区块链技术在医疗健康领域的应用探讨
相对于传统数据库，区块链具有规则透明、数据分布式存储、可追溯、历史数据不可篡改、广泛参与等特点。目前，区块链技术的成功应用已经渗透到医疗健康、数字金融、供应链管理、数字资产交易、可信生态等多个领域，并展现出良好前景。临床试验数据的安全管理是医疗健康领域的重要命题。目前传统的临床试验数据管理中存在着包括临床试验注册数据无法可信存证、数据可能丢失且不易共享、临床试验报告审查标准化程度不足、临床试验实时资料真实性无法保障、难以兼顾临床试验实时资料数据的高效共享与数据隐私的保护等亟需解决的痛点。本研究在长期的区块链应用实践中，基于区块链技术不可篡改、可追溯、数据库开放、多中心化管理等技术特性，结合人工智能技术与隐私保护技术，拟就区块链技术可以进一步应用至医疗健康领域特别是临床试验数据的安全管理提出呼吁和思考，认为区块链可实现临床试验数据与数据处理行为的可信存证、隐私保护下的数据共享与数据共享行为的可信存证，进而解决临床试验数据管理中相关痛点，让临床试验数据更加可信可靠。
临床试验数据的安全管理是医疗领域的重要命题。目前传统的临床试验数据管理中存在着包括临床试验注册数据无法可信存证、数据可能丢失且不易共享、临床试验报告审查标准化程度不足、临床试验实时资料真实性无法保障、难以兼顾临床试验实时资料数据的高效共享与数据隐私的保护等亟需解决的痛点。
区块链是一种利用分布式结构来存储数据，利用共识机制来同步数据，利用链式数据结构来确保数据完整性、真实性和时序性的多中心化计算范式与数据库技术。区块链作为“新基建”中的“可信信息基础设施”，具有规则透明、数据分布式存储、可追溯、历史数据不可篡改、广泛参与等特点，已经渗透到医疗健康、数字金融、供应链管理、数字资产交易、可信生态等多个领域，并展现出良好前景。在数据共享方面，区块链技术体系中的分布式存储、密码学原理、共识机制、
P2P
网络等多方面的技术特性保证了区块链上的信息既公开透明又能保护隐私，通信信道即使暴露在外也能保证数据的不可篡改，参与方既可以共同参与决策又可以保护自身利益不受侵犯，极大地提高了价值交互的效率。
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区块链技术在医疗数据中的应用现状
区块链在卫生健康领域应用的学术研究可涵盖在电子健康记录、个人医疗记录和临床试验数据系统等场景中的数据处理解决方案中。医疗健康数据目前主要包含两类：一类是常规医疗中的电子病历及其相关的疾病数据；另一类是通过智能设备采集的医疗健康数据。两类数据在保密性和使用方式上有一定的区别，对应的区块链落地模式也有所不同。
病历作为“账本”，原件一般都归档于各医疗机构，患者自身除非向医院提出申请，否则并不直接掌握病历数据。当前的医疗机构或卫生系统一般都拥有自己的中心机构，提供记录、保存和传输健康数据的功能。中心式存储设施是保存和处理这些数据的传统方式，目前应用较多，相对成熟，但尚存在不少缺点，包括中心式存储易遭受数据丢失、更改和攻击。传统中心式架构还可造成在医疗保健领域普遍存在的“信息孤岛”。患者更因无法直接获得并详尽了解自己的医疗记录和历史情况而产生了很大的就医困扰，对诊疗造成负面影响。美国卫生与公众服务部的一项数据显示，
2015
年，由于黑客
/ IT
事件导致医疗记录数据被破坏
1.12
亿次；
2016
年，估计三分之一的患者成为数据泄露的受害者。而区块链的公钥
/
私钥访问方式、分布式数据存储为医疗保健信息的安全建立了一个新的范本。
若借助区块链技术，则可实现如下功能：①数据所有权回归个人，允许个人或者患者本人掌握自己的信息，而不是某个医院或其他第三方机构。②是保存患者健康病历、检验数据、患者医疗记录的历史数据库。③患者可实时查询医生确诊判断、影像、心电图、睡眠模式、血糖等检测数据，作出健康规划。④可以打破信息孤岛，实现数据高效互通。但是因为区块链技术的核心是去中心化的架构，而医疗行业目前却是中心化的体制，因此两者必然会存在冲突。
