人工智能:歐洲放射學會：區塊鏈技術如何賦能醫學成像？

編者注：歐洲放射學會（EuropeanSocietyofRadiology)是一個非營利性非治政性國際組織，致力于促進和協調所有歐洲國家放射學的科學、慈善、知識和專業活動。其使命是通過支持科學研究、教育和培訓，不斷提高放射學實踐質量，來滿足公眾的醫療保健服務需求。歐洲放射學會現在全球182個國家擁有121608名成員，是世界上最大的放射學會。

“區塊鏈技術和分布式賬本技術(DLT)很可能成為未來幾十年的突破性技術。它們是一種跨領域技術，可以賦予公民、公共服務和企業以安全、透明、可核查、去中心化和共享數據訪問權的能力。”

摘要

區塊鏈可以被認為是一個分布式數據庫，允許用戶跟蹤數據的來源并且追溯過去修改紀錄的給定數據集。區塊鏈技術的醫學應用正在興起，區塊鏈技術在醫學成像中有許多潛在的應用，通常被用于放射和臨床數據的跟蹤。

區塊鏈技術的臨床應用包括記錄不同“作者”提供的文件，包括人工智能算法對多部分報告的貢獻，記錄人工智能算法用于診斷的情況，提高電子病歷相關信息可及性的可能性，以及用戶可以更好的控制個人健康報告的獲取。

區塊鏈技術在研究中的應用包括在臨床試驗中更好地跟蹤圖像數據，更好的描繪人工智能算法訓練中生成的圖像和注釋數據，從而提高了隱私性和公平性，并有可能使人工智能的成像數據具有更好的可用性。

區塊鏈技術還允許動態許可，并有可能賦予患者權力，讓他們更好地控制誰訪問了他們的健康數據。此外，區塊鏈技術在行政管理方面也有許多潛在的應用，例如跟蹤學習成果或監控醫療設備。

本文簡要介紹了區塊鏈技術的基本技術和術語，重點介紹了區塊鏈技術在醫學成像中的潛在應用。

關鍵點

區塊鏈技術是一種分布式賬本技術，允許跟蹤數據，記錄所有數據的來源和變化，包括成像數據。

區塊鏈技術使用加密技術來實現數據的完整性和真實性、數據的透明性、不變性和可驗證性。醫學對于區塊鏈技術的應用正在廣泛的推廣，在醫學成像方面有許多潛在的應用。

導言

區塊鏈作為一項突破性技術，由于在加密貨幣市場的廣泛應用，已經為公眾所熟悉。它不僅在工業領域上有許多應用，而且在醫療保健和醫學成像方面也有許多應用，在使用分布式加密數據庫安全存儲醫療數據的情況下，可以安全地存儲與創建、更新或訪問醫療數據有關的信息。

Flutterwave通過Stellar開啟新的歐洲-非洲支付走廊:10月25日消息，Stellar發展基金會（SDF）宣布，全球支付技術公司Flutterwave已經在Stellar網絡上開通了兩條新的歐洲和非洲匯款通道。通過與TEMPO合作，Flutterwave正在利用Stellar網絡和Stellar USDC簡化非洲的匯款。（PR Newswire）[2021/10/25 20:55:50]

愛沙尼亞在十年內已經建立了一個完整的以區塊鏈技術為基礎的醫療保健生態系統。區塊鏈允許用戶(病人、醫生、放射學家和科學家)控制如何和由誰使用這些醫療數據。本文旨在探討區塊鏈技術在醫學成像中的潛在應用。闡述這些應用的挑戰性，并提出一些用例，包括圖像的所有權和跟蹤、圖像注釋、以及人工智能方面的潛在應用。

