基于區(qū)塊鏈技術(shù)的藥品追溯體系研究

梁 剛 高 銀 賴 慧 周彥池 袁 淵

保障人民用藥安全是國(guó)家推進(jìn)健康中國(guó)建設(shè)的重要內(nèi)容，假藥的流通是影響患者安全的潛在因素[1]，確保藥品供應(yīng)鏈的完整性和安全性是醫(yī)療服務(wù)面臨的最復(fù)雜和最具挑戰(zhàn)性的問(wèn)題之一[2]?！褒R二藥”“欣弗”“問(wèn)題疫苗”等事件對(duì)人民的身心健康造成了巨大傷害，同時(shí)也暴露了我國(guó)藥品追溯和監(jiān)管環(huán)節(jié)的短板?！吨腥A人民共和國(guó)疫苗管理法》和《中華人民共和國(guó)藥品管理法》于2019年相繼頒布與修訂，堅(jiān)決貫徹黨中央有關(guān)藥品安全的“四個(gè)最嚴(yán)”精神，明確國(guó)家建立健全藥品追溯制度的各參與方及其責(zé)任：國(guó)務(wù)院藥品監(jiān)督管理部門負(fù)責(zé)制定統(tǒng)一的藥品追溯標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，藥品上市許可持有人、藥品生產(chǎn)及經(jīng)營(yíng)企業(yè)、醫(yī)療機(jī)構(gòu)均為建立并實(shí)施藥品追溯制度的責(zé)任方[3]，確保藥品“來(lái)源可查”“去向可追”“責(zé)任可究”。區(qū)塊鏈技術(shù)作為近年來(lái)國(guó)家大力倡導(dǎo)的新興技術(shù)，已在物聯(lián)網(wǎng)、產(chǎn)品溯源、供應(yīng)鏈管理等領(lǐng)域逐步得到較好的應(yīng)用，本研究就其在藥品追溯領(lǐng)域的應(yīng)用前景進(jìn)行分析。

1 歐美國(guó)家藥品追溯體系的建設(shè)和發(fā)展

2006年2月，歐洲制藥工業(yè)協(xié)會(huì)聯(lián)合會(huì)（EFPIA）與藥品供應(yīng)鏈上的利益相關(guān)方合作建立了歐洲藥品驗(yàn)證系統(tǒng)（EMVS），以此作為歐盟范圍內(nèi)通用的藥品電子監(jiān)管系統(tǒng)，并共同管理[4]。該系統(tǒng)利用二維矩陣碼作為信息載體，采用“配藥點(diǎn)驗(yàn)證”模式運(yùn)行。2008年9月，歐盟成立了專門的EMVS系統(tǒng)指導(dǎo)委員會(huì)，以推行藥品電子監(jiān)管制度。2009—2010年，EFPIA在瑞典于斯德哥爾摩實(shí)施EMVS試點(diǎn)項(xiàng)目，取得了較好的效果[5]。2011年7月，歐盟頒布《歐盟反偽造藥品指令》，要求為在歐盟境內(nèi)流通的每一單位藥品建立安全檔案，且其真實(shí)性必須可供驗(yàn)證[6]，此外，還建立了歐盟國(guó)家通行的數(shù)據(jù)庫(kù)。歐盟藥品電子監(jiān)管系統(tǒng)的實(shí)施以該法案為法律基礎(chǔ)，且仍在執(zhí)行中。

2007年9月，美國(guó)頒布實(shí)施《食品藥品管理修正法案》（FDA Amendments Acts, FDAAA），要求制訂標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)碼標(biāo)識(shí)，用于處方藥追溯系統(tǒng)[7]，試圖便捷高效識(shí)別藥品、驗(yàn)證藥品以及追溯藥品，為處方藥“一物一碼”追溯體系的形成提供了制度保障。2013年11月，奧巴馬總統(tǒng)簽署頒布《藥物供應(yīng)鏈安全法案》（the Drug Supply Chain Security Act, DSCSA），要求藥品采取“全過(guò)程追溯”模式，供應(yīng)鏈上的所有生產(chǎn)商、分銷商、批發(fā)商等對(duì)藥品通過(guò)產(chǎn)品識(shí)別碼進(jìn)行序列化管理，國(guó)家藥品編碼（NDC）和標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)碼標(biāo)識(shí)（SNI）采用無(wú)線射頻識(shí)別（RFID）標(biāo)簽進(jìn)行展現(xiàn)，該法案自2015年1月至2023年11月逐步實(shí)施[8-9]。

