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La tecnologia Blockchain in ambito Healthcare

Così come accadeva più di un secolo fa, la validazione delle transazioni tra soggetti avviene oggi attraverso intermediari, che si tratti di un atto di compravendita immobiliare, del rilascio di una cartella clinica oppure della registrazione di un nuovo brevetto, si incorre in un costo aggiuntivo per tutelare e far riconoscere il valore generato o trasferito. All'interno di tale ambito sono state sviluppate molteplici soluzioni da studiosi, imprenditori e istituzioni che hanno elaborato e analizzato le implicazioni di un protocollo con facoltà di consentire a due o più persone di effettuare scambi e di generare reciproca fiducia attraverso un codice informatico senza il bisogno di terze parti: un protocollo di scambio dove la collettività degli aderenti abbia l'interesse a certificare gratuitamente - o quasi - tutte le operazioni che contemperino la circolazione di valore nella cosiddetta catena dei blocchi (Cfr. Blockchain). La blockchain - o più precisamente le blockchains - ha innescato quella che in molti considerano la seconda rivoluzione digitale: dall'internet of information all'internet of value.

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Di che cosa parliamo quando parliamo di blockchain?
Si tratta della tecnologia sulla quale si fonda la creazione delle valute digitali, denominate criptovalute, la più nota delle quali - ed anche la prima in ordine cronologico di comparsa - è il Bitcoin.
Mediante il protocollo della blockchain viene condiviso un record generale, dettagliato e immodificabile, di tutte le transazioni avvenute in un network i cui "nodi" rappresentano le singole unità che traferiscono tra loro valore. La peculiarità del sistema è da rintracciare nella completa decentralizzazione: nessun nodo può singolarmente apporre modifiche al registro delle transazioni o esercitare esclusive funzioni di controllo della rete. Le transazioni sulla blockchain sono sempre tracciate, registrate e cronologicamente collocate (timestamped). Ogni nodo ha nel proprio codice identificativo una quota parte delle informazioni del nodo che lo precede cronologicamente. Tale aspetto risulta fondamentale dal punto di vista della cybersecurity, poiché obbliga chi è intenzionato a modificare indirizzi e informazioni sulla blockchain a dover cambiare il codice di tutti i blocchi e di tutte le transazioni sotto lo sguardo vigile di tutti i nodi stessi. Le transazioni vengono effettuate e registrate nel record generale (ledger), attraverso la generazione di chiavi pubbliche e private. In questo modo sopra il ledger appaiono tutte le transazioni che sono verificabili e le cui informazioni possono essere modificate solo utilizzando la chiave privata. Così facendo il corpus di informazioni inerenti alle transazioni permane nelle disponibilità dei singoli soggetti senza che intermediari possano usufruirne a scopo di lucro o di danno. L'addizione di nodi alla rete e il mantenimento della medesima è compito dei miners: soggetti che mettono a disposizione la capacità computazionale necessaria alla risoluzione di tasks che differiscono per ogni blockchain.
Per i Bitcoin (1) - a titolo di esempio - viene richiesta la risoluzione di un puzzle matematico (la cosiddetta proof of work), qualora il risolva il puzzle si aggiunge un nodo alla rete e contestualmente il miner riceve una ricompensa in bitcoin per il lavoro svolto. Con siffatta procedura si addizionano anelli alla catena della blockchain (2). Ne consegue che la matrice dell'invenzione della blockchain è prettamente finanziaria, tuttavia nel corso del 2014 prende avvio lo sviluppo delle applicazioni multisettoriali della blockchain mediante la creazione di una nuova rete di interscambio digitale con correlata valuta: Ethereum, la blockchain degli Ether.