為限制本文的篇幅，我們僅僅簡要介紹了區塊鏈技術的基本知識。

區塊鏈技術可以被看作是一個分布式數據庫，跟蹤對數據庫所做的所有更改。與傳統數據庫不同，區塊鏈使用加密技術實現數據的完整性和真實性、數據的透明性、不可變性和可驗證性，通過去中心化信任網絡使信息可靠，而無需使用中心的、可信的主副本。它允許用戶跟蹤數據的來源，以及追溯誰在過去操縱過給定的數據集，區塊鏈可能適用于放射性數據的跟蹤。

區塊鏈技術于1991年首次被提出，用于通過哈希函數驗證數字文檔的真實性。“塊”和“鏈”這兩個詞最早是由一個人或一群化名為“SatoshiNakamoto”的人在一份文件中使用的。雖然當時那份文件使用了“塊”和“鏈”作為術語，但它并沒有對區塊鏈這個詞進行定義。這個詞后來出現在一個更非正式的場合。它為2007年金融危機后的加密貨幣“比特幣”的出現奠定了基礎，提出了一個公共的點對點電子貨幣體系的基礎。

2013年，VitalikButerin發布了以太坊平臺，該平臺于2015年正式啟用。以太坊擴展了區塊鏈上事務的概念，分布式賬本中任意狀態的更改都可以進行表示。這允許開發者以編程方式在區塊鏈上建立通用概念模型。與比特幣不同的是，以太坊是一種區塊鏈技術，它允許在區塊鏈中嵌入代碼并在網絡中執行代碼，即智能合約的功能。

如今，大多數區塊鏈項目并沒有創建新的區塊鏈網絡，而是依賴于具有執行智能合約功能的以太坊。

法國央行行長呼吁在歐洲制定加密貨幣法規:法國中央銀行（Banque de France）行長Fran?ois Villeroy de Galhau近日在巴黎EUROPLACE年度金融會議上發表講話，呼吁歐洲監管機構為加密貨幣引入監管框架。

據報道，這位央行行長認為，加密貨幣正在日益削弱歐元的國際作用。（Chaintimes）[2021/7/7 0:33:32]

區塊鏈技術基礎

1、區塊鏈和分布式賬本技術的定義

區塊鏈依靠多個節點而不是一個中央控制節點在分布式網絡中存儲數據，這個網絡被稱為分布式賬本。數據是以一種不可更改、不可篡改(即寫一次)的方式存儲的，這使得對數據的非法修改變得非常困難。數據只能添加到區塊鏈中，區塊一旦被寫入就不能被移除或修改。因此，存儲的數據是一個不斷增長的記錄列表，一個接一個。“區塊鏈是一種分布式數據庫，永久的存儲交易數據并建立防篡改賬本。”

分布式賬本數據庫以多個節點設備分布在對等網絡上，其中每個節點復制并保存一個相同的分類賬副本，并獨立更新自身，其主要的優勢在于沒有中央機構或中央服務器。

當一個分類賬節點更新時，每個節點構建新的事務，然后節點通過協商一致的算法投票，驗證副本的正確性。一旦達成共識，所有其他節點都會使用新的、正確的分類賬副本進行自我更新。安全性是通過加密密鑰和簽名來實現的，數據的質量是通過數據庫復制和計算信任來維持的。

區塊鏈技術是分布式賬本技術的一種形式，并非所有分布式賬本都使用區塊鏈來提供安全有效的分布式共識。然而，區塊鏈的結構使其不同于其他類型的分布式賬本，區塊鏈中的數據被分組在一起并組織成區塊，區塊之間相互鏈接并使用加密技術進行保護。因此區塊鏈技術非常適合記錄事件、管理記錄、處理交易、跟蹤資產和投票

2、區塊鏈技術與傳統數據庫技術的比較

與傳統的數據庫技術不同，區塊鏈技術是去中心化的、可跟蹤的且不可變的。

去中心化是指基于分布式體系結構的數據在區塊鏈上的驗證、存儲、維護和傳輸過程。在這種結構中，分布式節點之間的信任是通過數學方法建立的，而不是傳統數據庫技術中單一節點的集中式組織。