在医疗保险领域，患者、医疗机构、保险提供商之间组成了三角关系，但是在三方交互过程中存在如效率低下、服务复杂等诸多问题。多层级的保险中介也增加了无效的中间成本，落后的信息化系统需要高昂的人力、管理成本。①针对保险服务提供商：保险成本特别是管理成本十分高昂，保险提供商将大量的精力花在了合同签订和管理、数据库维护、款项支付和收取、索赔检查、资料审定等各方面。有数据显示，
2018
年美国账单和保险相关
(BIR)
活动成本达
3150
亿美元，比
2007
年增长
100%
以上。②针对患者：大多数患者及其家属面对医疗账单和第三方报销流程时，充满了未知和恐惧，保险报销的复杂性使其流程变得冗长。同时，保险行为中也可能存在销售误导、骗保等信息不对称的恶意欺诈。③针对医疗机构：每年需要花费相当长的时间在保险报销过程中，如病历资料的整理，保险服务提供机构和政府审计等。
医疗保险是整个保险领域中应用场景最多、最丰富、最复杂的保险类别。目前，小额医疗保险理赔通常是投保人先向医院支付医疗费用，然后再从医院获得相关费用文件，之后投保人用这些文件向保险公司理赔，获得理赔金，这一流程系统耗时费力。索赔支付和裁决也是非常复杂的过程，需要涉及大量的管理费用和人工流程，以验证所有利益相关者是否符合和遵守合同中的商定条件。
因此，保险领域若借助区块链技术，则可实现如下功能：①有关数据记录分布式存储在区块链上，实现保险数据保全、数据不可篡改，避免可能的合同争议。②提高医保报销效率，降低支付耗时，即使投保人没有要求支付，该流程也会继续——医院医疗费用支付详情和保险合同都是自动验证、自动进行的。③保险公司可即时获得医疗数据，而不用担心数据泄露；医院职员可以通过与保险公司共享的账本核对投保人保险信息。④绝大多数索赔过程不再复杂，可以在一个完全自动化的过程中用相对简单的逻辑进行处理。
医药溯源是指对药品的生产加工、物流运输、零售使用等过程进行记录追踪，需要药品全生命周期各链条上的广泛参与。当前医药防伪溯源系统的一大弊端，即医药防伪溯源系统的所有数据都存储在中心数据库内，溯源认证采用中心记账模式，数据在上传、存储、查询等一系列操作中有被篡改的可能。除此之外，医药防伪溯源系统尚有两点不足：①存储的数据信息不完整，消费者无法通过查询药品溯源码得到药品的物流信息及使用信息。②数据信息的私密性无法保证，药品流通过程中参与者与最终消费者查询会得到相同的信息，容易造成消费者个人信息泄漏。
若借助区块链技术，则可实现如下功能：①区块链所具有的去中心化的性质就是它的核心优势。再结合密码学技术，将每一个区块通过区块头内的前一个区块的哈希值串联成链，且区块链上的每个节点都保存一份相同的账本，保证存储在区块链上的数据很难被篡改。②药品流通过程中的每个参与者都可以通过链码功能对药品信息进行记录，得到药品从生产到使用的全部信息，保证数据流的可靠性与完整性。③区块链中联盟链具有用户非授权不能接入的特点，作为联盟链代表的
Fabric
区块链平台具有基于证书认证的账号体系，各组织的账号是根据公钥基础设施
(PKI)
规范生成的一组证书和秘钥文件，在查询者发起查询请求时，
Fabric
侧会发起对提案消息的验证，包括对组织账号、通道信息及链码地址的认证，账号体系结合链码功能可以保证数据信息的私密性。
区块链技术可以记录药品的所有物流相关信息、渠道流通情况，并不能被篡改，堵住供应链的漏洞，解决长期以来备受困扰的假药问题。另外，如果货物运输中断或丢失，存储在账本中的数据也为各方提供了一种快速的方式进行追踪，并可确定最后处理货物的责任人。
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临床试验数据管理现状
