欧洲放射学会：区块链技术如何赋能医学成像？

编者注：欧洲放射学会（European Society of Radiology)是一个非营利性非治政性国际组织，致力于促进和协调一切欧洲国家放射学的科学、慈悲、知识和专业活动。其使命是经过支撑科学研讨、教育和培训，不断进步放射学实践质量，来满足大众的医疗保健服务需求。欧洲放射学会现在全球182个国家拥有121608名成员，是世界上最大的放射学会。

“区块链技能和分布式账本技能(DLT)很或许成为未来几十年的突破性技能。它们是一种跨领域技能，能够赋予公民、公共服务和企业以安全、通明、可核查、去中心化和同享数据拜访权的才干。”

摘要

区块链能够被认为是一个分布式数据库，答运用户盯梢数据的来历并且追溯曩昔修正纪录的给定数据集。区块链技能的医学运用正在兴起，区块链技能在医学成像中有许多潜在的运用，一般被用于放射和临床数据的盯梢。

区块链技能的临床运用包含记载不同“作者”供给的文件，包含人工智能算法对多部分陈述的奉献，记载人工智能算法用于诊断的状况，进步电子病历相关信息可及性的或许性，以及用户能够更好的操控个人健康陈述的获取。

区块链技能在研讨中的运用包含在临床实验中更好地盯梢图画数据，更好的描绘人工智能算法练习中生成的图画和注释数据，然后进步了隐私性和公正性，并有或许使人工智能的成像数据具有更好的可用性。

区块链技能还答应动态答应，并有或许赋予患者权利，让他们更好地操控谁拜访了他们的健康数据。此外，区块链技能在行政办理方面也有许多潜在的运用，例如盯梢学习效果或监控医疗设备。

本文扼要介绍了区块链技能的基本技能和术语，重点介绍了区块链技能在医学成像中的潜在运用。

要害点

区块链技能是一种分布式账本技能，答应盯梢数据，记载一切数据的来历和变化，包含成像数据。

区块链技能运用加密技能来完成数据的完好性和真实性、数据的通明性、不变性和可验证性。医学关于区块链技能的运用正在广泛的推广，在医学成像方面有许多潜在的运用。

导言

区块链作为一项突破性技能，由于在加密钱银市场的广泛运用，现已为大众所了解。它不只在工业领域上有许多运用，并且在医疗保健和医学成像方面也有许多运用， 在运用分布式加密数据库安全存储医疗数据的状况下，能够安全地存储与创立、更新或拜访医疗数据有关的信息。

爱沙尼亚在十年内现已建立了一个完好的以区块链技能为根底的医疗保健生态体系。区块链答运用户(患者、医师、放射学家和科学家)操控怎么和由谁运用这些医疗数据。本文旨在探讨区块链技能在医学成像中的潜在运用。阐述这些运用的挑战性，并提出一些用例，包含图画的一切权和盯梢、图画注释、以及人工智能方面的潜在运用。

为约束本文的篇幅，咱们只是扼要介绍了区块链技能的基本知识。

区块链技能能够被看作是一个分布式数据库，盯梢对数据库所做的一切更改。与传统数据库不同，区块链运用加密技能完成数据的完好性和真实性、数据的通明性、不行变性和可验证性，经曩昔中心化信赖网络使信息牢靠，而无需运用中心的、可信的主副本。它答运用户盯梢数据的来历，以及追溯谁在曩昔操作过给定的数据集，区块链或许适用于放射性数据的盯梢。

区块链技能于1991年初次被提出，用于经过哈希函数验证数字文档的真实性。“块”和“链”这两个词最早是由一个人或一群化名为“Satoshi Nakamoto”（身份不明）的人在一份文件中运用的。尽管其时那份文件运用了“块”和“链”作为术语，但它并没有对区块链这个词进行界说。这个词后来呈现在一个更非正式的场合。它为2007年金融危机后的加密钱银“比特币”的呈现奠定了根底，提出了一个公共的点对点电子钱银体系的根底。

2013年，Vitalik Buterin发布了以太坊渠道，该渠道于2015年正式启用。以太坊扩展了区块链上业务的概念，分布式账本中任意状况的更改都能够进行标明。这答应开发者以编程办法在区块链上建立通用概念模型。与比特币不同的是，以太坊是一种区块链技能，它答应在区块链中嵌入代码并在网络中履行代码，即智能合约的功能。

