Como a AWS e Blockchain possibilitam vencer os desafios da interoperabilidade na Saúde

As informações da área da saúde são em geral desorganizadas, não estruturadas e armazenadas em vários formatos, tornando impraticável traçar histórico de pacientes e promover a troca de informações em escala nacional com outros profissionais de saúde.

Uma solução para essa questão é a criação de um Cadastro Único do Paciente, que pode ser definido como um repositório de informações retrospectivas, correntes e prospectivas do paciente em formato digital, cujo principal objetivo é promover o cuidado da saúde de forma integrada, contínua, eficiente e de qualidade​. Além disso, o cadastro deve ser acessível e disponível a diferentes instituições de saúde. Dessa forma, torna-se necessário o uso de padrões para definir não só como a informação será estruturada, mas também como ela poderá ser recuperada e compartilhada entre os diversos Sistemas de Informação em Saúde (SIS)​ de forma segura, escalável e com uma boa relação custo-benefício.

A solução na AWS

A MBAMobi, um cliente da AWS que atua com o setor público, está em processo de implantação de um Cadastro Único do Paciente e ele tem como base Blockchain Hyperledger Fabric versão 1.4.1.

Os detalhes da implementação estão descritos nos tópicos que seguem:

Consenso no blockchain

O consenso é estabelecido quando todos os nós envolvidos em uma operação estão de acordo com a transação a ser executada.

Ao se escolher o algoritmo de consenso, alguns fatores precisam ser ponderados, como:

• computadores falham, e o sistema precisa estar preparado para isto
• pacotes e mensagens são perdidos
• poderá haver entidades na cadeia que propositadamente quererão adulterar o processo de validação de uma operação.

Para a solução será usado o algoritmo de consenso chamado RAFT, que é mais simples e consome menos recursos que outros algoritmos, como o Bizantino ou Proof of Work. Ainda assim, o RAFT pode garantir a tolerância a falhas, que é o esperado de um bom algoritmo de consenso.

FHIR e Smart Contract

Smart Contract, ou Contrato Inteligente, é a lógica de negócios que definirá a forma como entidades na cadeia do blockchain se comunicam entre si. O contrato definirá regras, conceitos, operações e formatos de dados aceitos dentro da cadeia.
Há na área da saúde muitos padrões para compartilhamento de dados clínicos, mas quando encarados com o desafio da interoperabilidade, um protocolo leve e flexível pode viabilizar projetos em escala nacional, e quem sabe mundial, de forma mais factível. A mesma informação em formato reduzido gera menos gastos com armazenamento, processamento e tráfego de rede, os grandes vilões do custo da performance em um projeto desta magnitude.
Por isso, para esta solução foi escolhido o padrão FHIR (Fast Healthcare Interoperability Resources) da HL7, com sua inerente flexibilidade e sua fácil forma de acesso RESTful. Logo, nele está baseado o Smart Contract desta solução.
Outros padrões, como OpenEHR ou HL7 v3 poderão ser aceitos, mas os mesmos precisarão ser convertidos para FHIR para garantir-se a compatibilidade com o Smart Contract.

Distribuição e escalabilidade com Hyperledger Fabric

Devido à complexidade e variabilidade dos dados da área da saúde, e também pela escala que um projeto como este poderá alcançar, ter uma arquitetura escalável e distribuída, na qual os dados serão armazenados de forma segura e replicada, será crítico para o sucesso do projeto a longo prazo.
No modelo tradicional de Blockchain, o processamento é executado em todos os nós de forma ordenada e sequencial, o que limita sua escalabilidade.
Diferentemente, HyperLedger Fabric, se baseia em uma arquitetura chamada execute-order-validate, que permite que ações sejam primeiro executadas – o que pode ser feito em paralelo – antes que o blockchain aplique o consenso sobre o verdadeiro lugar desta operação na cadeia. Esta estratégia garante uma maior escalabilidade à solução.

Segurança e Privacidade

No Bitcoin, qualquer interessado pode participar da cadeia do blockchain e com ela contribuir, e por isso ele é chamado de público e permissionless.
Já Hyperledger Fabric faz parte da categoria privado e permissioned, isto é, para nela participar é necessário ter permissão. Há uma camada de autenticação e autorização que controla todos os acessos e operações de cada integrante pode realizar na cadeia. Para que esse controle seja feito, todos os participantes da cadeia devem possuir um certificado, que é emitido pelo Membership Service Provider (MSP).

