مقدمه: آلودگی IoT و Blockchain در مراقبت از دیابت

مدیریت دیابت به طور چشمگیری با ظهور فن آوری های بهداشت دیجیتال تکامل یافته است.محافظه های مستمر گلوکز (CGMs) و پمپ های انسولین در حال حاضر خواندن گلوکز زمان واقعی را جریان می دهند، بیماران و پزشکان را قادر می سازد تا تصمیمات مبتنی بر داده ها را اتخاذ کنند، با این حال، این ثروت از داده های حساس سلامت، نگرانی های حیاتی در مورد امنیت، حریم خصوصی و یکپارچگی دستگاه های اینترنت اشیا (IoT) را با تکنولوژی بلاکچین ارائه می دهد که تنها می تواند به ایجاد یک چارچوب قوی تر از طریق جمع آوری اطلاعات دقیق تر، بلکه با جمع آوری اطلاعات دقیق تر، بلکه با جمع آوری اطلاعات دقیق تر، بلکه می تواند به طور طبیعی دقیق تر از طریق آن ها، بلکه با جمع آوری اطلاعات دقیق تر، بلکه با جمع آوری اطلاعات دقیق تر، نگرانی های دقیق تر، بلکه با اطمینان از طریق جمع آوری اطلاعات دقیق تر، ارتباط با جمع آوری اطلاعات دقیق تر، بلکه اطلاعات دقیق تر، ارتباط با جمع آوری اطلاعات دقیق تر، ارتباط با جمع آوری اطلاعات دقیق تر، ارتباط با جمع آوری اطلاعات دقیق تر، به آن ها، ارتباط با جمع آوری اطلاعات مربوط به آن ها، ارتباط با جمع آوری اطلاعات مربوط به آن ها، ارتباط با اطمینان از طریق جمع آوری اطلاعات دقیق تر، ارتباط برقرار کند.

این همگرایی صرفا یک ارتقاء فنی نیست؛ بلکه نشان دهنده یک تغییر اساسی در چگونگی مالکیت داده های بهداشتی، به اشتراک گذاشته شده و تأیید شده است. بیماران به مباشرهای فعال اطلاعات خود تبدیل می شوند، در حالی که ارائه دهندگان دسترسی به جریان های داده قابل اعتماد را که از تصمیمات بالینی دقیق پشتیبانی می کنند، این مقاله بررسی می کند که چگونه IoT و بلاکچین با هم در مدیریت داده ها کار می کنند، مزایای ملموس برای بیماران و سیستم های بهداشتی، موانعی که باقی می مانند مسیر تحول.

نقش IoT در مدیریت دیابت

دستگاه های IoT در حال حاضر مراقبت از دیابت را تغییر داده اند. دستگاه هایی مانند Dexcom G6 و Medtronic Guardian Connect نظارت مستمر گلوکز را ارائه می دهند، داده ها را به گوشی های هوشمند و سیستم عامل های ابر هر چند دقیقه یکبار انتقال می دهند. قلم های هوشمند انسولین پیگیری تاریخ را پیگیری می کنند، در حالی که پمپ های انسولین متصل به طور خودکار تحویل انسولین را بر اساس خواندن سنسور زمان واقعی خودکار می کنند.این اکوسیستم مقدار زیادی از داده های سلامت بیمار تولید می کند (PHD) که می توانند الگوهای درمان را پیش بینی کنند، و پیش بینی کنند، و برنامه های درمان را تنظیم کنند.

با این حال، ارزش این داده ها بستگی به قابلیت اطمینان و امنیت آن دارد بدون حفاظت مناسب، داده ها در حمل و نقل یا استراحت می توانند بدون رضایت ردیابی، تغییر یا دسترسی پیدا کنند.یک خواندن CGM به خطر افتاده می تواند منجر به سوء مصرف انسولین شود، با عواقب جدی سلامت، سطح حمله نه تنها شامل دستگاه ها، بلکه کانال های ارتباطی، ذخیره سازی ابر و کاربردهای شخص ثالث است که در آن یک لایه امنیتی پایه و اطمینان از هر نقطه از هر نقطه امنیتی و امنیت داده ها را فراهم می کند.

