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医療分野のブロックチェーン利活用

2016年夏に米国保健福祉省(HHS)が実施した公開アイデアコンテストなどで、一躍注目されるようになった医療分野におけるブロックチェーン/分散台帳技術適用。デジタル署名、スマートコントラクト、IoTデバイス管理、分散型暗号化ストレージなど、新技術の医療分野における概念実証(PoE)の現状と、セキュリティ/プライバシーなど、社会実装に際しての課題点を、患者中心の視点から考察します。
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医療分野のブロックチェーン利活用

  1. 1. https://www.cloudsecurityalliance.jp/Copyright © 2017 Cloud Security Alliance Japan Chapter 2017年4月19日 一般社団法人 日本クラウドセキュリティアライアンス 健康医療情報管理ユーザーWG 笹原英司 医療分野のブロックチェーン利活用 [患者中心視点からみたベネフィットとリスクのバランス]
  2. 2. https://www.cloudsecurityalliance.jp/Copyright © 2017 Cloud Security Alliance Japan Chapter 2 Cloud Security Allianceにおける ブロックチェーン/分散型台帳技術の取組 (CSAジャパンHP:https://www.cloudsecurityalliance.jp/) [IoT Working Group] [Blockchain/Distributed Ledger Working Group]
  3. 3. https://www.cloudsecurityalliance.jp/Copyright © 2017 Cloud Security Alliance Japan Chapter 3 1.ブロックチェーンとは? 2.医療におけるブロックチェーンの可能性 3.医療ブロックチェーンの海外事例 4.ブロックチェーンのセキュリティ まとめ/Q&A
  4. 4. https://www.cloudsecurityalliance.jp/Copyright © 2017 Cloud Security Alliance Japan Chapter 4 1.ブロックチェーンとは?
  5. 5. https://www.cloudsecurityalliance.jp/Copyright © 2017 Cloud Security Alliance Japan Chapter 5 現時点で、ブロックチェーン/分散型台帳技術に関する世界共 通の定義・用語集は存在しない 2016年9月、「ISO/TC307:ブロックチェーンと電子分 散台帳技術に関する専門委員会」が発足 ・事務局:オーストラリア規格協会 ・2017年4月3-5日 初回会合(シドニー) 一般財団法人日本情報経済社会推進協会(JIPDEC)が、 日本国内審議団体として国際標準化活動の中核を担い、 日本からの規格提案、審議文書の検討、関連団体、企業 との連携などを進めることになっている (参考)経済産業省「ISOでブロックチェーンの国際標準 化についての議論が始まります」(2016年10月7日)
  6. 6. https://www.cloudsecurityalliance.jp/Copyright © 2017 Cloud Security Alliance Japan Chapter 6 「ビットコイン」 法定通貨とは異なる単位を有し、インターネットを通じて電 子的に取引され、資金移動や物品の購入時の対価の弁済とい った決済手段として利用される「仮想通貨」 出典:ヘルスケアクラウド研究会(2015年11月) ネットワーク インフラストラクチャ 組織パラダイム 分散化 コンセンサス・メカニズム (ノード間での合意形成) ブロックチェーンを基 盤とする分散型元帳 (例)暗号通貨(仮想通 貨)、価値交換トークン (例)ビットコイン プラットフォーム層 現時点でのドライバー:
  7. 7. https://www.cloudsecurityalliance.jp/Copyright © 2017 Cloud Security Alliance Japan Chapter 7 「ブロックチェーン/分散型台帳」 見知らぬ人同士が、イベントの共有 記録を信頼することを可能にする技術 ⇒より迅速で、安価な、信頼できるトランザクション処理が 可能になる 【構成要素】 ・ヘッダー:各ブロックの参照番号、生成された時間、 過去のブロックへの戻りリンクなど、メタデータを含む ・コンテンツ:実行されたトランザクションの量、相手 先のアドレスなどデジタル資産や命令文の検証されたリス トを含む 出典:デロイト トーマツ サイバーセキュリティ先端研究所 「ブロックチェーン技術とサイバーセキュリティ」(2016年) (https://www2.deloitte.com/jp/ja/pages/technology/articles/cyb/newsletter-06-blockchain.html)
  8. 8. https://www.cloudsecurityalliance.jp/Copyright © 2017 Cloud Security Alliance Japan Chapter 8 クラウドファースト時代のブロックチェーン・エコシステム 出典:ヘルスケアクラウド研究会(2015年11月) IaaS PaaS SaaS Blockchain as a Service