Ethereum e Smart contracts: costruire innovazione on top in sanità
La principale innovazione che Ethereum ha portato seco consiste nella creazione degli Smart contracts, nello specifico si tratta dell'opportunità di poter stilare sotto forma di codice contratti tra i vari blocchi della rete: la particolarità di questi codici è che possono rescindersi o reagire in base ai comportamenti dei contraenti senza bisogno di interventi di natura giuridica. Ethereum permette di utilizzare la propria blockchain per costruire "on top" altre blockchain che sviluppano ulteriori valute specifiche di un determinato settore. Per poter creare tali nuove criptovalute innumerevoli progetti si basano sulle ICO (Initial Coin Offering), vale a dire delle piattaforme temporaneamente aperte e decentralizzate di crowdfunding dove chiunque (3) può accaparrarsi asset digitali nella futura moneta convertendoli da Ether con il manifesto obiettivo di investire sulla futura crescita di valore della valuta. Nell'arco di 2-3 anni sono germogliati centinaia di progetti con le caratteristiche sopra esplicitate che hanno coinvolto settori differenti fra loro: energia, real estate, assicurazioni, sanità, industria farmaceutica, etc. Per quanto riguarda il settore farmaceutico sono stati pubblicati papers che ipotizzano che mediante l'utilizzo della blockchain potranno essere governati alcuni fenomeni dannosi quali la contraffazione dei farmaci che si è sviluppata nei Paesi asiatici, altri interventi pubblicati suggeriscono l'importanza di tali sistemi per la tracciabilità di farmaci e dispositivi medici dalla fase di manufactoring sino alla consegna al consumatore finale facilitando le operazioni di supply chain di aziende farmaceutiche, ospedali, farmacie. Persino la ricerca medico scientifica può trarre beneficio dalla blockchain, si pensi al sorgere di movimenti antiscientifici quali l'antivaccinismo (che prende avvio da studi la cui correttezza procedurale non è stata immediatamente verificata). I dati, le procedure, e i dati sui clinical trial di aziende farmaceutiche o di studi clinici potrebbero essere messi su blockchain in modo tale che chiunque ne possa verificare correttezza e rigore. Un ulteriore ambito di recente sviluppo integrabile nella blockchain è la telemedicina correlata alle tecnologie dell'internet of things (IoT), delle intelligenze artificiali (AI) e del machine learning. Un nodo della rete potrebbe essere "occupato" anche dai dispostivi wearables che comunicano con una centrale operativa dove clinici ricevono alert in tempo reale sulle condizioni di salute dei pazienti a distanza e che quindi possono intervenire per tempo. Contestualmente si registrerebbero le informazioni essenziali di salute, secondo i dettami di uno smart contract, nell'immutabile "libro mastro" della blockchain. Inoltre, studiosi di autorevoli istituzioni come l'MIT di Boston ipotizzano l'utilizzo della realtà virtuale come strumento di analisi interdisciplinare tra clinici che si scambiano informazioni e accedono ai dati sensibili dei pazienti sulla blockchain condividendo decisioni di trattamento. In tale siffatto scenario, in cui ogni paziente può essere costantemente monitorato, si profila una graduale maggiore attenzione alla cosiddetta medicina di precisione dove diagnosi e terapie risultano progressivamente più personalizzate (4) Un altro ambito della scienza medica in cui la blockchain potrebbe portare un miglioramento significativo riguarda l'epidemiologia: immaginiamo che un potenziale focolaio epidemico si stia sviluppando in una determinata zona geografica e che le informazioni inerente alla sua evoluzione siano messe sulla rete in tempo reale e condivise tra tutti gli stakeholders: ciò permetterebbe alle autorità sanitarie di intervenire tempestivamente scongiurando una ben peggiore diffusione endemica nella popolazione e andando oltretutto a contenere l'aggravio potenziale di costi per lo "spegnimento" di un focolaio in espansione. Dall'epidemiologia vertiamo verso il sequenziamento genomico: immaginiamo che popolazioni intere pubblichino le proprie informazioni genomiche sulla blockchain permettendo a sempre più evolute intelligenze artificiali di consigliare gli esami diagnostici più adatti per ognuno, di dispensare consigli sugli stili di vita atti a prevenire le malattie a cui noi siamo singolarmente predisposti. In sostanza la circolazione di informazioni parzialmente anonimizzate - o più precisamente "pseudonomizzate" - potrebbe imprimere un impulso allo sviluppo della medicina predittiva producendo, tra l'altro, un significativo risparmio a livello di governo centrale degli Stati. Con questa mole di dati certificata i policymakers potrebbero attivamente innescare meccanismi di Population Health Management attuando provvedimenti normativi e disciplinando l'allocazione delle risorse sulla base di dati aggregati della popolazione.

