Blockchain-Technologie im Gesundheitswesen
von Markose, S. (2021). Blockchain-Technologie im Gesundheitswesen. BA2 Studiengang Clinical Engineering. FH Campus Wien.
Zusammenfassung
Die Arbeit untersucht Anwendungsmöglichkeiten der Blockchain-Technologie im Gesundheitswesen. Anhand einer Literaturrecherche wurden aktuelle Einsatzbereiche identifiziert, konkrete Projekte beschrieben und die Vor- und Nachteile beleuchtet. Blockchain-Technologien ermöglichen den sicheren Austausch von sensiblen Daten und ermöglichen die aktive Mitarbeit von Patient*innen bei der Entwicklung und Aktualisierung ihrer eigenen medizinischen Daten.
Einleitung
In dieser Arbeit werden die Grundlagen der Blockchain-Technologie (BCT) beschrieben und verschiedene Arten von Blockchains und deren Einsatzgebiete beschrieben. In weiterer Folge werden Anwendungen im Gesundheitsbereich identifiziert und einer ersten Bewertung unterzogen.
Ziele der Arbeit
FF1: Auf welche verschiedenen Weisen wird BCT im Gesundheitswesen bereits eingesetzt?
FF2: Welche Nachteile kann der Einsatz von BCT im medizinischen Bereich mit sich bringen
Hintergrund
Die Geschichte der Blockchain begann 1991, als Haber & Stornetta eine Blockchain, wie sie heute bekannt ist, entwickelt haben [1]. Die Weiterentwicklung von 1992 sollte dazu beitragen die Effizienz zu erhöhen. [2]. Nakamotos beschrieb 2008 die technischen Grundlagen für Bitcoin, Kryptowährung und die Blockchain-Technologie [3].
Eine Blockchain ist ein spezifischer Datentyp und unterscheidet sich von einer typischen Datenbank durch die Art, wie sie Informationen speichert [4]. Die Teilnehmer eines Blockchain-Netzwerks werden als Nodes bzw. Knoten bezeichnet und jeder Knoten nutzt Public-Key-Infrastruktur (PKI) um Transaktionen durchzuführen. Jeder Teilnehmer besitzt ein Public und Private Key. Public Keys dienen als öffentliche Adresse des Nutzers, während Private Keys zur Authentifizierung des Nutzers eingesetzt wird. Transaktionen enthalten Public Keys des Benutzers, der die Transaktion initiiert hat, den Public Key des Empfängers der Transaktion und die Transaktionsnachricht. Diese werden zusammen mit dem Private Key des Nutzers kryptographisch signiert und anschließend an die anderen Nodes im Blockchain-Netzwerk gesendet. Das Senden signalisiert, dass der Nutzer eine Transaktion vorschlägt [5]. Ein Block ist eine Ansammlung gültiger Transaktionsvorschläge, die innerhalb eines bestimmten Zeitraums eingehen. Die Struktur der Blockchain und die Durchführung einer Transaktion wird in Abbildung 1 dargestellt.
Abbildung 1: Darstellung einer Blockchain-Transaktion [5]
Die Blockchain wird zur Technologie Distributed Ledger (DLT) gezählt. Sie ist ein DLT-Typ, bei dem Transaktionen mit einer unveränderlichen Kryptographischen Signatur (Hash) aufgezeichnet werden.
Arten von Blockchains
Neben der Unterscheidung zwischen öffentlichen und privaten Blockchains werden auch Unterscheidungen anhand der Rolle der Teilnehmer am Netzwerk getroffen.
- Öffentliche und private Blockchains [5, 15, 16]
- Permissioned Blockchains: ermöglichen einen Mix aus öffentlich/privater Blockchain [16].
- Hybrid Blockchains: nutzt öffentliche BCs und im Hintergrund private Blockchains [17].
- Consortium Blockchains: mehrere Organisationen steuern die Plattform [17].
Einsatzgebiete für Blockchain-Technologie
- Ethereum: 2013 entstanden, größte Anwendung in diesem Bereich [17].
- Internet-of-Things [18]
- Industriespezifische Anwendungen [18, 19]
Ergebnisse
FF1: Anwendungen im Gesundheitswesen
- Patientenzentrierte Datenverwaltung: Medblock (Patientendatenverwaltung) [6], Medicalchain (benutzerzentrierte elektronische Gesundheitsakte) [7] und MedRec (Patientendaten) [8].