现在，大多数区块链项目并没有创立新的区块链网络，而是依靠于具有履行智能合约功能的以太坊。

区块链技能根底

1、区块链和分布式账本技能的界说

区块链依靠多个节点而不是一个中心操控节点在分布式网络中存储数据，这个网络被称为分布式账本。数据是以一种不行更改、不行篡改(即写一次)的办法存储的，这使得对数据的非法修正变得十分困难。数据只能添加到区块链中，区块一旦被写入就不能被移除或修正。因此，存储的数据是一个不断添加的记载列表（块），一个接一个（链）。“区块链是一种分布式数据库，永久的存储买卖数据并建立防篡改账本。”

分布式账本数据库以多个节点设备分布在对等网络上，其中每个节点仿制并保存一个相同的分类账副本，并独立更新自身，其首要的优势在于没有中心组织或中心服务器。

当一个分类账节点更新时，每个节点构建新的业务，然后节点经过协商一致的算法投票，验证副本的正确性。一旦达到一致，一切其他节点都会运用新的、正确的分类账副本进行自我更新。安全性是经过加密密钥和签名来完成的，数据的质量是经过数据库仿制和计算信赖来维持的。

区块链技能是分布式账本技能的一种方法，并非一切分布式账本都运用区块链来供给安全有用的分布式一致。然而，区块链的结构使其不同于其他类型的分布式账本，区块链中的数据被分组在一起并组织成区块，区块之间彼此链接并运用加密技能进行维护。因此区块链技能十分合适记载事情、办理记载、处理买卖、盯梢资产和投票

2、区块链技能与传统数据库技能的比较

与传统的数据库技能不同，区块链技能是去中心化的、可盯梢的且不行变的。

去中心化是指根据分布式体系结构的数据在区块链上的验证、存储、维护和传输进程。在这种结构中，分布式节点之间的信赖是经过数学办法建立的，而不是传统数据库技能中单一节点的集中式组织。

可追溯性意味着区块链上的一切业务都按时刻次序排列，一个块经过加密哈希函数衔接两个相邻的区块。本质上，每个业务都能够经过检查哈希键链接的块信息进行盯梢。

不行篡改意味着任何业务的篡改都会发生不同的哈希值(哈希键链接前一个块并指向下一个块)，会被一切运转相同一致算法的其他节点检测到。由于区块链是一个可同享的揭露分布式账本，存储在数千个节点上，并且进行接连的实时同步，假如进犯成功则需求到达全网算力的51%以上。

3、公有链与私有链

区块链分为公有链和私有链。公有链向一切人敞开，每个人都能够不经约请的拜访它。私有链的拜访有约束，只有经过约请并获得批准的参加者，如医疗专业人员，才干够进入到该区块链傍边。

这种差异能够与敞开拜访的互联网和只有经过批准才干拜访的互联网之间的差异进行比较。公共区块链由于其杂乱性和广泛分布性，为达到一致供给了较低的吞吐量。私有区块链完成了更高的功率。就其性质而言，比特币等加密钱银期望招引最大数量的参加者并成为公有链网络，而许多企业运用程序则运用私有链来操控对存储在区块链上的数据的拜访。

区块链在医学成像中的运用

1、临床运用

（1）包含人工智能体系在内的不同“作者”对多部分陈述的奉献

杂乱的放射学研讨陈述往往包含了多个专家的投入，特别是在不寻常的状况下，往往涉及多个身体体系、专业(如放射科医师/心脏病医师联合陈述的心脏成像)或模式(如核医学医师/放射医师联合陈述PET/MR )。

尽管一份单一的陈述一般是从现有的投入中归纳出来的，但区块链技能供给了确认谁的定见或专门知识对陈述的每一要素负责的或许性，然后便利确实定在需求进一步信息的状况下与恰当的撰稿人进行更直接的协商的或许。陈述能够在不同的区块中构造，而不需求加密的区块链。区块链能够清晰每个作者在医学成像研讨评价中确实切责任等级，不同专家的定见将坚持独自签署，并保存对每项剖析的次序。

（2）记载人工智能算法在诊断中的运用

好像撰写一份陈述的多个人类专家相同，放射学陈述或许包含放射学家和人工智能生成的内容的组合，例如由人工智能算法预填充的结构化报表。在不久的将来，这或许是一种越来越普遍的混合陈述方法。相同，区块链技能有助于区别不同的陈述要素，并将纳入信息的责任直接分配给医师或依靠人工智能帮忙的医师，一起确认是哪一种人工智能算法起到了效果。

（3）同享临床数据、可追溯性陈述及阅读陈述

根据区块链技能的电子病历(EMR)现已引发了多年的争辩，这些电子病历将主动在区块链中存储关于谁奉献了电子病历的哪一部分的信息。结合旨在向长途放射科医师显示相关数据的算法，这些电子病历将使放射科医师能够查看正在处理的病例的相关数据，而无需浏览电子病历的大部分内容。这反过来或许导致更有用和更好地解释放射学研讨。

