הקדמה: הקונפורמציה של IoT ו- blockchain בטיפול בסוכרת

ניהול סוכרת התפתח באופן דרמטי עם כניסת טכנולוגיות בריאות דיגיטליות.מוניטורים של גלוקוז (CGMs) ומשאבות אינסולין עכשיו מזרמים קוראי גלוקוז בזמן אמת, המאפשרים לחולים ולרופאים לקבל החלטות מונעות נתונים.עם זאת, העושר הזה של נתונים רגישים לבריאות מציגה חששות קריטיים סביב אבטחה, פרטיות ושלמות.שילוב האינטרנט של דברים () עם טכנולוגיית בלוקצ'יין מציע גישה חזקה למסגרת זו על ידי שילוב של יכולות טיפול אמיתיות של IoT, אך לא מאובטחות לא מאובטחות, אלא גם כן, אלא גם כן, אלא גם כן, אלא גם כן, אך ורק דחיסה של אבטחה יעילה יותר של אבטחה מאובטחות אבטחה מאובטחות אבטחה מאובטחות אבטחה בטוחה יותר, אך ורק Blockchain, אך ורק עם מכשירים מאובטחות אבטחה מאובטחות אבטחה מאובטחות אבטחה יעילה יותר, אך ורק עם מכשירים מאובטחות אבטחה מאובטחות אבטחה של אבטחה, אך ורק Blockchain.

התכנסות זו אינה רק שדרוג טכני; היא מייצגת שינוי יסודי כיצד נתונים רפואיים בבעלות, משותפת ואומתה.מטופלים הופכים להיות שריצים פעילים של המידע שלהם, בעוד ספקים מקבלים גישה לזרמים נתונים אמינים התומכים בהחלטות קליניות מדויקות. מאמר זה בוחן כיצד IoT ובלוקצ'יין עובדים יחד בניהול נתונים סוכרת, היתרונות קונקרטיים עבור חולים ומערכות בריאות, המכשולים שנותרו, ואת המסלול של גישה זו.

התפקיד של IoT בניהול סוכרת

מכשירים IoT כבר עיצבו מחדש את הטיפול בסוכרת.מכשירים כגון Dexcom G6 ו- Medtronic Guardian Connect מספקים ניטור גלוקוז מתמשך, העברת נתונים לסמארטפונים ופלטפורמות ענן כל כמה דקות. . ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ PG) אשר יכול לשמש כדי לזהות דפוסים אוטומטיים, שינויים hypoemicological, , , , שינויים , , , שינויים , , , שינויים , שינויים , , , ויזואליים , , , , ויזואליים ויזואליים , .

עם זאת, הערך של נתונים אלה תלוי באמינות ובביטחון שלה.ללא אמצעי הגנה נאותים, נתונים במעבר או במנוחה ניתן ליירט, שינוי, או גישה ללא הסכמה. קריאה CGM שנפגעה עלולה להוביל לאבחון אינסולין לא נכון, עם השלכות בריאותיות חמורות.משטח ההתקפה כולל לא רק את המכשירים עצמם אלא גם את ערוצי התקשורת, אחסון בענן ויישומים של צד שלישי.

Blockchain מימון לבריאות

Blockchain היא טכנולוגיה מבוזרת מובילה שבה נתונים מאוחסנים בלוקים הקשורים קריפטוגרפיים ומופץ ברחבי רשת של צמתים. כל עסקה נרשמת עם תזמון ולא ניתן לשנות רטרואקטיבית ללא הסכמה מהרשת.עבור בריאות, זה אומר כי נתונים סבלניים ניתן להקליט בתוך לוח זמנים לא מאומת, ביקורתי, קוד הפעלה עצמית על בלוקצ'יין - מצב אוטומטי, לדוגמה, כדי לאפשר שיתוף נתונים חכם, כדי לאפשר טיפול תרופתי בלבד.

לא כל הבלוקצ'יין מתאימים לבריאות.בלוקים ציבוריים כמו Ethereum מציעים מבוזרזציה אבל סובלים משימוש באנרגיה גבוהה ועסקאות מוגבלות באמצעות ערכת מידע. Permissioned blockchains, כגון מרק Hyperledger או Quorum, הם יותר מדרגיים ויעילים באנרגיה, מה שהופך אותם מעשי עבור יישומי נתונים בריאות שבהם פרטיות ומהירות הם קריטיים.רשתות אלה מאפשרות רק למשתתפים מורשים לאמת עסקאות, אשר מתואמים עם דרישות הבריאות נשלטות של ארגונים כגון אפס זיהוי נתונים.