اصول بلاک چین برای بهداشت و درمان

بلاک چین یک تکنولوژی دفترکل توزیع شده است که داده ها در بلوک هایی ذخیره می شوند که به صورت رمزنگاری شده در یک شبکه از گره ها توزیع و توزیع می شوند.هر تراکنش با یک نوار ضبط می شود و نمی تواند بدون اجماع از شبکه ذخیره شود، زیرا مراقبت های بهداشتی، این بدان معنی است که داده های بیمار را می توان به شیوه ای بی نظیر و قابل حسابرسی ضبط کرد. - خود- کدگذاری بر روی کدگذاری خودکار، تنها زمانی که اجازه می دهد تا یک زمان دسترسی به اشتراک گذاری داده های کاربر برای کاربر نهایی آنها را دوباره به اشتراک بگذارد.

همه بلاک چین ها برای بلاکچین های عمومی مانند اتریوم مناسب نیستند، اما از مصرف انرژی بالا و تراکنش محدود از طریقput رنج می برند. اجازه داده شده بلاک چین ها، مانند Hyperledger پارچه یا Quorum، قابل مقیاس تر و کارآمد هستند و آنها را برای برنامه های بهداشتی که در آن حریم خصوصی و سرعت حیاتی هستند، عملی می کند.

چگونه IoT و Blockchain یکپارچه برای داده های دیابت

ادغام از طریق یک معماری لایه ای کار می کند. دستگاه های IoT داده ها را جمع آوری می کنند و آن را به یک دروازه لبه یا ابر انتقال می دهند.این داده ها سپس به زنجیره بلوک به عنوان یک معامله می پردازند. داده های واقعی ممکن است از زنجیره ذخیره شوند (به عنوان مثال، رمزگذاری شده در یک پایگاه داده امن یا IPFS) برای جلوگیری از نفخ بلاک چین، در حالی که هش و متاداده برای تأیید هوشمند باقی می ماند، تنها می توانند دسترسی را بازیابی کنند.

به عنوان مثال، مطالعه CGM بیمار از 3:00 PM ضبط، رمزگذاری شده و ذخیره خارج از زنجیره؛ هش آن بر روی بلاکچین ثبت شده است، هنگامی که بیمار از یک متخصص جدید بازدید می کند، می توانند از طریق یک قرارداد هوشمند دسترسی موقت را اعطا کنند، کاربرد متخصص هش را به ارمغان می آورد، آن را با داده های ذخیره شده مقایسه می کند و رمزگشایی آن را با استفاده از تلاش کلیدی بیمار برای ذخیره سازی تمام داده های ذخیره سازی، بلافاصله از هر گونه اطمینان از داده های ذخیره سازی داده های ذخیره سازی داده های ذخیره سازی بزرگ، حذف می کند.

معماری مرجع

  • لایه دستگاه: CGMs، پمپ های انسولین، قلم های هوشمند، پوشیدنی (به عنوان مثال Fitbit، Apple Watch) جمع آوری داده های بهداشتی خام و انتقال از طریق بلوتوث یا Wi-Fi.
  • لایه ارتباطی: داده ها از طریق یک دروازه محلی یا به طور مستقیم به یک سرور ابر با استفاده از پروتکل های رمزگذاری شده (TLS، DTLS) جریان می یابد.
  • لایه بلاک چین: یک شبکه بلاک چین مجاز (به عنوان مثال، Hyperledger پارچه) هش، مجوز، log حسابرسی و قوانین قرارداد هوشمند را ذخیره می کند.
  • ذخیره سازی رسمی-Chain: [FLT 1] داده های بهداشتی رمزگذاری شده در پایگاه های داده سازگار HIPAA یا سیستم های فایل غیر متمرکز مانند IPFS، با ارجاعات ذخیره شده در زنجیره.
  • لایه درخواست: داشبورد برای بیماران و ارائه دهندگان، موتورهای تجزیه و تحلیل، سیستم های هشدار و برنامه های تلفن همراه با هر دو در زنجیره و منابع خارج از زنجیره.

مزایای کلیدی ادغام

عدم سازگاری داده های Uncompromised Data Integrity

عدم تغییر بلاک چین تضمین می کند که هنگامی که داده های گلوکز ثبت می شود، نمی توان آن را به طور واکنشی تغییر داد.این به ویژه برای تحقیقات بالینی و اسناد قانونی مهم است. یک مسیر حسابرسی دقیق دستکاری شده است که به تنظیم کنندگان و بیماران اجازه می دهد تا تأیید کنند که داده ها دستکاری نشده اند.برای مثال، اگر یک کارآزمایی بالینی از داده های بیمار مورد حمایت بلاکچین استفاده می کند، حامیان می توانند اطمینان حاصل کنند که نقاط پایانی پس از جمع آوری اموال و پشتیبانی می کنند.

