區塊鏈在流行病病人護理中的應用動因、困境和對策

陳利 楊又

作者簡介 陳利，本科在讀

通訊作者 楊又，E?mail：2574889097@qq.com

引用信息 陳利，楊又.區塊鏈在流行病病人護理中的應用動因、困境和對策[J].護理研究，2024，38（7）：1276?1281.

Research on the application motivation、dilemma and countermeasures of blockchain in the care of epidemic patients

CHEN Li， YANG You

School of Medicine， Shaoxing University， Zhejiang 312000 China

Corresponding Author? YANG You， E?mail： 2574889097@qq.com

Keywords? blockchain； epidemics； nursing； application motivation； dilemma； countermeasure

摘要? 介紹區塊鏈技術以及流行病的相關概念，分析區塊鏈技術應用于流行病病人護理中的必要動因和優勢動因，并提出現階段研究與應用中存在的困境和對策，以期為推動區塊鏈在流行病病人護理中的應用提供參考。

關鍵詞? 區塊鏈；流行??；護理；應用動因；困境；對策

doi：10.12102/j.issn.1009-6493.2024.07.023

近年來，隨著疾病暴發和大流行，新疾病的出現變得越來越普遍，呈現繁殖快、周期短、高攻擊率和爆炸性、新穎性等特點。人類歷史上記錄了多次重大流行病，包括天花、艾滋病、流感、嚴重急性呼吸系統綜合征（SARS）等[1]。隨著流行病在世界各地蔓延，流行病重癥病例數和大量相關護理數據增加，護理團隊在管理和控制大量病人時面臨許多困難，并且無法有效收集和分析大量數據以此獲得有意義的見解，幫助臨床護理人員滿足病人的關鍵支持護理需求。而隨著區塊鏈技術在醫療領域的應用，為這些難題帶來了新方案。區塊鏈是一種可以存儲、監測、共享、管理這些海量數據，同時保護所有利益相關者隱私的技術。區塊鏈可縮短管理時間，并能夠轉向病人護理[2]，有利于實現針對不同流行病重癥病人的個性化，動態化、智能化的優質護理。

1? 相關概念界定

1.1 區塊鏈技術的定義

區塊鏈是近年來熱門的新興技術，其起源可以追溯到2008年。區塊鏈技術提供了各種功能，允許用戶和實體更好地處理流行病相關數據。區塊鏈具有數據持久性的特征。交易一旦提交到鏈中，將被記錄下來，并可由授權人員日后訪問[3]。此外，區塊鏈技術的一個核心原則是使個人或組織之間能夠分散和安全地共享經驗證的信息，且區塊鏈能夠以高效、透明的方式管理數據，并保護所有利益相關者隱私[4]。事實上，區塊鏈已經被應用于一些流行病，如埃博拉病毒，進行實時埃博拉接觸者追蹤、傳播模式監測和疫苗接種等[5]。目前，區塊鏈也在護理領域提供了多種可行的解決方案來應對流行病。

1.2 流行病

大流行來自希臘語“pan”和“demo”，通常是指傳染病在整個國家或一個或多個大陸同時廣泛流行[6]。流行病是指可以感染眾多人口的疾病，它能在人與人、人與動物之間相互傳播，且傳播途徑多樣化[5]。歷史上記錄了許多重大的流行病，包括西班牙流感、香港流感、嚴重急性呼吸系統綜合征、H7N9、伊波拉、寨卡等。目前，國內各類流行病發病率逐年上升，其中新型冠狀病毒感染是21世紀以來最為嚴重的公共衛生事件[5]。這種流行病的嚴重性如此之大，以至于世界衛生組織被迫在其大規模擴張的1個月內宣布其為疫情。

