Ханаа А. Фатум, MBBS 1, Кэт Кузмескас, магистр здравоохранения 2, Джон Д. Халамка, доктор медицины, магистр здравоохранения 3, Шахрукх К. Хашми, доктор медицинских наук, магистр здравоохранения 4, 5

Аффилиации: 1 Медицинский колледж Университета Альфейсал, Эр-Рияд, Саудовская Аравия; 2 Tamarin Health, Брайтон, Массачусетс, США; 3 Mayo Clinic Platform, Mayo Clinic, Рочестер, Миннесота, США; 4 Отделение медицины, клиника Майо, Рочестер, Миннесота, США; 5 Медицинский городок шейха Шахбута, клиника Майо, Абу-Даби, ОАЭ

Автор, ответственный за переписку: Шахрукх К. Хашми, доктор медицинских наук, магистр здравоохранения; Электронная почта: [email protected]

Ключевые слова: блокчейн, COVID-19, машинное обучение, пандемия, тестирование в месте оказания медицинской помощи, серологический тест, тест.

Раздел: мнения, точки зрения и комментарии о текущей тенденции или проблеме, влияющей на сектор

Последней катастрофической пандемией, которую видел мир, была пандемия гриппа H1N1 1918 года. Учитывая, что она произошла 102 года назад, возможно, можно использовать технологические достижения прошлого века для борьбы с нынешней пандемией тяжелого острого респираторного синдрома коронавирус 2. (SARS-CoV-2) (COVID-19), который уже заразил более 16 миллионов человек во всем мире и остановил большую часть повседневной жизни. Опасность и вызов инфекционных заболеваний, таких как COVID-19, заключается в их высококонтагиозной природе, которая распространяется со скоростью лесного пожара и может заразить большую часть населения мира, если не будут приняты решительные меры. В некоторых странах меры социального дистанцирования и карантина либо недостаточны, либо неэффективны, поскольку число случаев заболевания продолжает расти. Основная проблема, вызывающая этот рост, заключается в том, что у большинства носителей COVID-19 симптомы отсутствуют. Выявление инфицированных людей, а также здоровых / иммунных — самый важный шаг в прекращении распространения болезни. Вот где роль массового скрининга проявляется.

В настоящее время существует два основных метода тестирования на COVID-19: молекулярный (обнаружение вирусной рибонуклеиновой кислоты с помощью полимеразной цепной реакции [ПЦР]) и серологический (иммуноглобулин G [IgG] и иммуноглобулин M [IgM] антитела). ПЦР имеет медленный оборот, трудоемок и требует сложного лабораторного оборудования, что делает его более подходящим для пациентов с высоким риском и тяжелыми симптомами, в то время как серологическое тестирование относительно недорогое, быстрое, удобное и идеальное для лечения на месте. -тестирование при оказании медицинской помощи (POCT) и массовый скрининг на COVID-19, в том числе бессимптомный. В то время как многие компании пытаются производить новые высококачественные наборы для экспресс-тестирования, такие как иммуноанализы с латеральным потоком, Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США только недавно одобрило первый экспресс-тест, основанный на серологии. Хотя тестирование на антитела имеет решающее значение в ответ на пандемию, одна важная часть головоломок остается неясной. То есть возникает ли иммунитет после заражения, и если да, то как долго. Обнаружение и интерпретация наличия и уровней различных антител в сыворотке крови является ключом к ослаблению карантинных мер, открытию границ и восстановлению повседневной деятельности.

Для массового скрининга POCT может позволить проводить широкомасштабное диагностическое тестирование на участках пациентов или рядом с ними и может охватывать отделения неотложной помощи, учреждения первичной медико-санитарной помощи, выездные клиники и мобильные учреждения. Эффективное использование массового досмотра продемонстрировали власти Во (небольшой городок в Италии). Исследователи внедрили стратегию массового тестирования на большинство из 3000 жителей Во после блокировки. Это позволило исследователям выявить и изолировать тех, кто дал положительный результат, включая многих бессимптомных носителей, что в конечном итоге остановило распространение COVID-19. Еще одно технологическое достижение, которое можно использовать в массовом масштабе во время пандемий из-за инфекций, — это носимые устройства или Интернет вещей, которые могут включать датчики температуры тела. Для SARS-CoV-2 такие датчики особенно полезны, поскольку высокая температура является отличительной чертой болезни COVID-19.