Dentro do blockchain, cada unidade de saúde participante será representada por uma Organização. Cada organização fará parte de 1 ou mais channels, ou canais.
Canais permitem que organizações se comuniquem de forma privada e confidencial entre si. Cada transação é executada dentro de um canal, e todos neste canal devem estar autenticados e autorizados para ali operar.

Para evitar a criação de um canal para cada participante na cadeia, o que resultaria em um grande esforço operacional, será utilizado somente um canal para todos os participantes. Ainda assim, a solução permitirá a troca de informação confidencial entre duas ou mais unidades de saúde, sem que as demais unidades possam ver o conteúdo da transação. Para isso, será utilizado o mecanismo de Private Data Collection. Este mecanismo permite que dados sensíveis dos prontuários dos pacientes sejam enviados de forma privada a um conjunto de participantes. Os participantes que não são parte da transação possuem somente o hash da mesma. Assim, apesar de não poderem ver o conteúdo da transação, poderão validá-la, se necessário.

Além destas, outra medida de segurança será adotada: os discos das máquinas virtuais hospedando o blockchain serão criptografados utilizando-se o serviço de criptografia gerenciado da AWS. Desta forma, o dado será criptografado tanto em trânsito, entre máquina virtual e disco, quanto armazenado.

Segurança no blockchain é um tópico amplo e será discutido com mais detalhes no próximo blog post deste assunto.

Imutabilidade

Tornar imutável o histórico do paciente é um dos pontos principais de termos usado blockchain.
No blockchain, Ledger é o componente responsável por armazenar o estado atual de um registro e também tudo o que aconteceu com ele até então. Cada item do histórico de um registro é interligado ao antecessor e tem o papel de indicar o estado do registro no momento em que a operação ocorreu.
O fato de todos os registros serem interligados garante a imutabilidade do blockchain, uma vez que o hash referente ao dado do bloco anterior está presente no bloco sucessor e, para algum bloco ser alterado, seria necessário alterar toda a cadeia, em pelo menos 51% dos nós onde este dado está replicado, o que seria impraticável.

Arquitetura

A arquitetura abaixo é uma representação em alto nível da solução implantada na AWS:

Testes de Performance

Em testes de performance do Blockchain realizados pelo cliente, a AWS apresentou resultados superiores em todas as categorias analisadas: 42% mais transações por segundo, uso de CPU 60% menor, 33% menos consumo de memória e 25% mais throughput de armazenamento.

Conclusão

O uso de blockchain para armazenar e compartilhar dados médicos, promovendo assim interoperabilidade na área da saúde, é agora uma realidade.
Implementado com todo o respaldo da segurança dos dados e da infraestrutura na AWS, com as melhores práticas de arquitetura e com um excelente custo-benefício, pacientes podem compartilhar seus dados de saúde com tranquilidade, viabilizando assim um cuidado ao paciente com menos desperdício e com maior visibilidade do estado passado e atual da sua saúde.

Sobre os autores

Melissa Ravanini é arquiteta de soluções na AWS com foco em clientes da área da saúde, particularmente aqueles sem fins lucrativos. Ela apoia clientes em sua jornada para a nuvem e já atuou em projetos de processamento de genoma, telemedicina, data lakes, blockchain, PACs/RIS, HIS e muito mais.

Diógenes Firmiano é o executivo de desenvolvimento de negócios da MBAMobi, empresa de desenvolvimento de soluções mobile, smartwatch, internet das coisas, inteligência artificial, realidade virtual e realidade aumentada. Ele é apaixonado por tecnologia, inovação e relações humanas. Formado em Ciências da Computação pela Universidade de Brasília com MBA em Gestão de Projetos e Autor do livro Guia do Relacionamento “Perfeito”, acredita na importância das habilidades humanas e dos relacionamentos para potencializar o ser humano e na combinação dessas habilidades com a inovação e a tecnologia como impulso à melhoria da qualidade de vida das pessoas.