امنیت پیشرفته

داده ها رمزگذاری شده اند تا به پایان.حتی اگر یک بازیگر مخرب انتقال را متوقف کند، آنها نمی توانند بدون کلید خصوصی داده ها را رمزگشایی کنند. مکانیسم های اجماع بلاک چین یک لایه اضافی از امنیت را اضافه می کنند: تغییر یک بلوک منفرد نیاز به استخراج مجدد تمام بلوک های بعدی دارد که به طور محاسباتی در یک شبکه بزرگ قابل کنترل است.

کنترل حریم خصوصی بیمار

پایگاه های داده متمرکز سنتی داده های بیمار را تحت کنترل موسسات بهداشتی یا تولیدکنندگان دستگاه قرار می دهند.با بلاکچین، بیماران می توانند داده های خود را داشته باشند و اجازه های دانه را از طریق قراردادهای هوشمند به آنها بدهند، آنها می توانند دسترسی را در هر زمان دوباره برقرار کنند و به آنها این امکان را می دهند که تصمیم بگیرند چه کسی اطلاعات هویت خود را افشا می کند و برای چه مدت این کار می تواند با اصول حفاظت از داده های عمومی (GDPR) و داده های آینده برای جمع آوری اطلاعات مربوط به بیماران، ارتباط برقرار کند.

اطلاعات زمان واقعی با قابلیت های معتبر

دستگاه های IoT داده ها را در زمان واقعی انتقال می دهند.با ضبط این انتقال ها بر روی بلاک چین، هر دو بیمار و ارائه دهندگان می توانند اطمینان حاصل کنند که داده ها معتبر و به موقع هستند، این امر برای سیستم های تحویل انسولین خودکار که تصمیمات تقسیم شده دوم به خواندن دقیق سنسور متکی هستند، حیاتی است. A Timestamp یک رکورد قابل اطمینان از زمان تولید هر مطالعه را فراهم می کند که می تواند برای تشخیص یا تاخیر در توالی ارتباطات استفاده شود.

اشتراک گذاری داده ها در سراسر اکوسیستم

بیماران دیابتی اغلب چندین متخصص را می بینند: متخصصین غدد، رژیم غذایی، پزشکان مراقبت های اولیه، بلاک چین می توانند به عنوان یک منبع واحد از حقیقت عمل کنند، حذف ورود داده های دستی و کاهش خطا. با رضایت بیمار، ارائه دهندگان می توانند به یک مجموعه داده یکپارچه و به روز شده بدون نیاز به انطباق با سیستم های مختلف دسترسی داشته باشند.این قابلیت همکاری از طریق فرمت های داده استاندارد (HL7IR) و قراردادهای هوشمند که به طور مداوم در سراسر سازمان ها اجرا می کنند.

استفاده از پرونده های واقعی و پروژه های خلبان

چندین طرح در حال حاضر در حال بررسی این ادغام هستند. ]IBM Blockchain Health [ برنامه راه حل های آزمایشی برای مدیریت داده های بهداشتی با رضایت بیمار است.در دیابت ] MedRec پروژه در MIT استفاده شده است برای بیماران کنترل بر سوابق پزشکی خود را راه اندازی مانند [Fhr: [2] تنها می تواند سیستم های شناسایی غیر متمرکز را مطمئن کند:5 سیستم های هویت معتبر معتبر.

مثال قابل توجه ادغام FreeStyle Libre سنسورهای با پلتفرم های پشتیبانی شده از بلاک چین در اروپا است. بیماران می توانند خواندن گلوکز خود را به یک دفتر مرکزی امن آپلود کنند و ارائه دهندگان مراقبت های بهداشتی از داده ها را از طریق یک قرارداد هوشمند درخواست می کنند. بازخورد اولیه نشان می دهد که داده ها را کامل و اعتماد بیمار دیگر خلبان در هلند بهبود می دهد.

موسسات تحقیقاتی همچنین در حال بررسی مفهوم "اتحادیه های داده" هستند که در آن بیماران داده های دیابت خود را به یک تعاونی مبتنی بر بلاک چین می رسانند، هر شرکت کننده کنترل داده های خود را حفظ می کند، اما می تواند مطالعات را انتخاب کند، دریافت توکن ها به عنوان جبران خسارت، شبیه به HL7 FHIR [F:1] چارچوب های به اشتراک گذاری داده ها، در حالی که حفظ حریم خصوصی.