1997年颁布的“人用药品注册技术要求国际协调会议－临床试验质量管理规范”(International Conference on Harmonization of Technical Requirements for Registration of Pharmaceuticals for Human Use－Good Clinical Practice，ICH－GCP)是目前国际临床试验数据管理需要符合的原则性要求。该管理规范为正规化临床试验提供了系统科学的原则指导，要求在保护受试者利益的前提下，保证临床试验的科学性、可靠性。此外，临床试验数据管理组织(Society of Clinical Data Management，SCDM)根据各国学者和专家的研究讨论，也颁布了”临床数据质量管理规范”( Good Clinical Data Management Practice, GCDMP)。该管理规范规定了临床试验数据管理工作的标准操作流程与责任划分，并提出了对于数据管理的完整、高效、安全性的技术指导意见。
为规范临床试验操作并保障受试者权益，我国早在
2003
年就颁布了《药物临床试验质量管理规范》，对于药物临床实践的方案设计、组织与实施流程等方面的总体要求做出明确。原
2012
版《中华人民共和国药品管理法》明确，国家支持以临床价值为导向、对人的疾病具有明确或者特殊疗效的药物创新；要求开展药物临床试验，应当在具备相应条件的临床试验机构进行。截至
2019
年
10
月，我国具备药物临床试验机构资格的医疗机构共计
1206
家。然而当前，我国临床试验管理实践中，尚存在部分临床试验机构侵犯受试者知情同意权、隐瞒药物风险性、药物管理不规范、临床试验数据无法溯源等问题。同时，部分社会公众因缺乏对于临床试验的理解和接受，对临床试验机构存在不信任、甚至抗拒心理。
临床试验数据作为支持药品获准上市的关键内容，数据的存储和管理工作很大程度上可以影响临床试验的质量。为强化我国药物临床试验数据的管理规范，原国家食品药品监督管理总局
(CFDA)
于
2016
年发布了《药物临床试验数据管理与统计分析的计划和报告指导原则》。然而，目前我国关于临床试验的数据管理、操作的法规和规定等领域上还存在大量空白。①由于缺乏配套的实施细则和有效的监管措施，导致我国在药物临床试验数据管理方面的规范化程度不高，临床试验数据管理质量良莠不齐，进而影响到新药有效性和安全性的客观科学评价。②国内临床试验数据管理系统的开发和应用尚处于起步阶段，临床试验的数据管理模式大多基于纸质病例报告表
(CRF)
的数据采集阶段，电子化数据采集与数据管理系统应用有待提高，同类研究的数据库之间难以做到信息共享。
因此，加强对创新药物临床试验阶段的研究，寻找临床研究中的薄弱环节，建设完善的创新药物临床试验风险管理评价体系，是促进我国创新药物的研究发展至关重要的一步。
2012
年颁布的《临床试验数据管理工作技术指南》，要求①临床试验数据管理系统需首先满足具备强有力的系统可靠性。基于风险考虑，临床试验数据管理系统必须保障数据的完整，减少因系统或过程问题产生错误的可能。②对于突发灾难的恢复计划与数据备份，保证数据的完整性与可用性。③具备完善的稽查轨迹
(audit trail)
，从数据录入到每一次的更改、删除或是增加，管理系统需保证从原始资料到申报数据的过程透明，具体到时间、日期、更改人、更改原因以及更改前后的对应数据值。临床试验数据的就查轨迹记录需存档备份并允许授权查询。因此，临床数据管理系统需提供有效的系统控制访问与权限管理，防止数据和文档未经授权的更改、删除、或是丢失。
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临床试验数据管理中的现存痛点
目前，临床试验数据管理在临床试验注册、临床试验报告审查、临床试验实时资料管理等多个方面均存在亟需解决的痛点。
临床试验注册是医学研究伦理的需要，是临床试验研究者的责任和义务。传统的临床试验注册系统存在如下痛点：①中心化系统存在数据被篡改的风险，导致无法可信完整地记录试验注册的全过程及全过程中产生的文件与数据。②数据存储在中心化的服务器上，存在数据丢失的可能性。③传统数据库是封闭式数据库，外部系统难以查看或核验临床试验注册时的数据。
临床试验标准化不仅可以提升临床研究的质量，而且有助于不同来源数据的整合分析。但是，目前不断进行的临床研究实践中，临床试验却尚未实现标准化。临床试验报告审查中常存在临床试验设计不合理、数据收集不齐全、分析方法不恰当等痛点，均可导致整个临床试验研究的质量不高，同时，这可能也与从事临床研究的人员能力不足和相关知识缺乏有关。
