Blockchain en machine learning toepassen op toeleveringsketens voor geneesmiddelen

Farmaceutische bedrijven hebben jarenlang geworsteld om producten door de toeleveringsketen te volgen. Dit nadeel heeft het voor vervalsers gemakkelijk gemaakt om nepmedicijnen op de markt te brengen.

Om het probleem tegen te gaan, is een nieuw systeem voor het opsporen en opsporen van drugs nodig. Onderzoekers geloven dat blockchain de technologische basis kan vormen voor een dergelijk systeem, omdat het legitieme drugs kan volgen en de verspreiding van nepmedicijnen kan helpen voorkomen.

Namaakgeneesmiddelen worden door de Wereldgezondheidsorganisatie gedefinieerd als geneesmiddelen die "op frauduleuze wijze zijn vervaardigd, verkeerd zijn geëtiketteerd, [van] lage kwaliteit zijn, de brondetails of identiteit verbergen en [niet] de gedefinieerde norm volgen."

Hoewel dergelijke medicijnen enkele echte ingrediënten kunnen bevatten, kunnen ze op productieniveau ook giftige ingrediënten bevatten. Als ze worden geconsumeerd, kunnen ze ernstige gezondheidsproblemen veroorzaken.

Soms gebruiken de makers van namaakmedicijnen de logo's van gerenommeerde bedrijven om hun producten op de markt te brengen. Hoewel het een wereldwijd probleem is, treft deze praktijk onevenredig veel ontwikkelingslanden.

Namaakgeneesmiddelen worden verspreid over een zeer complex netwerk, waardoor ze moeilijk te detecteren en te verwijderen zijn. Om verspreiding ervan te voorkomen, is een systeem nodig dat de medicijnafgifte in elke fase kan traceren en volgen. Blockchain is de nieuwste innovatie die belooft dit doel te bereiken.

Blockchain is oorspronkelijk gemaakt om als transactielogboek voor Bitcoin te dienen. Het biedt een gedistribueerd grootboek voor de opslag van gegevensrecords, die in meerdere "blokken" zijn gerangschikt. De verzamelde gegevens omvatten de tijd, datum, prijs en deelnemers die bij elke transactie betrokken zijn. Wanneer een blok verandert, worden alle onderdelen dienovereenkomstig bijgewerkt, zodat voor elke transactie up-to-date informatie wordt gegarandeerd.

Wanneer toegepast op de farmaceutische toeleveringsketen, biedt blockchain een elektronisch grootboek waarmee iedereen in het netwerk informatie kan zien en valideren.

Om een ​​veilig beheersysteem voor de toeleveringsketen van geneesmiddelen te creëren, stelden ontwerpers het gebruik van blockchain met Hyperledger-stof voor. Deze software is in staat om alle onderdelen van het medicijnafgifteproces te volgen en te volgen. Het kan meerdere wereldstaatdatabases configureren om een ​​set huidige waarden te behouden. Wanneer het wordt toegepast in de farmaceutische wereld, kunnen medicijnen nauwkeurig worden getraceerd, waar ter wereld ze zich ook bevinden.

Om namaakgeneesmiddelen te bestrijden, hebben onderzoekers een op blockchain en machine learning gebaseerd systeem voor het beheer en de aanbeveling van de medicijnketen (DSCMR) voorgesteld. Het is belangrijk om onderscheid te maken tussen deze twee complementaire componenten - in het medicijnbeheersysteem kunnen gebruikers het medicijn bij elke stap volgen, bestellingen plaatsen, bestellingen bijwerken en meer, terwijl het aanbevelingssysteem het beste medicijn voor farmaceutische klanten identificeert door het gebruik van N-gram en LightGBM op machine learning gebaseerde modules.

Met het beheersysteem voor de toeleveringsketen van geneesmiddelen kunnen gebruikers transacties uitvoeren, zoals het controleren van informatie over geneesmiddelen, het volgen en traceren van bestellingen en het bijwerken van records. Gebruikers kunnen onder meer patiënten, artsen, fabrikanten, distributeurs, apotheken en ziekenhuizen zijn. Gegevens met betrekking tot verschillende gebruikers worden opgeslagen in de blockchain, wat wordt gedemonstreerd in deze afbeelding.

Elke gebruiker krijgt een webtoepassing waarmee ze transacties kunnen uitvoeren en kunnen communiceren met het blockchain-netwerk, en de status van levering kunnen volgen. Om de veiligheid in de hele farmaceutische toeleveringsketen te garanderen, moeten alle gebruikers toestemming krijgen om de volledige details van medicijnen te controleren. Ze gebruiken de client-applicatie om in te loggen en hun respectievelijke transacties uit te voeren.