چالش ها و محدودیت ها

مقیاس پذیری و از طریقput

شبکه های بلاک چین، به ویژه شبکه های عمومی، معامله محدود دارند.یک بیمار منفرد با CGM می تواند صدها مطالعه در روز تولید کند. چند زبانه توسط میلیون ها بیمار می تواند راه حل های شبکه را مختل کند، شامل ذخیره سازی زنجیره ای و مقیاس لایه ۲ (به عنوان مثال، زنجیره جانبی، کانال های دولتی) که اجازه می دهند بلاک چین ها از طریق آن بهتر ارائه دهند اما برخی از طریق مصرف کنندگان غیر متمرکز، اجازه می دهند تا به میزان تجزیه و تحلیل جمعیت در حال ظهور برسند.

قابلیت Interoperability

سیستم های بهداشتی از استانداردهای مختلفی مانند HL7 FHIR، DICOM و سیستم عامل های اختصاصی بلاکچین استفاده می کنند باید قادر به مصرف و داده های خروجی در این فرمت ها باشند. بدون API های استاندارد، ادغام تجزیه و تحلیل می شود و پر هزینه می شود. ظهور لایه های اتصال بلاک چین- آگنوستیک، مانند پروتکل Interledger (ILP)، کمک به دفاتر مختلف است، با این حال، توسعه دهنده خدمات درمانی متنوع است.

مصرف انرژی

بلاک چین های اثبات کار (به عنوان مثال، بیت کوین) مقدار زیادی از برق مصرف می کنند، در حالی که اکثر پروژه های زنجیره ای مراقبت های بهداشتی از شبکه های اثبات شده یا مجاز با استفاده از انرژی پایین استفاده می کنند، تاثیر زیست محیطی هنوز هم در نظر گرفته می شود. سبز بلاک چین جایگزین در حال ظهور است، اما پذیرش سازمان های بهداشتی به طور فزاینده ای در حال ارزیابی ردپای کربن پشته های فن آوری خود، و مکانیسم های انرژی کارآمد مانند اثبات این حساب کاربری هستند.

تنظیم مقررات و قانونی Hurdles

داده های بهداشتی در معرض مقرراتی مانند HIPAA در ایالات متحده و GDPR در اروپا قرار دارد.تعاملات تغییرناپذیر بلاکچین با حق فراموش شدن (تقاض داده) راه حل ها شامل ذخیره اطلاعات شخصی خارج از زنجیره و استفاده از تکنیک های رمزنگاری مانند اثبات صفر دانش مرزی برای اعتباربخشی به اطلاعات هنوز در حال تحول است؛ خلبان اتحادیه اروپا در مورد بلاک چین (دستورالعمل های تاییدیه اطلاعات رسمی) و هیچ گونه دستورالعمل های نظارتی مرزی وجود ندارد.

امنیت دستگاه و اعتماد

اگر دستگاه IoT به خطر افتاده باشد (به عنوان مثال، یک CGM هک شده برای گزارش خواندن نادرست)، بلاک چین نمی تواند آن را اصلاح کند. کل سیستم تنها به عنوان ضعیف ترین پیوند آن امن است. ماژول های امنیتی سخت افزار و تأیید دستگاه های دستگاه برای اطمینان از اینکه داده ها از یک منبع قابل اعتماد سرچشمه می گیرند، باید بوت، ثبت نام، و محفظه مقاوم در برابر دستکاری را با شناسایی دستگاه های کلیدی در زمان شناسایی کنند.

مسیر های آینده

بلاک چین های سبک برای دستگاه های آموزش دیده منابع

محققان در حال توسعه پروتکل های بلاکچین سبک هستند که می توانند به طور مستقیم بر روی دستگاه های IoT بدون نیاز به محاسبات سنگین اجرا شوند، این می تواند تأیید داده های سطح بالا را قبل از انتقال، کاهش تأخیر و بهبود امنیت، به عنوان مثال، ساختار IOTA یک گراف چرخه (DAG) اجازه می دهد معاملات کوچک بدون استخراج کنندگان، و آن را برای پرداخت های میکرو و جریان های داده از CGM مناسب است.

هوش مصنوعی و پیش بینی Analytics

با ترکیب داده های یکپارچه شده با یادگیری ماشین، مدل ها می توانند بر روی مجموعه داده های قابل اعتماد آموزش ببینند تا پیش بینی هیپوگلیسمی یا رژیم های انسولین شخصی سازی را پیش بینی کنند. شفافیت بلاک چین همچنین به کاربران اجازه می دهد داده های مورد استفاده برای آموزش این مدل ها را بررسی کنند، اعتماد به سازمان های مبتنی بر هوش مصنوعی را ایجاد کنند.