動態 | 歐洲中央銀行發布有關加密貨幣對金融穩定等影響的論文:5月17日，歐洲中央銀行官方推特發布論文《加密資產-對金融穩定、貨幣政策、支付和市場基礎設施的影響（Crypto-Assets - Implications for financial stability, monetary policy, and payments and market infrastructures）》，歐洲央行監控加密資產并分析其對金融穩定、貨幣政策、支付和市場基礎設施的影響，為此，歐洲央行成立了內部加密資產工作組（Internal Crypto-Assets Task Force，簡稱ICA-TF）。 ICA-TF分析表明：加密資產目前對歐元區的金融穩定并不構成直接威脅。相對于金融體系來說，加密資產的價值規模還比較小，它們與金融部門的聯系仍然有限。到目前為止，并未有任何跡象表明歐盟銀行擁有系統性相關的加密資產。加密資產不履行貨幣功能，在目前階段，也不會對實體經濟及貨幣政策產生實際性的影響。國家層面雜亂無章的監管舉措可能引發監管套利，并最終阻礙金融系統對基于加密資產市場的沖擊的抵御能力。 目前，加密資產對歐元區的金融穩定，貨幣政策，支付活動，以及對市場基礎設施的影響或風險是有限的或可控的。不過，這項評估可能會有所改變，并且不會阻止歐洲央行繼續監控加密資產、提高認識和做好準備。[2019/5/17]

可追溯性意味著區塊鏈上的所有事務都按時間順序排列，一個塊通過加密哈希函數連接兩個相鄰的區塊。本質上，每個事務都可以通過檢查哈希鍵鏈接的塊信息進行跟蹤。

不可篡改意味著任何事務的篡改都會產生不同的哈希值(哈希鍵鏈接前一個塊并指向下一個塊)，會被所有運行相同共識算法的其他節點檢測到。由于區塊鏈是一個可共享的公開分布式賬本，存儲在數千個節點上，并且進行連續的實時同步，如果攻擊成功則需要達到全網算力的51%以上。

3、公有鏈與私有鏈

區塊鏈分為公有鏈和私有鏈。公有鏈向所有人開放，每個人都可以不經邀請的訪問它。私有鏈的訪問有限制，只有通過邀請并獲得批準的參與者，如醫療專業人員，才可以進入到該區塊鏈當中。

這種差異可以與開放訪問的互聯網和只有經過批準才能訪問的互聯網之間的差異進行比較。公共區塊鏈由于其復雜性和廣泛分布性，為達成共識提供了較低的吞吐量。私有區塊鏈實現了更高的效率。就其性質而言，比特幣等加密貨幣希望吸引最大數量的參與者并成為公有鏈網絡，而許多企業應用程序則使用私有鏈來控制對存儲在區塊鏈上的數據的訪問。

動態 | Bitrrex與Invest.com準備聯合推出針對歐洲的虛擬貨幣交易所:美國虛擬貨幣交易所Bitrrex與倫敦金融科技創業公司Invest.com準備聯合推出針對歐洲市場的虛擬貨幣交易所。此交易所是由Bitrrex的技術和Invest.com的管理經驗相結合的“安全環境下交易虛擬貨幣”的交易所。[2018/7/6]

區塊鏈在醫學成像中的應用

1、臨床應用

包括人工智能系統在內的不同“作者”對多部分報告的貢獻

復雜的放射學研究報告往往包含了多個專家的投入，特別是在不尋常的情況下，往往涉及多個身體系統、專業(如放射科醫師/心臟病醫師聯合報告的心臟成像)或模式(如核醫學醫師/放射醫師聯合報告PET/MR)。