  9. 9. https://www.cloudsecurityalliance.jp/Copyright © 2017 Cloud Security Alliance Japan Chapter 9 クラウドサービスからコンテナ、マイクロサービスへ 出典:ヘルスケアクラウド研究会(2015年11月) IaaS PaaS SaaS Blockchain as a Service OS ミドル ウェア アプリ ケーシ ョン ミドル ウェア アプリ ケーシ ョン コンテナ コンテナ管理 ソフトウェア APIゲートウェイ UI/ UX UI/ UX UI/ UX UI/ UX 処理A 処理B 処理C データ データ データ マイクロサービス
  10. 10. https://www.cloudsecurityalliance.jp/Copyright © 2017 Cloud Security Alliance Japan Chapter 10 「ブロックチェーン」の通信モデル ・ピアツーピア・メッセージング ・分散データ共有 ・自律的なIoTの調整機能 【課題点】 ・処理能力が低い ・ストレージ容量が 小さい 出典:Cloud Security Alliance IoT WG 「Examing the Use of Blockchain Technology for a Secure Internet of Things」(公開レビュー版)
  11. 11. https://www.cloudsecurityalliance.jp/Copyright © 2017 Cloud Security Alliance Japan Chapter 11 ブロックチェーンネットワークと ブロックチェーンクライアントの組み合わせ 出典:Cloud Security Alliance IoT WG 「Examing the Use of Blockchain Technology for a Secure Internet of Things」 (公開レビュー版)
  12. 12. https://www.cloudsecurityalliance.jp/Copyright © 2017 Cloud Security Alliance Japan Chapter 12 ブロックチェーンネットワークの共生モデル ・APIプロバイダー:(例)米国 Blockcypher ・ソリューションプロバイダー:(例)英国 CREDITS 出典:Cloud Security Alliance IoT WG 「Examing the Use of Blockchain Technology for a Secure Internet of Things」(公開レビュー版)
  13. 13. https://www.cloudsecurityalliance.jp/Copyright © 2017 Cloud Security Alliance Japan Chapter 13 2.医療におけるブロックチェーンの可能性
  14. 14. https://www.cloudsecurityalliance.jp/Copyright © 2017 Cloud Security Alliance Japan Chapter 14 米国保健福祉省(HHS)・国家医療IT調整室(ONC) 「医療ITおよび医療関連研究におけるブロックチェーンと その新たな役割」(2016年7月) ブロックチェーンは、改ざんを防止する秘密鍵を利用し て、タイムスタンプの記録や署名を可能にするデータ構 造である。 ブロックチェーンのタイプには、パブリック型、プライ ベート型、コンソーシアム型の3つがある。 出典: 「Use of Blockchain in Health IT and Health-related Research Challenge」 (https://www.cccinnovationcenter.com/challenges/block-chain-challenge/)
  15. 15. https://www.cloudsecurityalliance.jp/Copyright © 2017 Cloud Security Alliance Japan Chapter 15 (HHS続き) 医療分野で想定されるブロックチェーンの適用領域: ・デジタル署名情報 ・ポリシーおよび契約(スマートコントラクト)の 電算処理可能な執行 ・IoT(モノのインターネット)デバイスの管理 ・分散型暗号化ストレージ ・分散型の信頼
  16. 16. https://www.cloudsecurityalliance.jp/Copyright © 2017 Cloud Security Alliance Japan Chapter 16 (続き)「Blockchain Challenge」の入賞作品(1-7) 出典: 「Use of Blockchain in Health IT and Health-related Research Challenge」 (https://www.cccinnovationcenter.com/challenges/block-chain-challenge/) 番号 表題 執筆者 1 ブロックチェーンと医療IT:アルゴリズム、プライバシーとデ ータ MITの実験学習 ”MIT FinTech: Future Commerce”のプロジェクト PharmOrchard 2 ブロックチェーン:新たな医療の相互運用性の経験をセキ ュア化する アクセンチュア 3 ブロックチェーン技術:どのようにして請求プロセスを改善 できるかについて議論したホワイトペーパー K.カルヴァー氏 4 ブロックチェーン:医療にとっての機会 デロイト コンサルティング 5 医療におけるブロックチェーンのケーススタディ:電子健康 記録と医療研究データのための”MedRec” プロトタイプ MITメディアラボ、ベス・イスラエ ル・ディーコネス医療センター 6 患者から報告されるアウトカム評価手法の開発を促進す るブロックチェーン利用 国家品質フォーラム 7 ‘HIE of One’ ブロックチェーン医療ITによる医師と患者の 関係性強化 A.グロッパー氏