2 我國(guó)藥品追溯體系的建設(shè)歷程和現(xiàn)狀

2006年，原國(guó)家食品藥品監(jiān)督管理局（SFDA）啟動(dòng)麻醉藥品和精神藥品電子監(jiān)管政策，并陸續(xù)將麻醉藥品和精神藥品、小包裝原料藥、中藥注射劑、血液制品、疫苗及基本藥物全部納入電子監(jiān)管。2012年2月27日，SFDA發(fā)布《2011—2015年藥品電子監(jiān)管工作規(guī)劃》，要求在2015年年底前將藥品全品種和全過(guò)程納入電子監(jiān)管[10]。2015年1月4日，國(guó)家食品藥品監(jiān)督管理總局（CFDA）發(fā)布“1號(hào)公告”，要求截至2015年12月31日，將境內(nèi)全部藥品制劑生產(chǎn)企業(yè)、進(jìn)口藥品制藥廠商、藥品批發(fā)和零售企業(yè)納入中國(guó)藥品電子監(jiān)管網(wǎng)，對(duì)已賦碼藥品“見碼必掃”[11]。電子監(jiān)管碼的實(shí)施推進(jìn)了藥品追溯和監(jiān)管的發(fā)展，但在一定程度上也增加了企業(yè)的運(yùn)行成本，同時(shí)，由于追溯數(shù)據(jù)由“阿里健康”管理和運(yùn)維，其透明性和安全性引發(fā)了業(yè)界的擔(dān)憂和質(zhì)疑[12]。

2016年2月，CFDA在其官網(wǎng)發(fā)布《關(guān)于暫停執(zhí)行2015年1號(hào)公告藥品電子監(jiān)管有關(guān)規(guī)定的公告（2016年第40號(hào)）》，明確指出暫停藥品電子監(jiān)管碼，并于9月正式出臺(tái)《關(guān)于推動(dòng)食品藥品生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)者完善追溯體系的意見》，宣布應(yīng)以企業(yè)為主體建設(shè)藥品追溯體系，這標(biāo)志著藥品電子監(jiān)管正式結(jié)束[13]。同年12月，國(guó)務(wù)院印發(fā)《“十三五”深化醫(yī)藥衛(wèi)生體制改革規(guī)劃》，在重點(diǎn)任務(wù)描述中強(qiáng)調(diào)“要建立完善藥品信息追溯體系，形成全品種、全過(guò)程完整追溯與監(jiān)管鏈條”[14-15]。2017年2月，商務(wù)部等7部門印發(fā)《關(guān)于推進(jìn)重要產(chǎn)品信息化追溯體系建設(shè)的指導(dǎo)意見》，就推進(jìn)重要產(chǎn)品信息化追溯體系建設(shè)工作展開部署，要求發(fā)揮企業(yè)主體作用、注重產(chǎn)品追溯實(shí)效、建立科學(xué)推進(jìn)模式，力爭(zhēng)到2020年建成重要產(chǎn)品信息化追溯體系[16]。2018年11月，國(guó)家藥品監(jiān)督管理局（NMPA）發(fā)布《關(guān)于藥品信息化追溯體系建設(shè)的指導(dǎo)意見》，要求落實(shí)企業(yè)的主體責(zé)任，加快藥品信息化追溯體系建設(shè)進(jìn)程，強(qiáng)化信息互通共享，實(shí)現(xiàn)“全品種、全過(guò)程”“一物一碼，物碼同追”[17]，提高藥品質(zhì)量安全保障水平。