כיצד IoT ו- blockchain Integrate for Diabetes

האינטגרציה עובדת באמצעות ארכיטקטורה שכבתית.מכשירי IoT אוספים נתונים ולהעביר אותו ל-Sleways או לתווך ענן.המידע הזה הוא אז מעוות ונכתב לבלוקצ'יין כעסקה.הנתונים בפועל עשויים להיות מאוחסנים מחוץ לשרשרת (למשל, מוצפנים במסד נתונים מאובטח או IPFS) כדי למנוע Blockchain, בעוד שה-Hatah ו metadata נשאר על שרשרת עבור חוזים חכמים.

לדוגמה, קריאה של המטופל מ 3:00 PM נלכדה, מוצפנת ומאוחסנים מחוץ לשרשרת; הישבן שלה נרשם על blockchain. כאשר המטופל מבקר מומחה חדש, הם יכולים להעניק גישה זמנית באמצעות חוזה חכם.הבקשה של המומחה מביא את החפה, משווה אותו לבלוקצ'יין מאוחסן, ומפענח אותו באמצעות מפתח האחסון של המטופל.

אדריכלות

  • (FLT:0) שכבת התקן:FLT:1, משאבות אינסולין, עטים חכמים, עונדים (למשל, Fitbit, Apple Watch) לאסוף נתונים לבריאות גולמית ולהעביר באמצעות Bluetooth או Wi-Fi.
  • (FLT:0) שכבת תקשורת: 1) נתונים זורמים דרך שער מקומי או ישירות לשרת ענן באמצעות פרוטוקולים מוצפנים (TLS, DTLS).
  • (FLT:0) blockchain Layer:BuildFLT:1) רשת blockchain מורשה (למשל, מרק Hyperledger) חנויות ישים, הרשאות, יומני ביקורת, וכללי חוזים חכמים.
  • (FLT:0) אחסון צ'סטין:FLT:1rated בריאות נתונים מוצפנים שוכן במסד נתונים של HIPAA או מערכות קבצים מבוזרות כגון IPFS, עם אזכורים מאוחסנים על שרשרת.
  • (FLT:0)Application Layer:FLT:1 Dashboards forמטופלים וספקים, מנועי ניתוח, מערכות התראה וממשק יישומים ניידים עם משאבים ברשת ומחוץ לשרשרת.

היתרונות העיקריים של האינטגרציה

Uncompromised Data Integrity

חוסר המוכנות של Blockchain מבטיח כי לאחר שנתוני גלוקוז מוקלטים, זה לא יכול להשתנות רטרואקטיבית.זה חשוב במיוחד למחקר קליני ותיעוד משפטי. A tamper-evident ביקורת מאפשר הרגולטורים והמטופלים כדי לוודא כי הנתונים לא נעשה מניפולציה.לדוגמה, אם ניסוי קליני משתמש בנתונים מטופלים משוחררי blockchain, ספונסרים יכולים לסמוך על נקודות הקצה לא השתנו לאחר איסוף זה גם דורש הוכחה של טיפול.

אבטחה מוגברת

הנתונים מוצפנים מקצה לקצה.גם אם שחקן זדוני יסיר את השידור, הם לא יכולים לפענח את הנתונים ללא המפתחות הפרטיים.מנגנוני הקונצנזוס של blockchain מוסיפים שכבת אבטחה נוספת: שינוי בלוק אחד ידרוש חזרה כל בלוקים הבאים, אשר הוא בעל יכולת חישובית בתחושה חישובית של רשת גדולה. Permissioned blockchains מגבילה עוד התקפות על ידי הגבלת וקטור שיכול להצטרף לרשת ה-cookie ולוודא כי הוא מספק רק מזהה נתונים לגיטימיים (D) באמצעות רשת מבוזרים.