雖然一份單一的報告通常是從現有的投入中綜合出來的，但區塊鏈技術提供了確定誰的意見或專門知識對報告的每一要素負責的可能性，從而便利的確定在需要進一步信息的情況下與適當的撰稿人進行更直接的協商的可能。報告可以在不同的區塊中構造，而不需要加密的區塊鏈。區塊鏈可以明確每個作者在醫學成像研究評估中的確切責任級別，不同專家的意見將保持單獨簽署，并保留對每項分析的順序。

記錄人工智能算法在診斷中的應用

如同撰寫一份報告的多個人類專家一樣，放射學報告可能包含放射學家和人工智能生成的內容的組合，例如由人工智能算法預填充的結構化報表。在不久的將來，這可能是一種越來越普遍的混合報告形式。同樣，區塊鏈技術有助于區分不同的報告要素，并將納入信息的責任直接分配給醫生或依賴人工智能協助的醫生，同時確定是哪一種人工智能算法起到了作用。

分享臨床數據、可追溯性報告及閱讀報告

基于區塊鏈技術的電子病歷(EMR)已經引發了多年的爭論，這些電子病歷將自動在區塊鏈中存儲關于誰貢獻了電子病歷的哪一部分的信息。結合旨在向遠程放射科醫生顯示相關數據的算法，這些電子病歷將使放射科醫生能夠查看正在處理的病例的相關數據，而無需瀏覽電子病歷的大部分內容。這反過來可能導致更有效和更好地解釋放射學研究。

此外，如果放射科醫生提供后續建議或描述如何管理附帶的發現，這些項目也可以存儲在區塊鏈上并且進行驗證。區塊鏈還允許存儲識別誰有效地讀取了這些電子病歷的哪些部分。這可以在未來用于對偶然發現的跟蹤。所有這些潛在的用途合在一起將提高病人護理的質量。

立陶宛成立歐洲首個區塊鏈中心 希望吸引更多區塊鏈初創企業進駐:立陶宛正在游說英國金融科技初創公司，希望他們能在自己的國家創建業務。其中有幾家公司已經加入了歐盟市場，希望以此來防止英國英脫歐帶來的不利影響。而立陶宛首都維爾紐斯已經啟動了歐洲首個區塊鏈中心，希望能為加密貨幣行業的初創企業們提供更多的機會，開發一個可信賴的網絡，并服務于公共部門和私人。[2017/12/31]

個人健康檔案控制與影像數據共享控制

確保用戶對數據共享的控制與許多應用程序相關，許多支持用戶控制的數據共享平臺被提出。更具體而言，區塊鏈技術可用于將存儲在電子病歷中的數據的所有者置于對其醫療數據的控制之上。病人有權向他們選擇的改善醫療保健的機構分享敏感記錄。構建允許臨床醫生請求病人數據并使患者能夠授予或撤銷訪問權限的系統。以類似的方式，區塊鏈還可以使患者能夠控制其圖像數據的共享。

2、區塊鏈技術在研究中的應用

生物標志物衍生的臨床試驗框架

臨床試驗是告知臨床實踐變化的關鍵。嚴格的評判和絕對透明的審計追蹤是成功和可靠評判的必要條件。由于成像常常是識別疾病進程或倒退的基石，區塊鏈技術有可能在臨床試驗中引入一種防止篡改的機制來記錄成像數據。這包括圖像處理、分析和定量評估的所有階段。試驗中的成像數據通常來自預先指定的成像協議，這些協議的變化或其不準確的記錄可能會改變圖像，從而改變其測量輸出的結果。

區塊鏈的實施消除了在測量之前操縱圖像的情況，確保了圖像及其測量的完整性。當圖像在參與站點之間上載或下載以執行多個度量時，這種審核具有特殊的價值。在進行測量之前對圖像設置的任何更改都可能會影響結果，而由區塊鏈系統加蓋日期和時間戳，確認何時以及由誰進行更改，將避免不適當的數據操作，并確保重大更改的可跟蹤性。任何數據損壞都將在不需要人工查詢數據的情況下被識別。在一個結果往往依賴于成像測量有效性的時代，記錄測量歷史的可靠方法是至關重要的。

