“区块链技术提高临床研究质量”外文翻译——2019年3月份

原文链接如下：

https://link.springer.com/article/10.1186/s13063-017-2035-z?tdsourcetag=s_pcqq_aiomsg

翻译人：FJTCM区块链开发学习小组 时间：2019/03/27

区块链技术提高临床研究质量

作者：迈赫迪本什夫

概要

临床试验中的再现性，数据共享，个人数据隐私问题和患者登记是当代临床研究的巨大医学挑战。Blockchain这项新技术可能是应对这些挑战的关键，应引起整个临床研究界的关注。

区块链将互联网带入其明确的分权目标。Blockchain的核心原则是依赖于可信第三方的任何服务都可以在区块链的顶部以透明，分散，安全的“无信任”方式构建（事实上，有信任，但它在区块链协议中是硬编码的 通过复杂的加密算法）。因此，用户对数据及其完整性具有高度的控制和自主性以及信任。区块链允许在临床试验中达到整个文档流程的大量历史性和数据不可侵犯性。因此，它确保了可追溯性，防止了后验重建，并允许通过所谓的智能合约安全地自动化临床试验。同时，该技术确保对单个患者或患者组或临床试验利益相关者的数据，其安全性和可共享参数的细粒度控制。

在这篇评论文章中，我们探讨了应用于临床试验的区块链的核心功能，并在同意试验方案的背景下具体说明了其一般原则。试图找出区块链实施对临床试验设置的潜在影响，将为现代临床试验方法如何发展并从区块链技术中获益以解决上述挑战提供新的见解。

关键词

区块链 透明度 再现性 数据共享隐私

背景

      修复方法问题是当代生物医学研究中的重大挑战之一。实际上，缺乏可重复性，涉及广泛的科学不端行为方面，从错误到欺诈，会影响临床研究的结果并破坏研究质量。已经广泛研究了缺乏可重复性，并且发现医学科学出版物总体上是不可再现的：它们充满了“缺陷”。 Ioannidis等。估计大约80％的不可重复研究率[1,2,3]。此费率可能与几种类型的错误，不当行为或欺诈有关。通过更好的可重复性提高研究质量，并为研究人员社区提供安全的数据共享，并为患者社区提供保证其隐私的工具，这是可以通过区块链技术实现的理想目标[4,5]。
    区块链可以对临床研究产生全球影响，因为它允许跟踪，共享和关注数据。实际上，它涉及一个分散的安全跟踪系统，用于在临床试验环境中可能发生的任何数据交互，具有点对点的包容性网络，可以在研究方面实现数据共享，并确保所有必要的透明度和隐私保护对患者社区的关注。
      反过来，这个系统可以引起对临床研究的更多信任，近年来反复丑闻使其可信度大大降低[6,7]。区块链技术可被视为改进临床研究方法的基础，也是提高透明度以改善研究团体内部以及研究与患者群体之间信任的一步。

什么是区块链？

         从历史上看，Blockchain被称为支持比特币的技术，作为一种开放的，分布式的公共分类账，以安全可验证的方式记录所有比特币交易，而无需第三方处理付款。在这种情况下，区块链可以被视为银行交易的完整历史。     

      更一般地说，Blockchain是一个巨大的，公共的，安全的和分散的数据存储[8,9]，它是有序记录或称为块的事件。每个块包含一个时间戳，并链接到前一个块[10]。只有大多数用户可以更新事件。 信息无法删除。数据存储区由任何人拥有，由用户控制，不受任何受信任的第三方或中央监管实例的约束。实际上，信任在协议中编码并由用户社区维护。

实际上，区块链架构允许存储数据存在的证据。由于数据的唯一证据是证据数据，我们认为这是医学研究方法论的范式转变。

建立可靠的临床研究：在每一步，保持跟踪和时间戳

数据的不可侵犯性和历史性是功能级数据的两个主要特征，即“数据级”。关于数据的不可侵犯性和历史性，遵循Blockchain确保以正确的时间顺序跟踪事件，这在很大程度上阻止了后验重建分析。

首先，通过每个事务的加密验证来确保数据完整性[11]。这是确保数据诚意的关键--限制数据伪造，数据“美化”以及某种意义上的数据发明。其次，数据的可追溯性和历史性是该技术的核心功能之一：每个与区块链的交易都有时间戳[12]。这些信息是公开透明的;任何用户拥有时间戳数据证明的副本。图1显示了在临床试验中传播的异构数据和元数据的复杂流程，这意味着众多的医疗保健利益相关者，以及所有存在证据的文件都可以存储在区块链中。因此，当数据保密时，数据的存在变得可证明。

图.1 临床试验复杂数据工作流程在区块链中编码

下面，我们列出了可以有利地“坐在最顶层”区块链的关键信息的非详尽示例：

——必须在临床试验开始之前披露数据共享计划，包括计划，数据集文档和数据共享协议（如果有的话），因此可以在不可分割的区块链中按时间顺序对该元数据加时间戳。

——在临床试验开始之前，同意和临床试验方案，包括研究类型，主要和次要结果以及纳入和排除标准，可以捆绑到Blockchain [13,14,15]中存储的数据结构中。然后，数据结构与同意和协议及其修订一一对应，这证明了它们存在的有力证据。此功能有助于防止与不可追踪的临床试验方案相关的典型问题，例如与选择性伤害报告相关的选择性报告结果，非重要结果的报告不足以及方案中的计划结果与最终发布之间的不匹配。这些问题是一个充分记录的偏见来源[16,17,18,19]。 在区块链元数据集中，我们还可以存储信息，例如数据收集模式，归因方法，提款日期，以区分早期和晚期以及重复事件的日期。

