

让我们看看hash过程是如何工作的。我们将输入一些内容。在本练习中，我们将使用SHA-256（安全哈希算法256）。

有很多属性使哈希函数非常有用。我们之前已经介绍过这些内容，但是现在让我们关注其中的一些。

属性1：确定性

这意味着无论你通过哈希函数解析特定输入的次数，你都将获得相同的结果。这很关键，因为如果每次都得到不同的哈希值，就无法跟踪输入。

属性2：无法预测

无法预测状态是说给定H(A)确定A是不可行的，其中A是输入而H(A)是输出hash。我们来举个例子吧。

这是一个哈希：

559AEAD08264D5795D3909718CDD05ABD49572E84FE55590EEF31A88A08FDFFD

你能确定生成这个精确哈希的输入是什么吗？你很难确定它。这不是不可能的，只是非常刺激和耗时。

属性3：雪球效应

此属性指出即使你对输入进行了少量更改，将在哈希中反映的更改也会很大。让我们用SHA-256测试它：

你看到了吗？即使你刚刚更改了输入的第一个字母的大小写，请查看影响输出哈希的程度。

现在让我们将它们整合在一起，看看许可的区块链如何帮助解决医疗保健行业的互操作性问题。

医疗许可区块链

想象一下医疗机构的网络，他们没有患者的个人数据。数据都属于区块链。通过其哈希ID识别患者，该哈希ID将是其唯一标识符。hash允许ID是唯一的并且保护用户的隐私（参见上面的属性#2）。

区块链还可以帮助创建患者信息共享市场。这样，就可以实际激励不同机构之间的信息共享，以防止任何类型的信息阻塞。

但是，如果我们仍然有一些恶意行为者试图阻止或篡改信息呢？

在这种情况下，区块链的两个最重要的功能将加强并处理这种情况：

首先，区块链是一种透明的。作为网络一部分的任何人都可以查看区块链，查看每笔交易是如何进行的，以及是否所有相关信息都已通过。

其次，我们有反篡改。

如果有人试图阻止数据然后通过滚雪球效果，它将彻底改变hash。现在，请记住，区块链中的块通过哈希指针相互链接。区块链中的每个块都存储存储在前一个区块中的数据的哈希值。如果任何一个区块内的数据发生变化，它会产生链式反应，这可能会冻结整个区块链。由于这是理论上的不可能性，因此无法篡改区块链内的任何数据。

医疗保健区块链的其他优点

那么，既然我们知道如何解决互操作性，那么区块链还能为医疗保健机构带来哪些其他惊人的优势呢？

• 由于区块链是不可变和可追踪的，因此患者可以轻松地将记录发送给任何人，而不必担心数据损坏或篡改。
• 同样，已生成并添加到区块链的医疗记录将是完全安全的。
• 患者可以控制他们的医疗数据如何被研究所使用和共享。任何想要获取患者医疗数据的方都可以查看区块链以获得必要的许可。
• 还可以通过奖励机制激励患者获得良好的行为。例如，他们可以获得代币以遵守护理计划或保持健康。此外，可以通过代币奖励他们为临床试验和研究提供数据。
• 制药公司需要拥有一个非常安全的供应链，因为它们带有各种产品。药品一直从供应链中被盗，被非法销售给各种消费者。此外，假冒药物本身也使这些公司付出了代价，每年近2000亿美元。透明的区块链将帮助这些公司实现药物的密切跟踪，从而有助于消除伪造的药物。

图片来源：普华永道

• 世界各地的各种医疗机构对各种新药和药物进行自己的研究和临床试验。区块链将有助于创建单个全局数据库来收集所有这些数据并将它们放在一个地方。
• 保险欺诈是影响医疗保健行业的主要问题。当不诚实的提供者和患者提交虚假声明/信息以获得应付福利时，就会发生这种情况。为了解这个问题有多严重并请试着解决这个问题：根据Boyd Insurance的说法，仅在美国的医疗保险欺诈每年就要花费大约680亿美元。

事实上，根据图表，前两种医疗保健欺诈与医疗相关。

ALLIVE的首席执行官Jack Liu是一个基于区块链技术的智能医疗生态系统，他认为区块链将有助于解决这个问题。据他介绍，

“当供应商和患者必须输入他们的信息和数据进行验证，记录和存储，并且健康保险公司必须能够访问这些数据时，区块链环境可以消除大部分欺诈行为。”

由于所有数据都不会存储在集中式基础架构中，因此无法破解系统并掌握所有数据。这使系统无泄漏，并有助于保护患者的隐私。

批评者

显然，并非所有人都认为将医疗行业建立在区块链技术的基础上。其中一位批评者恰好是哈佛大学教学医院波士顿Beth Israel Deaconess医疗中心的首席信息官John Halamka。他已经开始研究几种生产区块链应用程序，因此他非常熟悉它的工作原理和潜在的用例。

据他介绍，

“区块链不适用于存储大型数据集。区块链不是分析平台。区块链的交易性能非常慢。但是，作为防篡改的公共分类帐，区块链是工作证明的理想选择。区块链具有很强的弹性“。

医疗保健行业区块链结论

你必须拥有它。我们已经列出了区块链可能赋予医疗保健行业的各种优势。显然，在我们看到这种伙伴关系的正确实施之前，这都是传闻。我们可以说明的事实是，其他各种研究所和领域已经开始尝试和使用区块链技术。

这个领域不缺钱。实际上，请考虑以下统计信息：

• 数字健康创业公司的资金在2018年第一季度创下历史新高。
• 2015年全球年度医疗支出超过7万亿美元。
• 到2020年，全球年度医疗支出预计将超过8.734万亿美元。

因此，他们应该没有财务限制来研究新的和令人兴奋的技术。所有迹象都指向区块链医疗的未来。让我们看看为什么。

根据BIS研究报告，到2025年，医疗保健行业到2025年每年可以节省高达1000亿美元的数据泄露相关成本，IT成本，运营成本，支持功能和人员成本，假冒相关欺诈和保险欺诈。如果他们采用区块链技术。

该报告还指出：“预计医疗保健市场的全球区块链将从2018年到2025年以63.85％的复合年增长率增长，到2025年达到56.1亿美元的价值。区块链在医疗保健数据交换中的使用将在整个预测期内贡献最大的市场份额到2025年，由于使用区块链来解决与互操作性和非标准化相关的医疗保健信息系统中最普遍的问题，导致该行业产生数据孤岛，到2025年达到18.9亿美元。”

根据报告和区块链被各个部门采用的方式，看起来医疗保健行业的未来确实是去中心化的。让我们希望区块链技术为这个迫切需要的行业提供横向创新。

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