在一些特定的領域，我們可以在一個成像試驗中利用區塊鏈技術進行包括病灶分割和分析算法的實現。病灶分割傳統上是手動的，隨著技術的發展，越來越多的案例是半自動的甚至完全自動化的。通常使用專家注釋的人工分割數據集來訓練算法，以自動獲得類似的結果。對訓練集的記錄，以及在專家和軟件的背景下對其進行的調整，將有助于深入了解機器學習輸出的依據，并解釋意外的變化。每個區塊的數據組可以通過患者訪視或試驗中特定時間點的檢查組來分配。

當商業或學術研究者分析并報告他們自己的發現時，存在大量存有偏見的證據。應用于臨床試驗中成像的區塊鏈技術將向第三方提供有種源保證的數據集以供分析。這將把推動試驗的假設與預期的結果分開。一個特別的好處是利用成像生物數據庫中的數據集進行二次研究，可以確保原始數據的完整性，特別是在匯集來自多項試驗的數據時。

為科學研究收集數據，特別是為人工智能算法的訓練

區塊鏈的一個有趣的應用是記錄誰為人工智能算法的培訓貢獻了數據，包括患者和他們的數據、放射科醫生的注釋、以及開發人工智能算法的工業合作伙伴。而這將允許將經濟獎勵分配給不同的合作伙伴，這反過來又可能成為患者和放射科醫生參與這個過程的動機。使用區塊鏈技術還將使病人和放射科醫生能夠跟蹤數據的使用情況，從而更好地控制他們的文件。實驗基準圖像數據集表明，采用分布式、聯合深度學習和區塊鏈技術相結合的方法，可以有效地解決協作式深度學習對準確性、保密性和公平性的要求。

區塊鏈技術的這些特性也有助于為人工智能培訓提供大量數據。為了訓練有監督的深度學習網絡，人們需要盡可能多提供高質量的數據和注釋。如果用于訓練的數據集不夠大，將無法可靠地檢測到罕見病例，從而產生選擇偏差，影響人工智能系統的通用性。由于我們通常對深度學習模式的內部運作缺乏直接的洞察力，偏見可能是狹隘的甚至是危險的。基于區塊鏈技術的人工智能算法不僅可以從多個機構的共享數據中學習，還可以通過回溯或簡單的回放來跟蹤或評估其學習情況，從而對人工智能決策提供更多的洞察力和更多的人類監督。這確實是區塊鏈技術的一個關鍵價值，類似于產品從生產者到消費者的追蹤。對模型訓練條件的注釋無疑提供了有關其質量的信息。

區塊鏈技術的另一個好處是可以用于教學和教育資源的材料來源的歸屬判定。區塊鏈技術可確保對教育材料知識產權的判定，潛在的增加主要作者分享材料的意愿，從而不損失對知識產權的信用。

動態許可

動態許可是賦予研究伙伴權力和促進積極參與研究進程的一種新方法。在Dwarna項目中生物數據庫的使用表明，使用區塊鏈技術可以讓個人獲取信息并掌握控制權，以確定他們的生物樣本和數據應該如何以及在何處使用，在使用區塊鏈技術時，促進用戶遵守歐盟《通用數據保護條例》規定的強制執行的擦除。

賦予病人權力

目前在中央數據庫中存儲圖像并經常使用物理介質傳輸圖像的方法不僅會導致患者路徑延遲，而且會使數據受到篡改。Patel開發了一個跨域圖像共享框架，該框架使用區塊鏈技術作為分布式數據存儲，以建立放射研究和患者定義的訪問權限的賬本。這個框架允許安全和去中心化的醫療數據共享。它還使患者能夠有效地擁有自己的圖像數據，并控制醫療保健提供商的訪問權限。