פרטיות מטופלת-Controlled

מסדי נתונים מרכזיים מסורתיים לשים נתונים מטופלים תחת שליטת מוסדות הבריאות או יצרני המכשיר.עם blockchain, חולים יכולים להחזיק את הנתונים שלהם ולספק הרשאות גרניט באמצעות חוזים חכמים.הם יכולים לבטל גישה בכל עת, מה שמעצים אותם להחליט מי רואה את המידע שלהם וכמה זמן. זה תואם את עקרונות של כללי הגנת הנתונים (GDPR) ואת זכויות הזכאות של נתונים המתקרבות בתחום השיפוט של רבים.

מידע בזמן אמת עם חומרים הניתנים להגדרה

מכשירים IoT מעבירים נתונים בזמן אמת.על ידי הקלטת השידורים האלה על הבלוקצ'יין, שני המטופלים והספקים יכולים לבטוח כי הנתונים אותנטיים ובזמןיים.זה קריטי עבור מערכות משלוח אינסולין אוטומטיות שבו החלטות מפוצלות שניות מסתמכות על קוראי חיישן מדויקים. A blockchain טיאמפ מספק תיעוד חד-משמעי של כאשר כל קריאה נוצרה, אשר ניתן להשתמש בו כדי לזהות עיכובים או שגיאות בתקשורת.

שיתוף נתונים מקיף מעבר ל- Ecosystems

מטופלים סוכרתיים רואים לעתים קרובות מומחים רבים: אנדוקרינולוגים, דיאטות, רופאים ראשוניים. Blockchain יכולים לשמש מקור יחיד של אמת, ביטול כניסה ידנית וצמצום שגיאות.עם הסכמת המטופל, ספקים יכולים לגשת לנתוני נתונים מאוחדים, מעודכנים מבלי צורך ליישב רשומות ממערכות שונות.מערכת זו בין-החלופה מושגת באמצעות פורמטים סטנדרטיים של נתונים (HL FHIR) וחוזים חכמים כי לאכוף מדיניות הסכמה באופן עקבית על פני ארגונים.

פרויקטים אמיתיים לשימוש במקרים ופיילוט

כמה יוזמות כבר לחקור שילוב זה.ה-FLT:0IBM Blockchain HealthcareFIRLT 1 Blockchain תוכנית פיילוט פתרונות לניהול נתונים בריאותיים עם הסכמת המטופל: בסוכרת, ה-FLT:2MedReccioFLT 3 פרויקט ב-MIT המשמש לתת לחולים שליטה על רשומות הרפואי שלהם.

דוגמה בולטת היא שילוב של FLT:0 חיישנים ללא רוח (LirbreFLT) 1:1 עם פלטפורמות מגובה blockchain באירופה.מטופלים יכולים להעלות את קריאת הגלוקוז שלהם לגורם מאובטח, וספקי שירותי הבריאות עונים את הנתונים באמצעות חוזה חכם מורשה. משוב מוקדם מראה שיפור השלמות של נתונים ואמון סבלני.

מוסדות מחקר גם חוקרים את הרעיון של "איגודי נתונים" שבו מטופלים מבססים את נתוני הסוכרת שלהם לקואופרטיב מבוסס blockchain.כל משתתף שומר על השליטה בנתונים שלהם, אך יכול לבחור במחקרים, קבלת אסימונים כפיצוי.מודל זה, בדומה ל-FLT:0HL7 FHIRIRFLT:1 , מעודד השתתפות תוך שמירה על פרטיות.

אתגרים ומגבלות

סקלאלה ודרך לוח

רשתות בלוקצ'יין, במיוחד אלה ציבוריות, יש עסקאות מוגבלות באמצעות ספוט. מטופל אחד עם CGM יכול לייצר מאות קוראות ביום. Multiplying על ידי מיליוני חולים יכול להציף את הרשת. Solutions כוללים אחסון ושכבות 2 מדרגות (למשל, שרשראות צד, ערוצי המדינה) מציעים טוב יותר באמצעות חישוב, אבל להקריב כמה מבוזרים S.

יכולת

מערכות בריאות משתמשות במגוון של סטנדרטים כמו HL7 FHIR, DICOM ו- APIs קנייניים. Blockchain פלטפורמות חייב להיות מסוגל ingest ופלט נתונים בפורמטים אלה.ללא ממשקי API סטנדרטיים, האינטגרציה הופכת למפולגת ויקרה.העלייה של Blockchain-agnostic interoperability שכבות, כגון פרוטוקול הבין-מדור (ILP), עוזרת לקשורים שונים, עם זאת, עם זאת, יכולת פעולה בין-מערכת הבריאותית, עדיין דורשת מגוון רחב של מערכות הבריאות.