  17. 17. https://www.cloudsecurityalliance.jp/Copyright © 2017 Cloud Security Alliance Japan Chapter 17 (続き)「Blockchain Challenge」の入賞作品(8-15) 出典: 「Use of Blockchain in Health IT and Health-related Research Challenge」 (https://www.cccinnovationcenter.com/challenges/block-chain-challenge/) 番号 表題 執筆者 8 ブロックチェーン:医療変革のための信頼と潜在的可能性のチ ェーン -われわれの視点 IBMグローバルビジネスサー ビス・パブリックセクター 9 患者記録のセキュアな保存のためのブロックチェーンに基づく 手法に向けた進歩 D.イヴァン氏 10 ModelChain:プライベート・ブロックチェーン・ネットワーク上の 分散型プライバシー保護医療予測モデル化フレームワーク カリフォルニア大学サンディエ ゴ校、VAサンディエゴ・ヘルス ケア・システム 11 医療データのためのブロックチェーンと医療ITおよび医療関連 研究における利用可能性 L.リン氏、M.クー氏 12 ブロックチェーンに基づく医療情報連携ネットワークへのアプ ローチ メーヨ・クリニック 13 スケーラビリティを可能にするブロックチェーンの採用とアカウ ンタブルケアの採用 R.プラカシュ氏 14 メディケイドの申請者と受給者のためのブロックチェーン 未来研究所ブロックチェーン・ フューチャー・ラボ 15 ブロックチェーンと代替支払モデル K.イエップ氏
  18. 18. https://www.cloudsecurityalliance.jp/Copyright © 2017 Cloud Security Alliance Japan Chapter 18 米国保健福祉省(HHS)・国家医療IT調整室(ONC) 「Blockchain in Healthcare Code-A-Thon」(2017年3月14-15日) (https://www.cccinnovationcenter.com/challenges/blockchain-in-healthcare-code-a-thon/) ・YouTube Channel「ONC DC Blockchain Codeathon」 (https://www.youtube.com/channel/UCjR-m6q3NEp-0CNZfxkVl2w) ハッカソンの対象テーマ アイデンティティ管理とAPI メタデータのタグ付けとポリシーの表現 データ・アグリゲーションとリンク付け
  19. 19. https://www.cloudsecurityalliance.jp/Copyright © 2017 Cloud Security Alliance Japan Chapter 19 (HHSブロックチェーン・アイデアソン入賞作より) ブロックチェーンの電子カルテ/医療情報連携システムへの 適用のフレームワーク(米国デロイト) ①ブロックチェーンを利用したプロジェクトの立案 ②ユースケースの設計 ③スマートコントラクトを利用したシステム強化 ④ブロックチェーン・ソリューションの導入 出典:Deloitte Development LLC「Blockchain: Opportunities for Health Care」(2016年8月)
  20. 20. https://www.cloudsecurityalliance.jp/Copyright © 2017 Cloud Security Alliance Japan Chapter 20 (続き)ブロックチェーンの相互運用性 On Chain Data( ブロックチェーン/分散型台帳技術) ブロックチェーンに直接保存されたデータ Off Chain Data( ビッグデータ、IoT、AI) ブロックチェーンに保存されたリンク付データで、別の データベースに保存された情報を指し示す役割を担う 出典:Deloitte Development LLC「Blockchain: Opportunities for Health Care」(2016年8月)
  21. 21. https://www.cloudsecurityalliance.jp/Copyright © 2017 Cloud Security Alliance Japan Chapter 21 データの種類(Variety)/速度(Velocity)からみた ビッグデータのマッピング例 出典:日本クラウドセキュリティアライアンス・ビッグデータユーザーワーキンググループ (2014年5月) (非構造化データ) (半構造化データ) (構造化データ)
  22. 22. https://www.cloudsecurityalliance.jp/Copyright © 2017 Cloud Security Alliance Japan Chapter 22 米国NISTビッグデータ・リファレンス・アーキテクチャ ⇒マイクロサービス(AI含む)の集合体へと進化 出典:NIST Big Data interoperability Framework Version 1.0 (2015年9月)
  23. 23. https://www.cloudsecurityalliance.jp/Copyright © 2017 Cloud Security Alliance Japan Chapter 23 医薬品ライフサイクルとブロックチェーン/ビッグデータ 基礎 研究 臨床 開発 製造 物流 営業・ マーケ ティング 市販後 対策 薬事 申請 薬局 患 者 ・ 家 族 医療 機関 (非構造化データ) (構造化データ)  (個人データ)(in vitro)(in vivo)  (センサーデータ/半構造化データ) リアルワールド データ (構造化データ) (非構造化データ) (半構造化データ) ブロックチェーンデータ オ フ チ ン オ ン チ ン