2? 區塊鏈應用于流行病病人護理實踐的動因分析

2.1 區塊鏈應用于流行病的必要動因

2.1.1 流行病毒株變異迅速，感染者臨床癥狀復雜多變

流行病毒株（如冠狀病毒）每隔幾年就會出現一種高致病性菌株[7]。猿猴免疫缺陷病毒（SIVs）的一些毒株已經跨越了類人猿和人類的物種障礙，產生了多種新病原體[8]。感染不同流行病毒株導致的臨床癥狀也復雜多樣。Jiang等[9]總結了新型冠狀病毒、中東呼吸綜合征病毒、嚴重急性呼吸系統綜合征冠狀病毒等流行病在不同感染時期的臨床癥狀，如感染HPCoVs、H1N1pdm09和H3N2IAV會出現肌痛、而感染HPHTs會出現呼吸困難[9]。新型冠狀病毒感染的常見癥狀包括發燒、疲勞、干咳/鼻塞等癥狀，危重病人可能迅速進展為急性呼吸窘迫綜合征（ARDS）、感染性休克等。區塊鏈是記錄識別這些復雜多樣性的有效數字工具。

2.1.2 流行病感染者個人病史多樣，護理措施需個性化

研究表明，6.7%的傳染性非典型肺炎病人有急性腎功能損害，84.6%的病人有蛋白尿[10]。對于病情嚴重的病人，鮑曼不動桿菌的高耐藥率會導致發生感染性休克的可能性增加。當免疫功能低下的人群，如老年人、糖尿病病人、艾滋病毒感染者感染新型冠狀病毒時，及時給予抗生素以預防感染和加強免疫支持治療可能會減少并發癥和死亡率[11]。因此，基于流行病病人的病情狀況差異，在開展護理時應該根據病人實際需求，應制定個性化護理措施。如國際糖尿病聯盟發布了針對感染新型冠狀病毒的糖尿病病人的特別指南，要求護理人員管理病人的食物供應和水攝入（飲食），以確保足夠的藥物供應，并監測血糖[12]。通過提供量身定制的診斷和確定最合適的循證治療，以供護理人員和病人查看和遵循，實現個性化護理。區塊鏈的分布式記錄特征則有利于實現重癥病人的個性化診斷、治療和護理。

2.1.3 流行病感染者后期臨床護理治療需要連續性數據支撐

流行病病人后期護理治療需要病情拐點、感染癥狀、基本傳染數（R0）以及各種流行病重癥病人診治經驗等不同類型的流行病相關連續性數據[5]。但鑒于人類未能完全了解目前新型突發的流行病病毒，特別是在許多流行病早期，臨床護理治療缺乏相關流行病數據支撐，護士無法提供準確、科學的護理方法。雖然大量流行病病人擁有由臨床病史（遺傳、生活方式、藥物和血液生化）組成的綜合數據集[13]，但是傳統的醫療保健系統將流行病病人數據分散存儲在一個集中的系統中，利益相關者之間不能共享數據，因此，無法通過該系統激勵持續的護理。醫護不能全面考慮各種參數，為病人提供準確、全面的護理診斷。如對于新型冠狀病毒感染重癥病人，由于不能活動，護士應采取靜脈血栓栓塞預防措施；然而，假設存在高凝血癥，或許還應考慮抗凝治療[14]。

2.2 區塊鏈應用于流行病病人護理實踐的優勢動因

2.2.1 分布式數據儲存，促進高效護理

區塊鏈技術針對流行病防治過程中的醫療碎片數據，提供了訪問縱向、完整、不可篡改的醫療記錄的機會，這些記錄以安全、偽匿名的方式存儲在分布式的數據系統中，提高了流行病等的防治效率：一是實現高效存儲[15]。Shah等[4]使用超級賬本結構來收集和存儲有關新型冠狀病毒感染的數據。這將便于通過護理點識別流行病重癥病人，且不需要填寫多種表格和攜帶文件來預約醫生[16]，最大限度地減少了數據收集重復工作，減少過度測試和實驗室工作的需要。二是實現高效決策。區塊鏈記錄整合了以前參與護理路徑的合作伙伴提供的整體數據，為現在的護士提供了分析流行病重癥病人長期完整健康記錄[17]，有利于護士作出更高效、精確的護理決策，實現高效護理。如區塊鏈+流行病新型冠狀病毒防治系統平臺將病毒和醫患等完備的醫療信息整理并存[1]；數字化保存感染記錄可以作為早期預警系統[18]。護士可以采取一系列護理措施，在對癥治療流行病重癥病人的基礎上，積極防治并發癥，治療基礎疾病，預防繼發感染，及時進行器官功能支持。