2019年4月19日，NMPA發(fā)布《藥品信息化追溯體系建設(shè)導(dǎo)則》和《藥品信息追溯碼編碼要求》，提供了藥品信息化追溯體系的基本架構(gòu)（圖1），進(jìn)一步明確了建設(shè)原則、標(biāo)準(zhǔn)和要求，對(duì)藥品信息化追溯體系、藥品追溯協(xié)同服務(wù)平臺(tái)、藥品追溯碼、藥品標(biāo)識(shí)碼、生產(chǎn)標(biāo)識(shí)碼等相關(guān)術(shù)語(yǔ)和定義進(jìn)行了解釋[18]。藥品上市許可持有人、生產(chǎn)企業(yè)、經(jīng)營(yíng)企業(yè)、使用單位、監(jiān)管部門、消費(fèi)者為參與方。

圖1 藥品追溯體系基本架構(gòu)及各模塊功能

3 區(qū)塊鏈技術(shù)簡(jiǎn)介

3.1 區(qū)塊鏈的定義

2008年，Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System由Satoshi Nakamoto學(xué)者發(fā)表，被認(rèn)為是區(qū)塊鏈的奠基性論文。然而目前，業(yè)界并沒有公認(rèn)的區(qū)塊鏈定義。區(qū)塊鏈既是一種鏈?zhǔn)綌?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，也是一種分布式賬本，其數(shù)據(jù)區(qū)塊按照時(shí)間順序相連組合，并由密碼學(xué)方式保證其不可篡改和不可偽造[19]。

3.2 區(qū)塊鏈的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

區(qū)塊鏈的每個(gè)區(qū)塊由區(qū)塊頭和區(qū)塊體組合而成，前者主要包括上一個(gè)區(qū)塊的哈希值、本區(qū)塊體的哈希值、時(shí)間戳和Merkle樹根數(shù)據(jù)等，后者主要包括經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的、區(qū)塊創(chuàng)建過(guò)程中產(chǎn)生的交易數(shù)據(jù)。

3.3 區(qū)塊鏈的層級(jí)結(jié)構(gòu)

區(qū)塊鏈層級(jí)結(jié)構(gòu)自下而上依次是數(shù)據(jù)層、網(wǎng)絡(luò)層、共識(shí)層、激勵(lì)層、合約層、應(yīng)用層[19-20]。數(shù)據(jù)層是不可篡改的、分布式存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)庫(kù)，包括區(qū)塊數(shù)據(jù)、鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)、時(shí)間戳、公私鑰數(shù)據(jù)等；網(wǎng)絡(luò)層可實(shí)現(xiàn)區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間的信息交互；共識(shí)層主要封裝了各類共識(shí)機(jī)制算法，也是區(qū)塊鏈社區(qū)的治理機(jī)制；激勵(lì)層主要包括激勵(lì)機(jī)制和分配機(jī)制；合約層是區(qū)塊鏈可編程的基礎(chǔ)；應(yīng)用層是區(qū)塊鏈的各種應(yīng)用場(chǎng)景和案例。

3.4 區(qū)塊鏈的技術(shù)原理與特點(diǎn)

區(qū)塊鏈主要核心技術(shù)有分布式記賬、加密算法、智能合約及共識(shí)機(jī)制等，其數(shù)據(jù)具有去中心化、公開透明、防止篡改、完整真實(shí)、可追溯等特點(diǎn)。

3.4.1 分布式賬本 “中心化”網(wǎng)絡(luò)記賬是傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)采用的記賬模式，其數(shù)據(jù)讀寫權(quán)限僅掌握在一個(gè)中心節(jié)點(diǎn)或少數(shù)幾個(gè)中心節(jié)點(diǎn)，容易被私自篡改，而區(qū)塊鏈采用“去中心化”的P2P網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)有相同的網(wǎng)絡(luò)權(quán)力，全網(wǎng)共享賬本，為分布式記賬方法[20-21]，由全體節(jié)點(diǎn)共同監(jiān)督，無(wú)法隨意篡改，提高了網(wǎng)絡(luò)安全性。