אנרגיה

הוכחת-של blockchains (למשל, ביטקוין) לצרוך כמויות מסיביות של חשמל. בעוד שרוב הפרויקטים של בלוקצ'יין הבריאות משתמשים בהוכחה-of-stake או רשתות מורשות עם שימוש באנרגיה נמוכה יותר, ההשפעה הסביבתית היא עדיין שיקול. חלופות blockchain ירוק מתעורר, אבל אימוץ לוקח זמן. ארגוני בריאות להעריך יותר ויותר את טביעת הרגל פחמן של ערימות הטכנולוגיה שלהם, ומנגנוני קונצנזוס יעיל אנרגיה כגון הוכחה ייצוגית של או משתלטים על הוכחה זו סביר להניח שיש לשלוט בדומיינים אלה.

« « רפורמות משפטיות וחוקים

נתוני בריאות כפופים לתקנות כמו HIPAA בארה"ב ו-GDPR באירופה. Blockchain סכסוכים של חוסר יכולתה של Blockchain עם הזכות להישכח (מחיקה של נתונים) פתרונות כוללים אחסון נתונים אישיים מחוץ לשרשרת ושימוש בטכניקות הצפנה כמו הוכחה אפס ידע לאמת ללא חשיפת הנתונים. Regulatory עדיין מתפתח; הטייס של האיחוד האירופי על blockchain לבריאות (EU) לא פרסם הנחיות רשמיות על בסיס נתונים.

אבטחה ואמון

אם מכשיר IoT עצמו נפגע (למשל, CGM האקר לדווח על קריאה כוזבת), הבלוקצ'יין לא יכול לתקן את זה.המערכת כולה בטוחה רק כקישור החלש ביותר שלה.מודולים אבטחה קשיחים ואימות המכשיר הם הכרחיים כדי להבטיח כי הנתונים מקורם של מכשירים אמינים. יצרנים חייבים ליישם מנעול מאובטח, קושחה, ומחסנים טמול-מולסטיים יכולים לעזור על ידי רישום של כל מכשיר מאובטח או מכשיר מזהה של שרשרת ההפעלה או בזמן הנכון.

כיוונים עתידיים

Blockchain משקל אור עבור מכשירים במימון משאבים

חוקרים מפתחים פרוטוקולים blockchain קלים שיכולים לפעול ישירות על מכשירי IoT מבלי לדרוש חישוב כבד.אלה יכולים לאפשר אימות נתונים ברמת קצה לפני השידור, צמצום הגמישות ושיפור האבטחה.לדוגמה, מבנה הגרף של IOTA (DAG) מאפשר עסקאות קטנות ללא מכורים, מה שהופך אותו מתאים עבור תשלומים מיקרו-תשלום וזרימי נתונים מ- CGM. כמו טכנולוגיות בוגרות אלה, blockchain עשוי להפוך חיישנים מוטמעים ישירות בחיישנים.

אינטליגנציה מלאכותית ו- Predictive Analytics

על ידי שילוב נתונים מאומת blockchain עם למידת מכונה, מודלים ניתן לאמן על נתונים אמינים כדי לחזות hypoglycemia או אישיזציה משטרי אינסולין. שקיפות של blockchain גם מאפשר למשתמשים לבקר את הנתונים המשמשים כדי להכשיר מודלים אלה, לבנות אמון בהמלצות מונעות AI. ארגונים כגון סוכרת החברה חוקרת למידה מחוסנת על רשתות blockchain, שבו מודלים מבוזרים על נתונים מבוזרים ללא העברת נתונים גולמיים.

Incentives for Data Sharing

חולים יכולים להיות מתוגמלים עם אסימונים קריפטוגרפיים על שיתוף נתוני הסוכרת האנונימיות שלהם למחקר.מודל זה, בשימוש על ידי פלטפורמות כמו FLT:0HealthbankveFLT:1, מעודד השתתפות תוך שמירה על בעלות נתונים. Tokens יכול להיות גאל עבור הנחות על מכשירים או שירותים. בהקשר סוכרת, זה יכול ליצור מחזור רוטטטיבי יותר: נתונים באיכות גבוהה מוביל טוב יותר אלגוריתמים, אשר שיפור תוצאות המטופל, אשר למשוך יותר משתתפים.