2.2.2 實時數據監測，實現動態護理

目前，流行病病人的數據逐步呈現動態性的特點，以病人為中心的護理需要密切監測，以應對流行病重癥病人的動態護理需求。Abdellatif等[19]設計了基于區塊鏈的自動病人監測方案，能夠及時發現、遠程監測和快速應急響應關鍵醫療事件，如新出現的流行病。例如，一般情況下新型冠狀病毒感染重癥病人多在感染后1周出現急性呼吸窘迫綜合征等。通過評估各種臨床參數，從而支持臨床決策，為流行病重癥病人提供適當且動態的護理。Ali等[20]將區塊鏈與醫療物聯網相結合，以提供遠程流行病重癥病人監護，如心臟監護、睡眠呼吸暫停測試和腦電圖監護等。智能設備調用智能合同向病人和醫療專業人員發送通知以支持實時流行病重癥病人監控和醫療干預[13]，減少服務中斷或延遲，并根據病人需求的變化快速調整，從而實現動態護理。Sylim等[21]提出了一種基于BC技術的藥物供應鏈管理系統。病人用藥情況也可通過鏈上進行追蹤。護士可以查詢藥品的動態流程，從而實現臨床安全用藥，并為選擇護理干預措施提供依據[22]，實現用藥動態護理。

2.2.3 有效數據共享，推進優質護理

在流行病等疫情防治過程中，各主體需通過交換資源、共享知識、互通有無、相互補足才能在流行病疫情防治中協同有效治理公共事務[1]。有學者提出一種使用IOTA和QR碼技術的IOTA tangle平臺，每當用戶在平臺上訪問流行病重癥病人的信息時，所有類型的數據都將從行政管理到醫療見解進行重新收集，以支持個人與不同實體的交互式操作，從而使醫務人員能夠專注于最重要的事情，即提供有效、高質量的病人護理[1]。此外，ssHealth系統利用區塊鏈技術可以實現多個國家和國際實體的流行病數據整合共享[23]。在流行病的治療階段，不同醫療機構角色可以通過這些平臺進行治療資源、信息資源等數據的共享協作，從而有利于為流行病重癥病人提供優質的護理服務。Akkaoui等[24]提出了一個基于混合邊緣區塊鏈的健康數據交換框架，醫療機構等可以利用這些數據來研究某些藥物對流行病重癥病人整體康復和健康的影響，以及治療過程中可能出現的副作用?；诠蚕淼臄祿妥R別的問題，有利于創建更優化、更準確地針對不同副作用的護理措施。因此，資源和信息將始終可用，以支持個人與不同實體的交互式操作[17]，并推進臨床優質護理。

2.2.4 高效數據管理，強化智能護理

目前傳統的流行病數據庫已經較為成熟，使大量流行病重癥病人數據的協調和管理成為必要[25]，區塊鏈技術有效地實現了高效的健康數據管理。有學者將區塊鏈技術與深度學習技術相結合，以管理多個醫療保健實體之間共享電子病歷[26]。這有助于構建智能的上下文感知疾病診斷、分析和預測性治療建議解決方案[27]，從而有利于為流行病重癥病人提供智能化護理方案。Alsamhi等[28]提出區塊鏈與機器人結合可以對抗流行病。區塊鏈技術可以分散的方式管理數據指導多機器人協作[29]，以改善任務的公式化、分布式決策、認證、自動化任務和動作驗證，實現更有效的醫療保健服務，幫助醫療保健人員治療住院病人，特別是對于那些處于隔離狀態或危重狀態的流行病病人。護士機器人可以向區塊鏈更新感染者狀態，并向智能合同建議適合當前狀態的藥物[28]。如果病人因病情危重而無法打開房門，智能物聯網設備可以提供幫助[28]。在執行任務時無需人工干預，減少了臨床護理人員與流行病重癥病人的接觸，實現了臨床護理服務的智能化。