Incentives برای اشتراک گذاری داده ها

بیماران می توانند با توکن های رمزنگاری شده برای به اشتراک گذاری داده های دیابت ناشناس خود برای تحقیق پاداش داده شوند، این مدل توسط سیستم عامل هایی مانند Healthbank ، مشارکت را تشویق می کند در حالی که حفظ مالکیت داده ها می تواند برای تخفیف در دستگاه ها یا خدمات جلوگیری شود.

ادغام با Telemedicine و Remote Monitor

COVID-19 اپیدمی تسریع پذیرش تله پزشکی. blockchain می تواند دسترسی امن و قابل اطمینان به داده های بیمار در زمان واقعی در طول مشاوره مجازی، کاهش نیاز به آزمایش های اضافی و فعال کردن تصمیمات آگاهانه تر از فاصله را فراهم کند. قراردادهای هوشمند می تواند به طور خودکار شرکت های بیمه را بر اساس رویدادهای تأیید شده، بازپرداخت ساده با IoT، مشاوره تله پزشکی می تواند دسترسی به داده های تغییر یافته را کاهش دهد، اطمینان از انتقال معتبر است.

تاثیر بالقوه بر مراقبت از دیابت و نتایج بیمار

هنگامی که به طور کامل اجرا شود، ادغام بلاک چین IoT پتانسیل تغییر مدیریت دیابت از واکنش پذیر به فعال را دارد. A بیمار با تحویل انسولین خودکار می تواند تمام تاریخچه درمان خود را ثبت کند، به طور غیر قابل تغییر، قادر به تنظیم نرخ های پایه با اعتماد به نفس باشد. کلینیکی ها می توانند بر تفسیر داده ها تمرکز کنند تا اطمینان حاصل کنند که محققان می توانند به داده های با کیفیت بالا دسترسی داشته باشند، داده های مبتنی بر رضایت بدون نگرانی های حریم خصوصی.

مهم است که بیماران استقلال خود را به دست آورند.آنها می توانند داده های خود را با یک متخصص تغذیه برای یک هفته بدون دسترسی دائمی به اشتراک بگذارند، آنها می توانند پایبندی به شرکت بیمه خود را برای تخفیف های حق بیمه اثبات کنند.آنها حتی می توانند داده های ناشناس را به شرکت های دارویی به صورت خاص به عنوان یک فرماندار مرکزی اطلاعات بهداشتی خود به فروش برسانند.

مطالعه موردی: سفر بیمار فرضی

ماریا را در نظر بگیرید، یک فرد ۴۵ ساله با دیابت نوع ۱. او از یک قلم انسولین هوشمند و CGM استفاده می کند که با یک پلت فرم مبتنی بر بلاک چین همگام است، هنگامی که به یک شهر جدید سفر می کند، او از کلینیک مراقبت فوری برای یک نمونه قند خون پایین استفاده می کند، با رضایت ماریا از طریق یک برنامه تلفن هوشمند، دسترسی به او 24 ساعت آخر داده های گلوکز، و بسته بندی کامل از طریق یک نمونه نهایی، به روز رسانی دقیق از طریق تزریق دقیق غذا، به روز رسانی دقیق است.

بعدها، ماریا تصمیم به مطالعه تحقیقاتی در مورد رژیم های انسولین گرفت.داده های او، ناشناس از طریق اثبات صفر دانش، بدون افشای هویت او، او میکرو به عنوان جبران دریافت می کند، که او برای جبران هزینه سنسور CGM خود استفاده می کند. نتایج مطالعه با یک پیوند به داده های مبتنی بر بلاک چین منتشر شده است، اجازه می دهد محققان دیگر تجزیه و تحلیل را تأیید کنند.

نتیجه گیری

ادغام IoT و بلاکچین برای مدیریت داده های امن دیابت یک فانتزی آینده نگر نیست - در حالی که چالش های قابل توجهی در مورد مقیاس پذیری، همکاری و مقررات باقی مانده است، مزایای بالقوه از نظر امنیت، توانمندسازی بیمار و یکپارچگی داده ها بسیار قابل توجه است به عنوان راه حل های بلاکچین سبک و استانداردهای کامل، این فن آوری احتمالا به یک جزء استاندارد از همکاری های دیجیتال برای بیماران و ارائه دهندگان مراقبت های بهداشتی معتبر تر تبدیل می شود، و نه تنها به معنی اطمینان تر است.

درخواست کننده: این مقاله تنها برای اهداف اطلاعاتی است و مشاوره پزشکی یا فنی را تشکیل نمی دهد.همیشه با یک متخصص بهداشت و درمان برای تصمیم گیری های مدیریت دیابت مشورت کنید.