此外，假如放射科医师供给后续主张或描绘怎么办理顺便的发现，这些项目也能够存储在区块链上并且进行验证。区块链还答应存储识别谁有用地读取了这些电子病历的哪些部分。这能够在未来用于对偶尔发现的盯梢。一切这些潜在的用处合在一起将进步患者护理的质量。

（4）个人健康档案操控与影像数据同享操控

保证用户对数据同享的操控与许多运用程序相关，许多支撑用户操控的数据同享渠道被提出。更具体而言，区块链技能可用于将存储在电子病历中的数据的一切者置于对其医疗数据的操控之上。患者有权向他们选择的改善医疗保健的组织同享灵敏记载。构建答应临床医师请求患者数据并使患者能够授予或撤销拜访权限的体系。以相似的办法，区块链还能够使患者能够操控其图画数据的同享。

2、区块链技能在研讨中的运用

（1）生物标志物衍生的临床实验结构

临床实验是奉告临床实践变化的要害。严格的评判和绝对通明的审计追踪是成功和牢靠评判的必要条件。由于成像常常是识别疾病进程或后退的柱石，区块链技能有或许在临床实验中引进一种防止篡改的机制来记载成像数据。这包含图画处理、剖析和定量评价的一切阶段。实验中的成像数据一般来自预先指定的成像协议，这些协议的变化或其不准确的记载或许会改动图画，然后改动其丈量输出的效果。

区块链的施行消除了在丈量之前操作图画的状况，保证了图画及其丈量的完好性。当图画在参加站点之间上载或下载以履行多个衡量时，这种审阅具有特别的价值。在进行丈量之前对图画设置的任何更改都或许会影响效果，而由区块链体系加盖日期和时刻戳，确认何时以及由谁进行更改，将防止不恰当的数据操作，并保证严重更改的可盯梢性。任何数据损坏都将在不需求人工查询数据的状况下被识别。在一个效果往往依靠于成像丈量有用性的时代，记载丈量历史的牢靠办法是至关重要的。

在一些特定的领域，咱们能够在一个成像实验中运用区块链技能进行包含病灶切割和剖析算法的完成。病灶切割传统上是手动的，跟着技能的发展，越来越多的事例是半主动的乃至完全主动化的。一般运用专家注释的人工切割数据集来练习算法，以主动获得相似的效果。对练习集的记载，以及在专家和软件的布景下对其进行的调整，将有助于深化了解机器学习输出的根据，并解释意外的变化。每个区块的数据组能够经过患者访视或实验中特定时刻点的检查组来分配。

当商业或学术研讨者剖析并陈述他们自己的发现时，存在很多存有偏见的证据。运用于临床实验中成像的区块链技能将向第三方供给有种源保证的数据集以供剖析。这将把推动实验的假定与预期的效果分开。一个特别的好处是运用成像生物数据库中的数据集进行二次研讨，能够保证原始数据的完好性，特别是在汇集来自多项实验的数据时。

（2）为科学研讨收集数据，特别是为人工智能算法的练习

区块链的一个有趣的运用是记载谁为人工智能算法的培训奉献了数据，包含患者和他们的数据、放射科医师的注释、以及开发人工智能算法的工业合作同伴。而这将答应将经济奖赏分配给不同的合作同伴，这反过来又或许成为患者和放射科医师参加这个进程的动机。运用区块链技能还将使患者和放射科医师能够盯梢数据的运用状况，然后更好地操控他们的文件。实验基准图画数据集标明，采用分布式、联合深度学习和区块链技能相结合的办法，能够有用地处理协作式深度学习对准确性、保密性和公正性的要求。

区块链技能的这些特性也有助于为人工智能培训供给很多数据。为了练习有监督的深度学习网络，人们需求尽或许多供给高质量的数据和注释。假如用于练习的数据集不够大，将无法牢靠地检测到稀有病例，然后发生选择偏差，影响人工智能体系的通用性。由于咱们一般对深度学习模式的内部运作缺乏直接的洞察力，偏见或许是狭窄的乃至是危险的。根据区块链技能的人工智能算法不只能够从多个组织的同享数据中学习，还能够经过回溯或简单的回放来盯梢或评价其学习状况，然后对人工智能决策供给更多的洞察力和更多的人类监督。这确实是区块链技能的一个要害价值，相似于产品从生产者到顾客的追踪。对模型练习条件的注释无疑供给了有关其质量的信息。

区块链技能的另一个好处是能够用于教育和教育资源的资料来历的归属断定。区块链技能可保证对教育资料知识产权的断定，潜在的添加首要作者同享资料的意愿，然后不损失对知识产权的信用。