3.4.2 非對(duì)稱加密 非對(duì)稱加密算法是指用戶利用公鑰密鑰和私有密鑰對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和傳輸進(jìn)行加密和解密。密鑰對(duì)生成于密鑰生成算法，公鑰密鑰是公開的，私有密鑰是非公開的，公鑰密鑰加密的原數(shù)據(jù)只有與之相匹配的私有密鑰才能解密。用戶使用私有密鑰生成簽名，其他節(jié)點(diǎn)可使用公鑰密鑰驗(yàn)證簽名的正確性，如果沒有私有密鑰，用戶無(wú)法偽造簽名。

3.4.3 智能合約 智能合約的作用在于保障節(jié)點(diǎn)之間的權(quán)利和義務(wù)，及對(duì)合約執(zhí)行情況的判定，適用于各種程序化規(guī)則的情景和領(lǐng)域。

3.4.4 共識(shí)機(jī)制 共識(shí)機(jī)制是一種數(shù)學(xué)算法，在區(qū)塊鏈系統(tǒng)中的不同節(jié)點(diǎn)之間建立信任及獲取權(quán)益。各節(jié)點(diǎn)通過(guò)一定的共識(shí)機(jī)制選取具有打包交易權(quán)限的區(qū)塊節(jié)點(diǎn)，該節(jié)點(diǎn)需要將新區(qū)塊的前一個(gè)區(qū)塊的哈希值、當(dāng)前時(shí)間戳、一段時(shí)間內(nèi)發(fā)生的有效交易及其Merkle樹根值等內(nèi)容打包成一個(gè)區(qū)塊，向全網(wǎng)廣播[19]。

3.5 區(qū)塊鏈的類型

根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景和設(shè)計(jì)體系，區(qū)塊鏈系統(tǒng)一般分為3類：公有鏈、私有鏈及聯(lián)盟鏈，從本質(zhì)上講，聯(lián)盟鏈屬于私有鏈，只是私有化程度不同。公有鏈中的各個(gè)節(jié)點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)中均可自由加入或者退出，并參與鏈上數(shù)據(jù)的讀寫，網(wǎng)絡(luò)中無(wú)任何中心化的服務(wù)端節(jié)點(diǎn)；聯(lián)盟鏈中的各個(gè)節(jié)點(diǎn)通過(guò)授權(quán)可加入和退出網(wǎng)絡(luò)；私有鏈的各個(gè)節(jié)點(diǎn)由內(nèi)部控制寫入權(quán)限，選擇性地對(duì)外開放讀取權(quán)限，視實(shí)際需求而定[22]。

3.6 區(qū)塊鏈的應(yīng)用場(chǎng)景

我國(guó)區(qū)塊鏈技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展逐步成熟，區(qū)塊鏈產(chǎn)業(yè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，已經(jīng)從金融領(lǐng)域發(fā)展到實(shí)體經(jīng)濟(jì)，如產(chǎn)品溯源、物聯(lián)網(wǎng)、供應(yīng)鏈管理等[23]。趙曉明[20]認(rèn)為，區(qū)塊鏈技術(shù)能確保藥品信息真實(shí)、安全和不被篡改，進(jìn)而保障藥品的合法性和安全性。胡卿漢等[24]研究發(fā)現(xiàn)，區(qū)塊鏈技術(shù)的特性與緊急物資供應(yīng)管理高度契合，能為抗疫緊急物資供應(yīng)鏈管理提供有益方案。

4 區(qū)塊鏈技術(shù)在藥品追溯體系構(gòu)建中的應(yīng)用

4.1 區(qū)塊鏈技術(shù)應(yīng)用在藥品追溯體系中的優(yōu)勢(shì)