  24. 24. https://www.cloudsecurityalliance.jp/Copyright © 2017 Cloud Security Alliance Japan Chapter 24 医薬品ライフサイクルとブロックチェーン・エコシステム 基礎 研究 臨床 開発 製造 物流 営業・ マーケ ティング 市販後 対策 薬事 申請 薬局 患 者 ・ 家 族 医療 機関 ブロックチェーンデータ オ ン チ ン オ フ チ ン (ビッグデータ関連マイクロサービス群) ・・・
  25. 25. https://www.cloudsecurityalliance.jp/Copyright © 2017 Cloud Security Alliance Japan Chapter 25 「The growing need for microservices in bioinformatics」 Christopher L. Williams, Jeffrey C. Sica, Robert T. Killen, and Ulysses G. J. Balis J Pathol Inform. 2016; 7: 45. Published online 2016 Nov 29. doi: 10.4103/2153-3539.194835 (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5139451/) パフォーマンスと新たなアルゴリズムの検証が要求される バイオインフォマティクスは、マイクロサービスのユースケース として適している 出典:J Pathol Inform. 2016; 7: 45. Published online 2016 Nov 29. doi: 10.4103/2153-3539.194835
  26. 26. https://www.cloudsecurityalliance.jp/Copyright © 2017 Cloud Security Alliance Japan Chapter 26 3.医療ブロックチェーンの海外事例
  27. 27. https://www.cloudsecurityalliance.jp/Copyright © 2017 Cloud Security Alliance Japan Chapter 27 「BitTorious: global controlled genomics data publication, research and archiving via BitTorrent extensions」 Preston V Lee and Valentin Dinu BMC Bioinformatics. 2014 Dec 21;15:424. doi:10.1186/s12859-014-0424-9 (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/25528455) ブロックチェーン技術をベースとする分散型遺伝子データ 公開・研究・アーカイブ用ポータルを構築 出典: BMC Bioinformatics. 2014 Dec 21;15:424. doi:10.1186/s12859-014-0424-9
  28. 28. https://www.cloudsecurityalliance.jp/Copyright © 2017 Cloud Security Alliance Japan Chapter 28 「How blockchain-timestamped protocols could improve the trustworthiness of medical science.」 Irving G, Holden J. Version 2. F1000Res. 2016 Feb 26 [revised 2016 May 25];5:222. doi: 10.12688/f1000research.8114.2. eCollection 2016. (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/27239273) ブロックチェーン・ベースの 分散型タイムスタンプを 臨床試験プロトコルに適用 し、アウトカムのすり替え、 データ浚渫、選択的出版な どを防止する 出典:HHS「ClinicalTrial.gov」(. https://clinicaltrials.gov/)
  29. 29. https://www.cloudsecurityalliance.jp/Copyright © 2017 Cloud Security Alliance Japan Chapter 29 「An Interoperable System: Could Blockchain be the Answer? 」 The Link Lab at Public Meeting: Progress Toward Implementing the Product Identification Requirements of the Drug Supply Chain Security Act (2016年10 月14日)(https://www.fda.gov/downloads/Drugs/NewsEvents/UCM529584.pdf) 米国医薬品サプライチェーン安全保障法(DSCSA)に基づく 処方箋医薬品のシリアライゼーション義務化 (製造-再包装-卸売-調剤) The Link Lab:既存のブロック チェーンシステムを利用して シリアライズされた医薬品を 追跡するパイロットプロジェクト を実施中 サイバーサプライチェーンリスク マネジメント(C-SCRM)対応も 必要に(例.外部委託管理)出典:FDA「Progress Toward Implementing the Product Identification Requirements of the Drug Supply Chain Security Act」(2016年10月14日)