- Coins und Token im Gesundheitswesen: Healthcoin [9], Dentacoin [10]
- Biomedizinische Forschung und Bildung: Cancer Gene Trust (CGT) [11],
- Blockchain in der Pharmazeutischen Industrie: MediLedger [12], PharmaLedger [13]
- Blockchain für die Patientenüberwachung: BlockHIE [14]
FF2: Nachteile durch den Einsatz von Blockchain im Gesundheitswesen:
- Interoperabilitätsschwierigkeiten (Datenschutz, Skalierbarkeit, etc.)
- Kosten (Energie, Implementierung, Umweltaspekte)
- Stand der Technik (die meisten Projekte noch im Forschungsstadium)
Referenzen:
[1] Haber, St.; Stornetta, S. (1991). How to time-stamp a digital document. Journal of Cryptology 3, 9-11.
[2] Haber, St.; Stornetta, S., Bayer, D. (1992). Improving the Efficiency and Reliability of Digital Time-Stamping. DOI:10.1007/978-1-4613-9323-8_24
[3] Nakamoto, S. Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System. Whitepaper. https://bitcoin.org/bitcoin.pdf
[4] Hasavari, S./Song, Y. T. (2019). A Secure and Scalable Data Source for Emergency Medical Care using Blockchain Technology IEEE, Honolulu.
[5] Agbo, C. C./ Mahmoud, Q. H./ Eklund, J. M.: Blockchain Technology in Healthcare. Healthcare, Basel, 7. Auflage, 2019.
[6] Fan, K.; Wang, S.; Ren, Y; Yang, Y. (2018). MedBlock: Efficient and Secure Medical Data Sharing via Blockchain. J Med Syst. 2018 Jun 21;42(8):136. doi: 10.1007/s10916-018-0993-7
[7] Daraghmi, E./ Daraghmi, Y./ Yuan, S. (2019). MedChain: A Design of Blockchain- Based System for Medical Records Access and Permissions Management, IEEE Access (Volume: 7). Page(s):164595 – 164613.
[8] MedRec: MedRec whitepaper. https://medrec.media.mit.edu
[9] Healthcoin: Blockchain- enabled Plattform for Diabetes Prevention. (Stand 2021). https://medium.com/blockchain-healthcare-review/healthcoin-blockchain-enabled-platform-for-diabetes-prevention-b3448b34cf36
[10] Technology Innovation Management Review (Stand 2021). Hitching Healthcare to the Chain: An Introduction to Blockchain Technology in the Healthcare Sector. https://timreview.ca/article/1111
[11] Uddin, Md.A./ Stranieri, A./ Gondal, I./ Balasubramanian, V.: A Survey on the Adoption of Blockchain in IoT: Challenges and Solutions. Blockchain: Research and Applications. Ballarat, 2021
[12] MediLedger (2021 aufger.). Blockchain-based Solutions for the Modern Pharmaceutical Supply Chain. https://www.mediledger.com/solution-protocols
[13] Pharmaledger: Trust-centric Healthcare (2021) https://pharmaledger.eu/resources-publications/pharmaledger-1-open-webinar- topic-3-epi-electronic-product-information/
[14] Jiang, S./ Cao, J./ Wu, H. et al (2018). BlocHIE: a Blockchain-based platform for Healthcare Information Exchange. Blockchain: Research and Applications. Shenzhen. https://www4.comp.polyu.edu.hk/~shanjiang/papers/jiang2018blochie.pdf
[15] Data Flair: Types of Blockchains – Decide which one is better for your Investment Needs (2021). https://data-flair.training/blogs/types-of- blockchain/
[16] Tapscott, D./ Tapscott, A. (2018). Blockchain Revolution. Penguin Random House, VK, 2. Auflage.
[17] IBM: Blockchain explained (Stand 2021). The difference between public and private blockchain. https://www.ibm.com/blogs/blockchain/2017/05/the-difference-between-public- and-private-blockchain/
[18] Deloitte: Blockchain-Einsatz im Gesundheitswesen (Stand 2021). https://www2.deloitte.com/content/dam/Deloitte/de/Documents/life- 38 sciences-health-care/Blockchain_im_Gesundheitswesen.pdf
[19] AIMultiple (Stand 2021). Blockchain Applications/Use Cases in 2021. https://research.aimultiple.com/blockchain-applications/#public-sector