Utilizzo dei dati sanitari, cybersecurity e interoperabilità aziendale delle informazioni
Hic stantibus rebus le informazioni sanitarie sono detenute principalmente da ospedali e istituzioni che conservano i dati all'interno dei loro server centrali. Le aziende sanitarie sono restìe a trasmettersi i dati dei pazienti che scelgono di segmentare le cure tra più erogatori di servizi in quanto questi stessi dati rappresentano anche un strumento di vantaggio competitivo. Come conseguenza di ciò, se il percorso di cura viene frammentato tra più Enti sanitari, il compito di reperire informazioni anamnestiche il più complete possibili finalizzate ad una migliore profilazione delle cure viene lasciato al paziente, che in sostanza si trova costretto a trasportare fisicamente risultati di esami, cartelle cliniche, supporti ottici con tutti i rischi che ne conseguono (smarrimento, incompletezza informazioni, errori di anagrafica nella consegna) (5). La blockchain con il sistema a doppia chiave asimmetrica può ottemperare a quest'ultima problematica trasferendo le informazioni dai server ai nodi di una rete decentralizzata privata in cui l'individuo diventa il possessore unico dei dati sanitari. In questo modo ogni attacco ad un nodo della rete verrebbe individuato da tutti i nodi e difficilmente avrebbe successo. Inoltre il paziente con il sistema della chiave pubblica privata potrà decidere quali dati clinici divulgare con gli erogatori di servizi e con quale grado di anonimità, è ipotizzabile dunque l'uso di una chiave individuale pubblica per fornire alcuni dati di salute senza svelare l'identità del paziente a fini di studi epidemiologici correlata con l'utilizzo di una chiave privata, di cui è a conoscenza solo i paziente, che permetta ai clinici con le sole informazioni utili di curare il singolo problema di salute.
Ma come è possibile, invece, risolvere il problema dell'interoperabilità? Come si può stimolare le strutture sanitarie a trasmettersi informazioni sensibili con il consenso dei singoli pazienti migliorando il percorso di cura? In un recente paper un'istituzione di rilievo quale la Mayo Clinic ha provato a proporre una soluzione. Innanzitutto alla base di una possibile integrazione di dati tra strutture risulta fondamentale una totale capacità di merging di informazioni. Tutte le strutture della "blockchain della salute" dovrebbero convergere uniformando il modo in cui i dati vengono inseriti nel sistema e rendendoli semanticamente confrontabili (il che è estremamente difficile data la complessità intrinseca del dato sanitario). Ma quale sarebbe il vantaggio delle strutture sanitarie a cooperare? Per capire ciò dobbiamo ipotizzare che il compito dei policymakers sia raccogliere dati aggregati provenienti da tutte le strutture sanitarie di un territorio. Le strutture, riconvertendo i loro server spogliati della loro funzione originale, potrebbero impiegare la potenza computazionale liberata dalla decentralizzazione della gestione dei dati per operazioni di mining di nuovi nodi di un network condiviso. In questo scenario alla creazione di un blocco il policymaker come premio potrebbe cedere informazioni aggregate utili alla struttura sanitaria a fini strategico-competitivi. Ma quale sarebbe il vantaggio a questo punto del paziente? Innanzitutto con la compilazione di un lifetime medical record egli dovrebbe circolare tra le strutture che sceglie per curarsi solo con la propria chiave privata elettronica con cui decriptare di volta in volta solo i dati necessari vedendo così tutelata la propria privacy. Inoltre, con l'utilizzo degli Smart contract egli potrebbe tutelarsi dall'utilizzo improprio delle informazioni. Nel contempo i clinici potrebbero giovare dell'ausilio di intelligenze artificiali che in un tempo sempre più ridotto, analizzando una mole di informazioni sempre più imponente, possano permettere di fare fine tuning della terapia.