3? 區塊鏈應用于流行病病人護理實踐的困境及對策

區塊鏈的出現與應用改變了人們的生產和生活方式，為流行病重癥病人的護理實踐帶來了優勢，包括促進病人數據儲存、監測、共享、管理等方面，有利于實現更完善的護理。但隨之而來，有效數據收集機制欠缺、共享平臺及技術支撐薄弱等困境也逐步顯現出來。對其進行深入“探究”，并提出制定標準化的數據收集機制、打造可互操作的云系統等針對性策略，旨在為區塊鏈能更好地應用于流行病重癥病人提供指導與借鑒作用。

3.1 區塊鏈應用于流行病病人護理實踐的困境

3.1.1 有效數據收集機制欠缺

數字技術是建立在純科學基礎上的標準化產品。目前的醫療設備以檢測為主，對流行病重癥的護理決策是基于從傳感器和其他納米設備收集的數據做出的，區塊鏈從傳感器收集來的數據缺乏驗證機制[30]，不能保證區塊鏈收集到的數據有效、可靠。流行病重癥病人的數據類型與來源多樣，完成完全的收集存在困難，護士等各方的記錄數據不能全面收集，同時病人較少參與醫療記錄[31]。Yadav等[32]指出，區塊鏈在數據收集過程中缺乏常規醫療數據標準。在收集的流行病重癥病人數據中，數據質量良莠不齊，數據錄入主體多樣，缺乏統一標準規范，給數據標準化帶來困難。因此，整合不同的流行病重癥病人數據類型至關重要。

3.1.2 共享平臺及技術支撐薄弱

目前，大量臨床流行病重癥病人的護理數據未得到有效處理，分散于不同的數據庫中，未能有效錄入區塊鏈中，形成信息孤島，導致醫療資源不能共享，不能有效發揮一線實踐數據對護理科學發展的推動效用[31]。并且許多醫院沒有在全球范圍內共享不同病歷的通用系統下工作[33]，缺乏共享數據的平臺，尤其是缺乏關于模板和標準的系統共識。并且由于協議多樣，將典型的集中式國家衛生系統遷移到區塊鏈兼容系統非常具有挑戰性[18]。另一個關鍵問題是運行共識進程所導致的大量能耗和高網絡延遲。數據系統龐大，久而久之，塊大小增大，效率變低，可擴展性差，無法滿足一些數據共享要求，從而導致互操作性不強[34]。

3.1.3 數據分析和挖掘不足

由于早期流行病重癥病人的數據數量較少，有時與允許進行統計顯著性分析的屬性數量相比數據集不夠大[35]，導致數據分析和挖掘困難，從而影響臨床護士作出科學、合理的護理服務。流行病后期的重癥病人數據是豐富的，用戶容易出現選擇偏差[35]，難以提取必要信息。在這2種情況下，大數據分析的敏銳度及其結果會受到影響。同時，由于數據質量的惡化，惡意攻擊注入錯誤的數據或敵對的樣本輸入，難以保證數據的安全性和完整性，從而使人工智能學習無效[36]。實時數據挑戰了當前的基礎設施，需要開發考慮離線和在線數據的新算法[37]。探索系統中的數據分析儀器不足，不斷增長的圖像數據對現代圖像分析和挖掘帶來了重大挑戰。