Независимо от используемой методологии скрининга очевидный вопрос заключается в том, как использовать современные технологические достижения для борьбы с пандемией в глобальном масштабе. Управление данными тестирования и датчиков при сохранении координации между властями, больницами, правительствами и различными учреждениями POCT — в массовом масштабе — без ущерба для конфиденциальности и безопасности является сложной задачей. Именно здесь технология блокчейна может иметь большое значение. Блокчейн — это технология распределенного реестра, в которой нет централизованного управления данными. Он обеспечивает безопасное, ненадежное и надежное хранение и обмен неизменяемыми данными в режиме реального времени, которые могут служить основой для паспорта здоровья. Использование блокчейна для создания паспорта здоровья, в котором хранятся результаты теста на COVID-19 и который легко доступен для информации в учреждениях и государственных учреждениях, является жизнеспособным способом сдерживания распространения COVID-19 в массовом масштабе. Содержимое паспорта поддерживается блокчейном, поэтому есть проверяемое доказательство того, что результаты не были подделаны какой-либо стороной. Точно так же для медицинского персонала, работающего на переднем крае, знание того, кто имеет иммунитет к COVID-19 через паспорт здоровья, может изменить правила игры в борьбе с болезнью и лечении пострадавших пациентов, защищая при этом медицинских работников. Паспорт на основе блокчейна можно сделать еще дальше, используя результаты испытаний в сочетании с цифровыми мобильными службами отслеживания местоположения, основанными на моделях машинного обучения (ML), для выявления горячих точек заболевания, моделей распространения и оповещения людей, которые были заражены. в контакте/близости от тех, у кого положительный результат теста на заболевание, как только результаты их теста попадут в блокчейн (Рисунок 1).

Рисунок 1 — паспорт на основе блокчейна.

Некоторые правительства и организации уже планируют использовать блокчейны и алгоритмы машинного обучения для борьбы с этой вспышкой. В частности, Всемирная организация здравоохранения недавно запустила свою основанную на блокчейне платформу COVID-19 под названием MiPasa. Это глобальная система контроля и связи, которая обеспечивает быстрое и более точное раннее выявление носителей COVID-19 и горячих точек заражения за счет беспрепятственного и полностью конфиденциального обмена информацией между отдельными лицами, государственными органами и учреждениями здравоохранения, такими как больницы и больничные кассы (здравоохранение). обслуживающие организации), используя передовые технологические инструменты и специальное пользовательское приложение, перехитрив COVID-19 с помощью данных толпы (интеллектуальные данные толпы), а также может помочь отслеживать и прогнозировать местные и глобальные эпидемиологические тенденции и выявлять вероятных бессимптомных носителей путем подачи больших данных. о путях заражения и случаях заражения мощным процессорам на основе искусственного интеллекта по всему миру. последствия для политики, будет уникальный идентификатор тестирования, поддерживаемый блокчейном. Отсутствует единый национальный и международный ответ на пандемию. Каждый штат и нация приняли свои собственные ответные меры на пандемию. Кроме того, нет единой идентичности, которую можно было бы использовать через границы, которая имеет общий статус инфекции или иммунитета к COVID-19. Паспорт тестирования с уникальным идентификатором тестирования для отдельного лица может предоставить необходимые данные без ущерба для ненужной защищенной информации.