שילוב עם Telemedicine ו- Remote Monitoring

מגפת COVID-19 מואצת אימוץ טלמדיקיני. Blockchain יכול לספק גישה מאובטחת, חד משמעית לנתונים של המטופל בזמן אמת במהלך התייעצות וירטואלית, צמצום הצורך בבדיקות מחוספסות ומאפשרת החלטות מושכלות יותר ממרחק. חוזים חכמים יכולים באופן אוטומטי לחיוב חברות ביטוח בהתבסס על אירועי קונסולציה מאומתים, ניתוק מחדש עם IoT, ייעוץ טלמדיקים יכול לכלול גישה לסוכרים אמיתיים, לאומים לא מאובטחים, ולא להבטיח נתונים גרפים מתקדמים, תוך הבטחת גרפים מתקדמים, תוך הבטחת גרפים מתקדמים, קומפקטיים מתקדמים, , , גרפים לא מאובטחים עם .

השפעות פוטנציאליות על סוכרת טיפול ומטופלים Outcomes

כאשר ייושמו באופן מלא, אינטגרציה IoT-בלוקצ'י יש פוטנציאל לשנות את ניהול הסוכרת מתגובה ליזום. לחולה עם משלוח אינסולין אוטומטי יכול להיות את כל ההיסטוריה הטיפולית שלהם שנרשמה באופן בלתי נמנע, המאפשרת למערכת בינה מלאכותית להתאים את שיעורי הבסטל עם ביטחון.מרפאות יכולים להתמקד בפרש נתונים ולא לאמת את הדיוק שלה.

חשוב לציין, חולים מקבלים אוטונומיה.הם יכולים לשתף את הנתונים שלהם עם תזונאי לשבוע מבלי לתת גישה קבועה.הם יכולים להוכיח דבקות בחברת הביטוח שלהם הנחות פרימיום.הם יכולים אפילו למכור נתונים אנונימיים לחברות התרופות בתנאים שלהם.זה ממאזן מחדש את כוח דינמי בנתונים רפואיים, הרחק ממודל שבו נתונים משולשים בפלטפורמות קנייניות לעבר אחד שבו חולים הם מושלים מרכזיים של מידע בריאות שלהם.

מחקר: מסע חולים Hypothetical

בהתחשב מריה, בת 45 עם סוכרת מסוג 1.היא משתמשת עט אינסולין CGM וחכם מסנכרן לפלטפורמה מבוססת blockchain.כאשר היא נוסעת לעיר חדשה, היא מבקרת מרפאה דחופה לפרק סוכר בדם נמוך.הקליאן, עם הסכמת מריה באמצעות אפליקציית סמארטפון, ניגשת ל-24 השעות האחרונות של נתונים גלוקוז, אינסולין, ומאכלים מהבלוקצ'יין הוא אימות נתונים לאחר טיפול קבוע של אינסולין.

מאוחר יותר, מריה בוחרת במחקר על משטרי אינסולין.הנתונים שלה, אנונימי באמצעות הוכחה אפס ידע, נכללת ללא חשיפת זהותה.היא מקבלת מיקרו- אסימונים כפיצוי, אשר היא משתמשת כדי להתחיל את העלות של חיישני CGM שלה.תוצאות המחקר מפורסמות עם קישור לנתוני הבלוקצ'יין, ומאפשרת לחוקרים אחרים לאמת את הניתוח.

מסקנה

השילוב של IoT ובלוקצ'יין לניהול נתונים מאובטח של סוכרת אינו פנטזיה עתידנית - הוא נבנה היום.בעוד אתגרים משמעותיים סביב יכולת דרוג, יכולת הדדית, ורגולציה להישאר, היתרונות הפוטנציאליים מבחינת אבטחה, העצמה סבלנית ויושרה נתונים הם משמעותיים מדי להתעלם. כמו פתרונות blockchain קלים בוגר וסטנדרטים מוצק, טכנולוגיה זו תהיה כנראה מרכיב סטנדרטי של טיפול דיגיטלי.

(ב) סעיף זה מיועד למטרות מידע בלבד ואינו מהווה ייעוץ רפואי או טכני.תמיד להתייעץ עם רופא מקצועי עבור החלטות ניהול סוכרת.