3、將區塊鏈技術用于管理

學習和跟蹤學習

區塊鏈技術可用來記錄和跟蹤學習成果，通過使用區塊鏈上的智能合同來維護學習成果的哈希值和管理訪問權限。Ocheja等人描述了一個學習日志區塊鏈(Boll)，使學習者能夠以安全和可驗證的格式將學習記錄從一個機構轉移到另一個機構。Nasseem等人分析了醫學教育生態系統中區塊鏈部署的潛在用例，以提高現有基礎設施的效率、安全性、功能性和有效性。他們建議使用區塊鏈技術來消除學術認證中的欺詐性問題。

醫療器械監督

隨著醫療器械設備管理體系的日益重要和復雜，產生的數據量也越來越大。研究表明，一個具有權威證明共識機制的私有鏈可以為參與PMS過程的不同利益相關者提供許多優勢，例如為新的監管舉措提供支持。對于日益重要和復雜的醫療設備管理體系(PMS)，越來越多的數據正在產生。研究表明，一個具有權威共識機制的私有數據授權區塊鏈可以為參與經前管理進程的不同利益相關者提供許多優勢，例如為新的監管舉措提供支持。

由于放射學中使用區塊鏈技術而產生的新的商業模式

到今天為止，許多人工智能應用已經證明了它們在增強醫學成像解釋方面的潛力。有監督的深度學習人工智能算法發展的主要障礙之一就是缺乏大量高質量的注釋圖像。雖然人工智能公司的激勵是通過銷售算法來獲得利益，但要實現患者貢獻其醫學圖像的動機，以及放射科醫生做圖像注釋的額外工作的動機，就不那么簡單了。使用區塊鏈技術來跟蹤誰作出了貢獻，可能有助于克服這些障礙，因為它會向那些作出貢獻的人提供激勵。

區塊鏈技術也可用于注釋的協商一致，只有當多個參與者對注釋達成共識時，注釋才被批準，對達成共識的給予獎勵，對不達成共識的給予懲罰。區塊鏈技術還可以幫助創建具有許多數據貢獻者提供的不同來源的數據的大型開放數據庫。區塊鏈技術還有助于個人健康數據的訪問保護和數據完整性的保護。

雖然大多數患者會同意分享他們的健康數據，但如果這些數據被用于一般利益，當制藥或成像公司從他們的數據中獲利時，取得患者的同意可能就不那么容易了。如果對病人提供他們的數據有一種經濟激勵，這將促進公平和激勵他們的行為。同樣的，對放射科醫生和數據注釋的激勵也是如此，如果可以從數據注釋中獲利，那么與做這部分工作的人分享部分利潤是公平的。區塊鏈技術允許包括病人和放射科醫生的用戶保持匿名，并控制他們的數據或注釋。他們可以決定免費捐獻，也可以因數據使用而得到獎勵。

通過為所有參與創建深入學習人工智能算法的各方(包括提供數據的患者、對數據進行注釋的放射學家以及實施和培訓這些算法的公司)創造雙贏的環境，區塊鏈技術可以幫助克服高質量標注的圖像數據可用性的瓶頸。

總結

區塊鏈技術是一種非常強大的技術，它以一種不可篡改的方式促進了對源數據的存儲，提供了對存儲數據的所有修改的可跟蹤性。區塊鏈技術提供了關于如何、誰、何時和何處生成數據的可靠信息，它在醫學和放射學中有著廣泛的應用。

區塊鏈技術通過允許患者和放射科醫生控制數據的使用權和數據注釋圈，增強了患者和放射科醫生對醫學成像做出貢獻的潛力。同時也非常適合存儲病人的數據供臨床使用，放射學界應參與和協作研究與病人護理方面相關的區塊鏈技術的開發和實施。

原報告來自歐洲放射學會（EuropeanSocietyofRadiology)。中文版本由鏈集市團隊編譯整理，英文版權歸原作者所有，中文轉載請聯系編譯。

作者丨European?Society?of?Radiology

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