Healthcare related blockchains: i primi passi
Nell'ambito delle criptovalute si stanno proponendo nuovi paradigmi per una gestione della salute in cui il paziente è sempre più empowered, coinvolto e considerato in uno spettro sempre più ampio di bisogni ed esigenze. Gli esempi in merito sono molteplici ma i casi di Bowhead Health, Doc.ai, Personal Black Box appaiono paradigmatici degli sviluppi che tali tecnologie potranno trasmettere. Bowhead Health è una startup che si prefigge come obiettivo di creare una piattaforma decentralizzata in cui ognuno possa mantenere sotto controllo la propria salute generando informazioni sanitarie personali di proprietà esclusiva. Ma la particolarità di quest'azienda risiede nella produzione di un dispositivo utile alla produzione di integratori personalizzati sulla base dell'analisi nutrizionali ed ormonali di campioni di saliva o di sangue i cui valori vengono trasferiti su una mobile app dove i dati vengono registrati. Così facendo ognuno può decidere con chi condividere le proprie informazioni oppure può decidere di venderle ad aziende o istituzioni in cambio di criptovaluta. Attualmente è appena terminata la fase di crowdfunding tramite ICO e, a partire dal 14 settembre 2017, la criptovaluta creata ad hoc, i Bowhead Tokens, inizierà ad essere scambiata e comincerà presumibilmente la produzione dei dispositivi per la creazione di integratori personalizzati. L'azienda è citata anche nel recente articolo della rivista Forbes "5 important heathcare predictions for 2018". Ad una fase ancor più embrionale si trova invece Doc.ai con la sua Blockchain "Neuron". Si tratta di un'impresa dedicata all'utilizzo delle tecnologie di intelligenza artificiale e machine learning per dotarci, nella sua declinazione sanitaria, di un utile strumento di interpretazione e di drilling informativo di esami ematici e genomici in correlazione con una moltitudine fattori esterni come, ad esempio l'irraggiamento solare. Inoltre, traendo informazioni da wearables connessi alla rete l'app proprietaria consente anche di personalizzare un preventivo per un'assicurazione sanitaria decentralizzata. In sostanza questa start up vuole produrre miglioramenti informativi e performativi nel settore della "Quantified biology". Personal Black Box è un progetto che mira a creare contenitori di informazioni personali di ogni genere cedibili a pagamento ad aziende di ogni tipo. Le informazioni cedute possono essere utilizzate oltre che per scopi commerciali, per studi epidemiologici o ceduti ai fini della ricerca scientifica. Ma lo scenario in cui la blockchain pare avere una maggiore spinta di sviluppo in ambito sanitario si trova in Estonia. In questo Paese le autorità governative hanno deciso tramite i servizi di Guardtime, di iniziare a trasferire sulla rete dei blocchi le informazioni sanitarie di oltre un milione di cittadini garantendo il passaggio di proprietà esclusiva dei dati sensibili ai cittadini stessi.

Conclusioni
La maggior parte degli affascinanti utilizzi prospettati non ha ancora una consolidata applicazione nel mondo reale, tuttavia dato il valore che si prospetta va certamente incentivata la strada dell'adozione di questi modelli nonostante la tecnologia in sé sia ancora lontana dai livelli di efficienza raggiungibili. I codici open source di cui sono fatte molte blockchain non sono user friendly per gli sviluppatori, poiché è necessario poter mantenere alto il livello di sicurezza dei dati che, tuttavia, allo stato attuale non può considerarsi assoluto. Inoltre occorre rilevare che come in tutte le reti di utenti la vera difficoltà consiste nel convincere le persone a farne attivamente parte.
Stante le considerazioni sopra espresse la Blockchain si presenta come una delle innovazioni più promettenti per il miglioramento della nostra salute.

NOTE
1. L'idea alla base del bitcoin è di creare una valuta non soggetta al controllo di una banca centrale e il cui scambio possa avvenire anche per micro importi fino all'ottava cifra decimale. La prospettiva primaria del bitcoin è finanziaria. (torna al testo).
2. La tecnologia blockchain e la criptovaluta bitcoin nascono nel corso del 2009 dall'invenzione di una figura emblematica che si cela sotto lo pseudonimo di Satoshi Nakamoto. (torna al testo).
3. Chiunque abbia doti e competenze per potersi inoltrare in tali sistemi informatici e abbia le conoscenze per poter comprendere anche i rischi finanziari. (torna al testo).
4. Si potrebbe anche utilizzare la blockchain per il controllo remoto dell'aderenza alle prescrizioni mediche e farmacologiche, nonché per la gestione logistica dei pazienti nelle strutture sanitarie. (torna al testo).
5. Inoltre l'utilizzo di server centrali rende le strutture sanitarie potenzialmente vulnerabili ad attacchi hacker volti alla sottrazione di dati sensibili; non è dunque casuale che l'outlook di spesa per i servizi di cybersecurity sia prevista in costante rialzo nei prossimi anni. (torna al testo).

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  1. 1] http://www.fondazionebassetti.org/schedabiografica/Giuseppe Commodari
  2. 2] http://www.fondazionebassetti.org/schedabiografica/Stefano Regondi
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