  30. 30. https://www.cloudsecurityalliance.jp/Copyright © 2017 Cloud Security Alliance Japan Chapter 30 「Nasdaq provides blockchain tech to new advertising exchange」(2017年3月14日) . (https://twitter.com/NASDAQ/status/841635035371433984) 米国の株式取引市場NASDAQが、アドテク企業New York Interactive Advertising Exchange (NYIAX)が開発する広告 取引エクスチェンジにブロックチェーン技術を提供すること を発表 NASDAQがChainと共同で開発したプライ ベート・ブロックチェーンプラットフォーム 「Linq」を提供 ギャランティードメディア・コントラクトで 将来掲出される広告の在庫を予約 ⇒NYIAXプラットフォーム上で再売買 (ブロックチェーンを利用して、デジタル 広告取引の透明性を高める)出典:「Nasdaq provides blockchain tech to new advertising exchange」 (https://twitter.com/NASDAQ/status/841635035371433984)
  31. 31. https://www.cloudsecurityalliance.jp/Copyright © 2017 Cloud Security Alliance Japan Chapter 31 「IBM Watson Health Announces Collaboration to Study the Use of Blockchain Technology for Secure Exchange of Healthcare Data」(2017年1月11日). (https://www-03.ibm.com/press/us/en/pressrelease/51394.wss) FDAとIBM Watson Healthが、ブロックチェーンを活用した、 セキュアで効率的で拡張可能な保健医療データの交換を 目的として協業を発表 対象データソース: 電子カルテ、臨床試験、 遺伝子データ、モバイル 機器/ウェアラブル/IoTなど 対象領域:がん関連データ 出典:「IBM Watson Health Announces Collaboration to Study the Use of Blockchain Technology for Secure Exchange of Healthcare Data」(2017年1月11日)
  32. 32. https://www.cloudsecurityalliance.jp/Copyright © 2017 Cloud Security Alliance Japan Chapter 32 「A Case Study for Blockchain in Healthcare: “MedRec” prototype for electronic health records and medical research data」(2016年8月). MIT Media Lab, Beth Israel Deaconess Medical Center (https://deepmind.com/blog/trust-confidence-verifiable-data-audit/) MedRec: ブロックチェーン を利用して、電子カルテを 取扱う分散型記録管理 システム Ethereumのスマート コントラクトを利用 出典:Google DeepMind Blog「Trust, confidence and Verifiable Data Audit」(2017年3月9日). 出典:「A Case Study for Blockchain in Healthcare: “MedRec” prototype for electronic health records and medical research data」(2016年8月)
  33. 33. https://www.cloudsecurityalliance.jp/Copyright © 2017 Cloud Security Alliance Japan Chapter 33 「Trust, confidence and Verifiable Data Audit」(2017年3月9日). Google DeepMind, National Health Services(NHS) England (https://deepmind.com/blog/trust-confidence-verifiable-data-audit/) 英国のGoogle DeepMindが国民保健サービス(NHS)と提携し て、独自のデジタル台帳技術により、患者データとのやりとり を自動的に記録する「検証可能なデータ監査」の計画を発表 NHS傘下のロイヤルフリー 病院と共同で腎臓モニタリ ングソフトウェア「Streams」 を開発(患者データ共有の合 意書を締結) 出典:Google DeepMind Blog「Trust, confidence and Verifiable Data Audit」(2017年3月9日).