3.1.4 安全隱私保障機制不健全

區塊鏈技術具有增強安全性和隱私的能力，但也存在安全性和隱私漏洞以及薄弱的訪問控制機制[38]。使用網絡交換醫療信息，可能會導致臨床數據泄露的風險[39]。從流行病重癥病人、臨床實驗室和醫院收集的數據可以被數據威脅修改，引起隱私泄露問題。Tu等[40]指出，基于流行病的更新協議在不可信的P2P環境中運行時，可能暴露于安全威脅，阻礙數據傳輸和更新。區塊鏈的所有成員節點都可以訪問數據并添加另一個數據，而無需任何外部源監視[4]。但經常由于缺失數據、從一個實體傳遞到另一個實體時的數據丟失或者由于數據窺探而使數據不可信而被破壞[4]，因此，在提供透明度和維護病人隱私之間的訪問機制有待加強。

3.2 區塊鏈應用于流行病病人護理實踐的對策

3.2.1 制定標準化的數據收集機制

衛生機構之間的數據收集、積累、訪問和信息交流是全球應對流行病的一個重要機會。一是規范標準。國際嚴重急性呼吸系統疾病和新發感染聯盟等平臺（ISARIC）和急性護理試驗者國際論壇（InFACT）使大型研究網絡能夠共享共同目標，并在全球范圍內標準化數據[41]。Shah等[4]組織和構建了標準化國際護理實務分類系統危重新型冠狀病毒感染病人術語子集，與新型冠狀病毒感染相關的重癥護理環境中的護士診所相關，代表世界范圍內的護理實踐，促進了護理數據的有效收集，通過應用專業語言術語來加強安全和整體護理。二是提供綜合日志。Azaria等[42]提出MedRec用于合并所有碎片化的數據，記錄在網絡中，并為病人提供其病史的綜合日志。三是融入數據驗證機制。SEMRES框架將區塊鏈體系結構和數據驗證方法結合起來，區塊鏈中的數據并非以原始形式保存而是經由哈希算法將任意長度的數據轉換為固定長度的二進制數據信息載入區塊[43]，驗證機制可以檢測塊中的數據是否有效，并將有效信息添加到主區塊鏈中。此驗證機制可以減輕護士數據收集驗證負擔，保證了收集到的流行病重癥病人相關數據的有效性。

3.2.2 打造可互操作的云系統

在當前流行病和大流行病發生期間和之后分享數據被認為對有效應對的流行病，減少后代痛苦十分重要：一是打造云系統。Cernian等[44]介紹了PatientDataChain，可以將流行病重癥病人的信息輸入到統一的個人健康記錄（PHR）系統中。二是創建共享平臺。XMED Chain是第一個依賴區塊鏈和大數據等技術開發的全球醫療區塊鏈平臺，可以在不侵犯流行病重癥病人隱私的情況下在全球范圍內共享數據[45]。HashLog是由Acoer推出的一個平臺，其可視化處理器能夠與Hedera Hashgraph的區塊鏈進行實時通信，以確保實時訪問、流行病傳播數據的可視化以及跟蹤感染動態[7]。三是優化子程序。Agrawal等[46]提出可以考慮具有優化的塊驗證低延遲挖掘機制來減輕延遲在塊處理中實現快速數據共享服務，這是流行病數據高效分析所必需的，優化驗證操作時間來縮短處理時間，同時充分發揮護理人員的主動性，從而實現良好的護理效果。

3.2.3 加強大數據精細化管理，構建個性化護理方案

傳染性流行病的爆發在未來是不可避免的[47]。為了更好地精細化管理大數據，構建個性化護理方案，可以從以下幾方面入手：一是開發數據分析工具。如Supriya等[48]開發了一個采用數據挖掘和人工智能用于分析病人數據的系統，可以評估不同數據集并發現異常。采用先進的分析工具可以深入了解流行病重癥病人的數據，從而為他們提供更科學、合理的個性化護理服務。二是保證采集的數據質量。統計人員可以發揮重要作用，重點關注設計問題，闡明監測和其他系統應收集哪些數據，以減少不確定性，而不是集中分析現有數據[49]。三是融合新算法。Abdellatif等[19]基于區塊鏈提出BCO算法，其可以根據獲取的數據特征有效地調整不同的信道配置，使得流行病重癥病人的緊急數據以最低的延遲和計算成本發送。Hasan等[50]開發了利用不同算法的智能合同，可以更新有關流行病重癥病人的相關數據，從而有利于研究更適合病人類型的藥物以及監測病人相關風險和健康狀況，并構建個性化護理方案。