Om een ​​transactievoorstel in te dienen, moeten gebruikers een verzoek indienen met hun inloggegevens. Als het als geldig wordt beschouwd, wordt het verzoek naar peer-knooppunten in het systeem gestuurd om te worden beoordeeld en goedgekeurd. Deze knooppunten onderzoeken het voorstel en geven goedkeuring als het voldoet aan de slimme contractcriteria. Ze valideren ook de resultaten van de transacties en leggen deze vast in het grootboek. Zodra deze actie is voltooid, werkt het grootboek alle gegevens bij zodat iedereen deze kan zien. De voorgestelde procedure is hier te zien.

Voor het systeem voor het aanbevelen van geneesmiddelen is een openbare beoordelingsdataset gemaakt op basis van beoordelingen van drugsgebruikers om het systeem te trainen en de meest effectieve medicijnen die in de industrie beschikbaar zijn te voorspellen. Beoordelingsgegevens bevatten informatie over bijwerkingen, voordelen en opmerkingen van klanten die zijn ontvangen in de eerder genoemde clienttoepassing.

Het aanbevelingssysteem kan zichzelf ook trainen via het N-gram-model, door nieuwe beoordelingen te herkennen en de resultaten dienovereenkomstig bij te werken. Dit wordt weergegeven in deze afbeelding.

Het gebruik van slimme contracten beperkt het aantal personen dat bij een bepaalde transactie betrokken is. Een slim contract biedt partijen een middel om informatie, eigendommen of zelfs geld uit te wisselen zonder het gebruik van een externe agent of makelaar. Meestal bestaat het uit regels computercode die de overeenkomst afdwingen.

In het voorgestelde netwerk werden Java en Node.JS gebruikt om slimme contracten te schrijven. Ze worden opgeslagen in het gedistribueerde grootboek van de blockchain, waar ze worden beschermd tegen manipulatie of mogelijke verwijdering.

Verschillende conclusies kwamen voort uit het testen van het voorgestelde op machine learning gebaseerde DSCMR-systeem. In het medicijnbeheersysteem kan de eerder genoemde clienttoepassing effectief communiceren met de blockchain. Zodra de identiteit van een gebruiker is gevalideerd door de peer-knooppunten, kunnen ze transacties starten. Zoals te zien is in deze afbeelding, kunnen fabrikanten medicijndetails in de blockchain toevoegen, bijwerken of verwijderen. Andere deelnemers, zoals artsen, ziekenhuizen en apotheken, kunnen deze gegevens bekijken en indien nodig wijzigingen en updates aanbrengen in de medicijninformatie, zoals hier te zien is.

De REST-servercomponist helpt bij de communicatie tussen de clienttoepassing en blockchain. Alle verzoeken om transacties te valideren worden verzonden via de server en vervolgens opgeslagen in de blockchain. Dit proces wordt hier gedemonstreerd.

Wat het systeem voor het aanbevelen van medicijnen betreft, werden vier aandoeningen getest:acne, hoge bloeddruk, angst en alcoholafhankelijkheid. Met behulp van de client-applicatie werkte het systeem om nauwkeurig het beste medicijn voor klanten te suggereren op een veilige en transparante manier. Patiënten konden ook de bron van het medicijn volgen om te bepalen of het echt of nep was.

Het DSCMR-systeem biedt vier belangrijke voordelen bij het bestrijden van drugsvervalsing:

• Het kan klanten het best beoordeelde en beste medicijn aanbevelen.
• Het stelt patiënten in staat om rechtstreeks toegang te krijgen tot het systeem via een clienttoepassing, en farmaceutische klanten zoals artsen door hun inloggegevens te gebruiken.
• Het kan klanten een veilige en transparante ervaring bieden.
• Patiënten kunnen de volledige bron van hun medicijn controleren door een streepjescode te scannen.

Of het nu artsen, apothekers, ziekenhuizen of fabrikanten zijn, iedereen die bij de keten betrokken is, kan het betreffende medicijn in de hele toeleveringsketen volgen. Dit helpt voorkomen dat nepmedicijnen in de keten terechtkomen en vermindert het probleem van namaakgeneesmiddelen.

Daniel Browning is coördinator bedrijfsontwikkeling bij Do Supply Inc.