  34. 34. https://www.cloudsecurityalliance.jp/Copyright © 2017 Cloud Security Alliance Japan Chapter 34 4.ブロックチェーンのセキュリティ
  35. 35. https://www.cloudsecurityalliance.jp/Copyright © 2017 Cloud Security Alliance Japan Chapter 35 医療とセキュリティのハッカソン@福島 (運営:株式会社Eyes, JAPAN) 「医療Hackathon 2012」(2012年2月21日〜22日) 「Medical x Security Hackathon 2013」(2013年3月15日〜16日) 「Medical x Security Hackathon 2014」(2014年2月27日~28日) 「Medical x Security Hackathon 2015」(2015年3月7日~8日) 「IoT x Security Hackathon 2016」(2016年3月24日~25日) 「FUKUSHIMA Hackathon 2017: 医療 x AI・ブロックチェーン・IoT」(2017年3月4日~5日) (https://www.fukushimahackathon.jp/index.html)
  36. 36. https://www.cloudsecurityalliance.jp/Copyright © 2017 Cloud Security Alliance Japan Chapter 36 ブロックチェーン固有のセキュリティ対策 アイデンティティ/アクセス管理 暗号化と鍵管理 アプリケーション・セキュリティ (セキュリティ・バイ・デザイン) ブロックチェーン・ゲートウェイ、APIのセキュリティ Off Chain Dataのセキュリティ クラウド環境固有のセキュリティ(IaaS/PaaS/SaaS) マイクロサービス固有のセキュリティ ビッグデータ固有のセキュリティ IoT固有のセキュリティ など
  37. 37. https://www.cloudsecurityalliance.jp/Copyright © 2017 Cloud Security Alliance Japan Chapter 37 (ソリューション例)ブロックチェーンを利用したデジタルID管理 TrustStamp(米・アトランタ) (https://truststamp.net/) ・スマートコントラクトとAIを利用した信頼性スコアリングシステム ShoCard(米・パロアルト) (https://shocard.com/) ・モバイルバンキング/モバイルコマース向けデジタルID認証サービス Blockstack(旧OneName)(米・サンフランシスコ) (https://blockstack.org/) ・ブロックチェーンを使った分散DNSサービス (Digital Asset Holdingsが買収) Smart Identity(英国デロイト) (http://www.deloitte.co.uk/smartid/) ・Ethereumベースのブロックチェーン開発者向けIDプラットフォーム
  38. 38. https://www.cloudsecurityalliance.jp/Copyright © 2017 Cloud Security Alliance Japan Chapter 38 ブロックチェーンのICTサプライチェーン全体を包括する管理策 の必要性 複数のブロックチェーン・マイクロサービスを組み合わ せたエコシステムにおけるITリスク管理の仕組みと運用 を回す標準的なルールが必要 ⇒ クラウドSLAの標準化 「クラウドファースト」 運用 仕組み [On Chain Data] [Off Chain Data]
  39. 39. https://www.cloudsecurityalliance.jp/Copyright © 2017 Cloud Security Alliance Japan Chapter 39 ブロックチェーンで、マルチステークホルダー、 クロスファンクショナルな動きが加速する ⇒患者・家族の視点から俯瞰する! オンチェーンを介してオフチェーンが連携する時、 ブロックチェーンの破壊力が発揮される ⇒ITリスクの影響度評価に注意! 他の業種・業界のベストプラクティスを参照する ⇒オープンイノベーションの場の活用
  • keiichirokataoka

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2016年夏に米国保健福祉省(HHS)が実施した公開アイデアコンテストなどで、一躍注目されるようになった医療分野におけるブロックチェーン/分散台帳技術適用。デジタル署名、スマートコントラクト、IoTデバイス管理、分散型暗号化ストレージなど、新技術の医療分野における概念実証(PoE)の現状と、セキュリティ/プライバシーなど、社会実装に際しての課題点を、患者中心の視点から考察します。 (下記URLよりダウンロードできます) http://www.cloudsecurityalliance.jp/healthcare_wg.html

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