我國(guó)藥品生產(chǎn)、流通環(huán)節(jié)存在的數(shù)據(jù)造假、信息封閉、監(jiān)管不力等問(wèn)題，一個(gè)重要原因就是傳統(tǒng)醫(yī)藥防偽溯源系統(tǒng)的所有數(shù)據(jù)都儲(chǔ)存在中心數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)，溯源認(rèn)證采用中心記賬模式，數(shù)據(jù)在上傳、存儲(chǔ)、查詢等一系列操作中有被篡改的可能[25]。而區(qū)塊鏈技術(shù)無(wú)須中介參與，就能在互不信任或弱信任參與者之間維持不可篡改的分布式記錄賬本，使其在藥品追溯領(lǐng)域至少具有以下優(yōu)勢(shì)：1）去中心化與分布式存儲(chǔ)特性保證了藥品數(shù)據(jù)的公開透明性和完整可靠性；2）可追溯與數(shù)據(jù)防篡改的特點(diǎn)可有效解決藥品供應(yīng)鏈中的假藥劣藥問(wèn)題；3）防篡改與時(shí)間戳的特點(diǎn)可實(shí)現(xiàn)舉證和追責(zé)，解決藥品市場(chǎng)各參與方的糾紛[21]。

4.2 藥品在區(qū)塊鏈系統(tǒng)中的追溯流程

利用區(qū)塊鏈技術(shù)對(duì)藥品進(jìn)行身份認(rèn)證和流轉(zhuǎn)過(guò)程記錄，為每個(gè)單包裝藥品建立唯一電子身份碼，用來(lái)記錄其屬性并存放至區(qū)塊鏈中，同時(shí)，其來(lái)源出處、流轉(zhuǎn)歷史記錄、歸屬地都會(huì)被忠實(shí)地記錄在鏈，一旦發(fā)生非法交易活動(dòng)或欺詐造假行為，都能被及時(shí)發(fā)現(xiàn)。

具體追溯流程如下：生產(chǎn)企業(yè)按照相關(guān)規(guī)定對(duì)藥品進(jìn)行編碼和賦碼，并在系統(tǒng)內(nèi)傳遞給流通企業(yè)和銷售終端逐級(jí)驗(yàn)證，銷售終端既可以是醫(yī)療機(jī)構(gòu)，也可以是零售藥店。藥品售出后，標(biāo)記為“已售”，并將信息逐級(jí)原路反饋至流通企業(yè)和生產(chǎn)企業(yè)，患者對(duì)所購(gòu)藥品可自行掃碼查驗(yàn)真?zhèn)?，也可以要求售藥機(jī)構(gòu)協(xié)助查驗(yàn)，監(jiān)管者僅提供建立系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)和監(jiān)管產(chǎn)品信息，不參與系統(tǒng)的實(shí)際建設(shè)和維護(hù)，系統(tǒng)管理員負(fù)責(zé)系統(tǒng)的日常運(yùn)維[26-28]。系統(tǒng)內(nèi)的聯(lián)盟成員可以隨時(shí)查閱任何時(shí)間段所需的數(shù)據(jù)，如此一來(lái)，產(chǎn)品流向一目了然，真實(shí)可靠，能有效防偽。見圖2。

圖2 藥品賦碼及追溯流程

2016年12月，國(guó)務(wù)院印發(fā)《“十三五”國(guó)家信息化規(guī)劃》，首次提及區(qū)塊鏈，并明確提出加強(qiáng)區(qū)塊鏈等新技術(shù)的創(chuàng)新、試驗(yàn)和應(yīng)用。相關(guān)行業(yè)、國(guó)家和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)也在加速制定中，解決區(qū)塊鏈的關(guān)鍵技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)問(wèn)題，促進(jìn)區(qū)塊鏈產(chǎn)業(yè)生態(tài)化發(fā)展。

區(qū)塊鏈技術(shù)被認(rèn)為是互聯(lián)網(wǎng)之后的顛覆式創(chuàng)新，極有可能在世界范圍內(nèi)引起一場(chǎng)全新的技術(shù)和產(chǎn)業(yè)革新。美國(guó)、日本、英國(guó)等國(guó)家對(duì)區(qū)塊鏈的發(fā)展給予高度關(guān)注，積極探索并推動(dòng)其應(yīng)用。我國(guó)區(qū)塊鏈產(chǎn)業(yè)正處于高速發(fā)展階段，已在多個(gè)領(lǐng)域中得到推廣應(yīng)用，同樣能為藥品追溯體系的構(gòu)建，實(shí)現(xiàn)全品種、全過(guò)程的追溯與監(jiān)管提供有益方案。