Архитектура блокчейна, использующая смарт-контракты в цепочке для взаимодействия с данными вне сети, является одним из наиболее эффективных методов защиты конфиденциальности, а также сокращения трафика данных и может сформировать архитектуру уникального идентификатора тестирования. Структура, предложенная исследователями MIT Media Lab под названием MedRec 5, определяет эту инфраструктуру. Исследователи использовали различные уровни блокчейнов (общедоступный блокчейн) и соответствующие смарт-контракты для безопасного управления доступом к данным. Внедрение этой технологии для уникального идентификатора тестирования COVID-19 будет включать систему пар ключей на основе смарт-контракта или контракт идентификатора (IDC), который связывает существующую форму идентификатора, такую ​​как номер паспорта или номер социального страхования, с их соответствующими Уникальный идентификатор тестирования. Затем санкционированный контракт на тестирование (TC) будет функционировать как ненадежная, единая и частная книга хранения данных для всех данных тестирования с различных объектов. Эти двое будут общаться через посреднический контракт, который извлекает информацию о тестировании, выступая в качестве посредника между IDC и блокчейном TC, не ставя под угрозу ни конфиденциальность пациента, ни недоверие (целостность) данных.

Наконец, крайне важно защитить конфиденциальность пациентов и их данных при применении цифровых решений, а также сохранить целостность данных, что является еще одним преимуществом блокчейна; тем не менее, некоторые ограничения блокчейнов должны быть устранены. Блоки не защищены на 100% от нарушений конфиденциальности, и проблемы масштабируемости имеют значение при работе с огромными объемами глобальных мегаданных в общедоступной цепочке блоков. Тем не менее, вспышка болезни, такой как COVID-19, является хорошим примером для проверки возможностей блокчейнов, особенно общедоступных и системы пар ключей, которые могут быть глобальными, быстрыми и потенциально использовать данные в реальном времени для объединения усилий, улучшения координации. и бороться с любой пандемией как на правительственном, так и на неправительственном уровнях.

Мы надеемся, что акцент на технологических достижениях послужит призывом к реализации стратегии массового тестирования на основе блокчейна для искоренения COVID-19.

Конфликт интересов

Ни один из авторов не заявляет о соответствующих конфликтах интересов.

Заявление о финансировании

SKH получила финансирование от Mallinckrodt, Pfizer, Novartis и Janssen. SKH получил гранты на поездки от MSD (Merck Sharp & Dohme), Takeda, Gilead и BMS (Bristol Myers Squibb).

Авторы

Все авторы одобрили окончательный вариант проекта. HF создал фигуру.

использованная литература

  1. Пандемия 1918 года (вирус H1N1) | Пандемический грипп (грипп) | CDC. Cdc.gov.; 2020 [цитировано 3 апреля 2020 г.]. Доступно по адресу: https://www.cdc.gov/flu/pandemic-resources/1918-pandemic-h1n1.html
  2. Разрешения на экстренное использование. Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США. 2020 [цитировано 5 апреля 2020 г.]. Доступно по адресу: https://www.fda.gov/medical-devices/emergency-situations-medical-devices/emergency-use-authorizations.
  3. Тондо Л. Ученые говорят, что массовые испытания в итальянском городе остановили Covid-19. Хранитель. 2020 [цитировано 5 апреля 2020 г.]. Доступно по адресу: https://www.theguardian.com/world/2020/mar/18/scientists-say-mass-tests-in-italian-town-have-halted-covid-19.
  4. Что такое МиПаса — МиПаса. МиПаса. 2020 [цитировано 5 апреля 2020 г.]. Доступно на https://mipasa.org/about/
  5. Азария А., Экблоу А., Виейра Т., Липпман А. MedRec: Использование блокчейна для доступа к медицинским данным и управления разрешениями, 2016. 2-я Международная конференция по открытым и большим данным (OBD). Вена, 2016 г.; п. 25–30 [цитировано 31 октября 2020 г.]. Доступно по адресу https://ieeexplore.ieee.org/document/7573685/citations?tabFilter=papers#citations

Авторское право: эта статья находится в открытом доступе и распространяется в соответствии с некоммерческой лицензией Creative Commons Attribution (CC BY-NC 4.0), которая позволяет другим распространять, адаптировать, улучшать эту работу в некоммерческих целях, и лицензировать свои производные работы на других условиях, при условии, что оригинальная работа правильно процитирована и ее использование не является коммерческим. См.: http://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0.