临床试验实时资料是指临床试验过程中记录的受试者基线资料，包括人口学资料和入组时检查的基线数据等、试验过程中的实施情况、结果数据等相关资料。临床试验实时资料的意义体现在如下
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个方面：①所有临床试验结果都可能应用于大众，因此，受试者有权知道临床试验的所有细节和结果。无论试验结果如何，都应该让受试者了解临床试验的这些细节，这也是医学伦理和临床试验透明化的需要。②项目管理机构或投资人可根据需要随时了解临床试验的执行情况和进度。③让受试者了解临床试验执行细节和过程可保证临床试验资料的真实性，大大增加临床试验的公信度。④供医学期刊审核稿件时核查原始数据。⑤便于试验研究者保存和管理试验资料。
在传统技术下，临床试验实时资料管理存在如下痛点：①难以确保临床试验实时资料的真实性。由于使用中心化的数据库进行存储，临床试验实时资料存在被篡改的可能性，数据提供者难以自证清白，使用者难以确保其真实未被篡改。②难以真正做到在隐私保护下的安全共享。传统数据库具有封闭性，难以做到临床试验实时资料在保护隐私数据与敏感数据的同时，让数据发挥最大效能，让真正有需求的人能方便高效地使用数据。
当代医学研究重大问题之一是不可重复研究。不可重复性可能会涉及到从实验错误到主观欺诈等学术不端行为，影响临床研究结果并损害研究质量。若借助区块链技术与隐私保护技术，可对数据进行共享、维护与溯源，应用于临床试验中可能发生的任何数据交互，增强临床研究的信任度和透明度，进而提升医疗学术群体内部之间的信任，以及患者对于临床试验的信任。
4
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1
临床试验注册痛点克服：知情同意书和临床试验方案上链
通过区块链技术辅助临床试验注册流程，将知情同意书和临床试验方案进行上链，并绑定在相应申请人的数字身份上，克服传统痛点。①区块链技术让试验申请的全过程与过程中产生的文件与数据不可篡改，永久保存。相对于传统的方式，可以存储更多样的元数据，如数据收集方式、归因方法等。在需要数据时可追溯到完整资料、完整过程以及相关负责人。②采用区块链技术分布式存储数据，数据在所有节点上保存，不再存在丢失的风险。③区块链开放的特性令被授权系统有权查看或核验临床试验注册数据。
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临床试验报告审查痛点克服：区块链＋人工智能提升临床试验报告标准化程度
用区块链技术与人工智能技术共同赋能临床试验报告申报系统，可以使用智能化的方式检测临床试验报告的规范性，并将检查结果记录、申报在链上，以此提高临床试验报告的标准化程度，提升临床试验报告质量。
4
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临床试验实时资料管理痛点克服：
“
区块链＋隐私保护
”
技术实现临床试验实时资料可信安全共享
区块链技术确保临床试验实时资料的真实性。通过临床试验实时资料的哈希值上链与相关负责人上链，确保在对真实性存疑的时候可查可追溯，从而确保临床试验实时资料的真实性，为医学研究与民众知情提供可信基础。
区块链结合隐私保护技术保障数据共享的合规。在区块链技术保障数据可信的前提下，通过隐私保护技术实现最小化披露与数据加密分享，在保证数据隐私的情况下，实现数据利用效率最大化。
同时，数据共享过程均会被记录在链上留下完整记录，一旦发生问题可对当时的共享过程进行追溯，通过全面监督提升数据共享的规范性。
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区块链在临床试验数据管理实践应用中所面临的问题
尽管区块链技术能带来诸多好处，但要想在临床试验数据管理中落地，仍然存在如下壁垒。