3.2.4 加強“醫?護?患”主體信息協同

在全球發生流行病情況下，可以通過基于區塊鏈構建的流行病病人大數據平臺上共享信息，憑借著區塊鏈的去中心化和智能合約特征，促進流行病病人，尤其是重癥病人的數據高效共享，以此加強“醫?護?患”主體溝通協調，并由此提供更加人性化的護理服務。Alsalamah等[12]提出基于區塊鏈的eHomeCaregiving，以幫助醫生、護士、病人和缺乏經驗的護理人員輕松地與更有經驗的護理人員交流護理經驗，以此來為患有基礎疾病的流行病病人提供更加人性化的護理。此外，區塊鏈技術還可以實現流行病數據的差異化授權管理。有學者提出，Hyperledger Fabric的區塊鏈應用系統可向不同的人員提供不同級別的訪問權限[51]。并且智能合同允許交易與區塊鏈分類賬連接，醫生護士等可以在文檔上添加反饋，并且反饋交易記錄在區塊鏈分類賬中，病人也可以查詢[52]。從這些系統的用戶中獲得反饋，并在醫療服務中設計中考慮個性化需求非常重要[53]?！搬t?護?患”主體的溝通反饋有利于為流行病病人提供更加人性化的醫療護理服務。

3.2.5 加強信息安全和病人隱私保護

數據安全是醫療保健行業及其病人隱私的首要要求[4]：一是要保障數據存儲安全。Xia等[54]介紹了一個基于區塊鏈的系統，該系統可以對數據溯源、審計和控制，確保了各種不同來源的流行病重癥病人的數據順利整合，保證了數據的真實性和安全性，有利于護士做出精確的護理診斷。二是要保障數據傳輸安全。利用AES和RSA加密技術的優勢[39]，可以保證流行病重癥病人數據的安全傳輸和存儲。同時基于區塊鏈的BDaaS+MTaaS+CIaaS的框架保證了在IoHT上安全地分散傳輸和共享流行病數據和機器學習模型[33]，幫助護士實施全面的護理。三是要保障數據隱私安全。根據AHIMA定義，每個人都有權管理自己的健康檔案。Yadav等[32]提出區塊鏈可以使用可變公鑰（PK）證明用戶的唯一性，這為用戶提供了額外的隱私層。Supriya等[48]提出，病人可以使用區塊鏈技術為他們的醫療數據定義訪問規則，例如允許特定的護理人員在一段時間內臨時訪問他們的部分數據，從而保障流行病重癥病人的隱私。

4? 小結

區塊鏈是一項新型主流技術，特別是在當今全球流行病盛行的情況下，區塊鏈應用于流行病病人護理具有很大的必要性。區塊鏈通過分布式存儲、監測、共享、管理流行病數據，實現了對流行病病人的高效、動態、優質、智能護理，發揮了巨大優勢。但過程中也面臨有效數據收集機制欠缺等困境，本研究對此提出了制定標準化數據收集機制等對策。區塊鏈在流行病病人護理中的應用具有很大的應用前景。未來可以關注更多量性研究，運用不同研究方法以及從不同角度加深研究。后期可以轉為構建基于區塊鏈的全球流行病病人護理系統研究，以推進區塊鏈技術在護理領域的全球化應用。

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（收稿日期：2023-04-25；修回日期：2024-03-20）

（本文編輯 曹妍）