（3）动态答应

动态答应是赋予研讨同伴权利和促进积极参加研讨进程的一种新办法。在Dwarna项目中生物数据库的运用标明，运用区块链技能能够让个人获取信息并掌握操控权，以确认他们的生物样本和数据应该怎么以及在何处运用，在运用区块链技能时，促进用户遵守欧盟《通用数据维护条例》（GDPR）规则的强制履行的擦除。

（4）赋予患者权利

现在在中心数据库中存储图画并常常运用物理介质传输图画的办法不只会导致患者途径延迟，并且会使数据受到篡改。Patel开发了一个跨域图画同享结构，该结构运用区块链技能作为分布式数据存储，以建立放射研讨和患者界说的拜访权限的账本。这个结构答应安全和去中心化的医疗数据同享。它还使患者能够有用地拥有自己的图画数据，并操控医疗保健供给商的拜访权限。

3、将区块链技能用于办理

（1）学习和盯梢学习

区块链技能可用来记载和盯梢学习效果，经过运用区块链上的智能合同来维护学习效果的哈希值和办理拜访权限。Ocheja等人描绘了一个学习日志区块链(Boll)，使学习者能够以安全和可验证的格式将学习记载从一个组织转移到另一个组织。Nasseem等人剖析了医学教育生态体系中区块链部署的潜在用例，以进步现有根底设施的功率、安全性、功能性和有用性。他们主张运用区块链技能来消除学术认证中的欺诈性问题。

（2）医疗器械监督

跟着医疗器械设备办理体系（PMS）的日益重要和杂乱，发生的数据量也越来越大。研讨标明，一个具有威望证明一致机制的私有链可认为参加PMS进程的不同利益相关者供给许多优势，例如为新的监管行动供给支撑。关于日益重要和杂乱的医疗设备办理体系(PMS)，越来越多的数据正在发生。研讨标明，一个具有威望一致机制的私有数据授权区块链可认为参加经前办理进程的不同利益相关者供给许多优势，例如为新的监管行动供给支撑。

（3）由于放射学中运用区块链技能而发生的新的商业模式

到今天为止，许多人工智能运用现已证明了它们在增强医学成像解释方面的潜力。有监督的深度学习人工智能算法发展的首要妨碍之一就是缺乏很多高质量的注释图画。尽管人工智能公司的鼓励是经过销售算法来获得利益，但要完成患者奉献其医学图画的动机，以及放射科医师做图画注释的额定作业的动机，就不那么简单了。运用区块链技能来盯梢谁作出了奉献，或许有助于战胜这些妨碍，由于它会向那些作出奉献的人供给鼓励。

区块链技能也可用于注释的协商一致，只有当多个参加者对注释达到一致时，注释才被批准，对达到一致的给予奖赏，对不达到一致的给予惩罚。区块链技能还能够协助创立具有许多数据奉献者供给的不同来历的数据的大型敞开数据库。区块链技能还有助于个人健康数据的拜访维护和数据完好性的维护。

尽管大多数患者会同意同享他们的健康数据，但假如这些数据被用于一般利益，当制药或成像公司从他们的数据中获利时，获得患者的同意或许就不那么容易了。假如对患者供给他们的数据有一种经济鼓励，这将促进公正缓鼓励他们的行为。相同的，对放射科医师和数据注释的鼓励也是如此，假如能够从数据注释中获利，那么与做这部分作业的人同享部分赢利是公正的。区块链技能答应包含患者和放射科医师的用户坚持匿名，并操控他们的数据或注释。他们能够决议免费捐赠，也能够因数据运用而得到奖赏。

经过为一切参加创立深化学习人工智能算法的各方(包含供给数据的患者、对数据进行注释的放射学家以及施行和培训这些算法的公司)发明双赢的环境，区块链技能能够协助战胜高质量标注的图画数据可用性的瓶颈。

总结

区块链技能是一种十分强大的技能，它以一种不行篡改的办法促进了对源数据的存储，供给了对存储数据的一切修正的可盯梢性。区块链技能供给了关于怎么、谁、何时和何处生成数据的牢靠信息，它在医学和放射学中有着广泛的运用。

区块链技能经过答应患者和放射科医师操控数据的运用权和数据注释圈，增强了患者和放射科医师对医学成像做出奉献的潜力。一起也十分合适存储患者的数据供临床运用，放射学界应参加和协作研讨与患者护理方面相关的区块链技能的开发和施行。

原陈述来自欧洲放射学会（European Society of Radiology )。中文版别由链集市团队编译收拾，英文版权归原作者一切，中文转载请联系编译。

作者丨European Society of Radiology

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