­——统计分析计划是一项关键需求，并且在分析完成之前加上时间戳，对于盲法研究，在数据被揭盲之前。该计划包括统计方法，危害事件的定义和多种变量调整（如果有的话）。例如，样本大小是计算的关键项目，以确保研究具有足够的能力。研究团队通常对结果没有准确的了解，因此很难预先估算所需的功率，这会导致后验的微积分偏差[20,21,22]。在这里，我们可以想象在区块链上对一组元数据加时间戳：样本大小，类型I和类型II错误，估计事件率和感兴趣的治疗效果。时间戳将构成区块链中的一个里程碑，它将证明先验计算的样本量。

——分析代码[23]应该共享并公开以防止分析错误[24,25]。考虑到脚本继续发展并且代码的固定状态用于处理数据，代码的这种精确状态必须被“冻结”并加上时间戳，以确保检查和分析数据的条件是可再现的。许多工具可以协作共享不同版本的代码：“git”是迄今为止使用最多的。 它提供版本控制，但git（或任何版本控制系统，如mercurial或svn）不能阻止时间戳更改[26]。对于当今的技术状态，区块链上的时间戳代码是唯一强大的不可改变的时间戳方法。

社区驱动医学中的设计隐私和数据共享

在体验层面，“社区层面”，区块链有时被描述为“无信任”，可以为数据共享提供合适的条件。实际上，信任是在协议内部构建的。区块链可以被视为“按设计隐私”的点对点基础设施。通过它可以强制执行的信任程度，它应该被视为贯穿社区驱动方法的时代。民意调查显示，大约80％的消费者渴望分享他们的医疗信息[27]，前提是可以确保隐私和安全。由于Blockchain数据库的透明度 - 没有人拥有，任何人都可以公开写入，而且数据库事务具有强大的加密一致性--用户不需要任何第三方信任系统。因此，数据库打开了通向数据用户控制或差异隐私，数据共享和社区驱动的临床研究的广泛途径[23]：在可信赖的环境中，临床研究团队可以“聚众”招募人员参与协议社区管理技术的帮助，人们也可以自愿参加这些研究。事实上，爱沙尼亚电子卫生当局刚刚实施了区块链解决方案，可以存储一百万条健康记录，让患者通过“无密钥签名基础设施”控制数据访问[28,29]。

在研究人员方面，数据共享是一个非常有趣的主题，可以提供许多好处。实际上，共享匿名原始数据，可分析数据集或统计分析计划是科学再现性的一个强化因素，将临床试验开展为二次分析或荟萃分析[24,30,31,32]。区块链实现可以实现分布式安全云数据共享。先进的麻省理工学院（MIT）项目Enigma仍在测试中，尚未正式发布，最有希望。 Enigma的区块链方法可实现大规模和周边的安全数据共享，可由共享数据的用户精确控制。通过这种实现，数据可以在任何用户或用户组之间共享，无论是调查员，发布者还是患者。该技术背后的想法是差异隐私：用户可以微调公开透明数据与被批准实体之间共享部分控制之间的均衡剂量。区块链以安全的方式实现差异隐私。

临床试验阶段控制：智能合约

除了在区块链上存档临床试验阶段可编辑元数据之外，我们还可以将不同的临床试验步骤链接在一起，以便每个步骤都依赖于其前身。 区块链技术带来了实现这些“切片”和“链接”过程的工具，称为智能合约，并且可以强制执行水平透明度，可追溯性和对临床试验序列的控制。

根据维基百科的说法，“智能合约是促进，验证或执行合同谈判的计算机协议”[33]，它们的执行可以通过使用加密哈希链来实现。 实际上，智能合约允许以唯一的条件验证步骤，即每个前面的步骤都已经过完全验证。 例如，连续块的链可以验证已经遵循所设计的方法，并且呈现给出版商的材料将包括出版物本身和构成智能合约的一组块，其正确执行表明该研究是做得很好。

图1显示，智能合约代表一段代码，该代码在所有多方之间按照程序编写的合同，没有任何可信第三方，并且根据合同方提供的条款在算法上执行。智能合约的示例允许患者包含他们已经同意的唯一条件，或者使用数据库被冻结的唯一条件进行数据分析。图中详述的每个临床试验步骤可以按先前的顺序链接在一起，巩固透明试验并防止后验重建或美化数据。

收集同意的概念证明

在概念验证实验研究中，我们实施了区块链系统来收集参与者对临床试验的同意（[34]（正在审查中），[35]）。事实上，美国食品和药物管理局报告说，他们监测的几乎10％的试验涉及同意征集的特征问题：未能获得书面知情同意书，未经批准的表格，无效的同意文件，未能重新同意修订的协议和缺少机构审查委员会对协议变更的批准[36,37]。准确地说，在一项虚假的实验研究中，我们在区块链上给每个患者同意时间戳，并在每次修订方案时再次要求更新同意书。我们获得了一个独特的主文档，它在一个名为Chainscript [38]的单个数据结构或代码段中保存了所有同意收集数据，每个数据都绑定到修订协议版本的版本。实际上，这些数据被“散列”，即格式化为真实同意和协议文档数据的一种加密形式。重要的是，由于散列数据与有效同意数据之间存在严格的一对一对应关系，因此该主文档代表了整个同意收集过程存在的安全，可靠的证据。此外，可以在任何专用的公共网站上查看此存在证明。

结论

区块链技术是临床研究的一个重要机会：它可以帮助构建更透明的可检查方法，并且如果定义了一组核心元数据，可以帮助检查临床试验的完整性，透明和部分算法。最终，区块链可以导致某种社区驱动的健康数据互联网的结构化，在全球范围内收集研究人员和患者社区，社交网络和物联网数据流，具有个体粒度，分散性和安全性的特征。透明的互动，以确保更容易和更透明的分析。