基于多元統(tǒng)計和社會網(wǎng)絡(luò)分析的中國先天性心臟病介入診斷治療學(xué)科知識可視化分析

周開宇 李一飛 沈建通 方 婕 魏明天 陳 進(jìn) 母得志 華益民

先天性心臟病(CHD)的發(fā)病率為6‰～8‰［1］，據(jù)此推算，中國每年新增CHD患兒15～20萬例，是嚴(yán)重影響兒童健康的疾病之一。隨著醫(yī)學(xué)材料學(xué)和影像學(xué)的快速發(fā)展，CHD的介入治療也獲得了極大的推動，目前60%～70%的簡單或復(fù)合CHD可通過經(jīng)導(dǎo)管介入的方式治療［2］，尤其是1997年Amplatzer封堵器的廣泛應(yīng)用，使CHD介入治療進(jìn)入了飛速發(fā)展的階段［3］。中國CHD介入診斷治療起步于20世紀(jì)70～80年代，目前CHD介入診斷治療技術(shù)與國際水平相當(dāng);在室間隔缺損及伴嚴(yán)重肺動脈高壓的左向右分流型CHD的治療等方面處于國際領(lǐng)先水平;封堵器械國產(chǎn)化為更多CHD患兒提供了介入治療的機(jī)會，促進(jìn)了中國CHD介入治療領(lǐng)域的發(fā)展［4］。

多元統(tǒng)計和社會網(wǎng)絡(luò)分析是科學(xué)計量學(xué)中較為前沿的方法，通過聚類分析、多維度分析、戰(zhàn)略坐標(biāo)圖和社會網(wǎng)絡(luò)知識圖譜的繪制，用可視化的方式形象地展現(xiàn)目標(biāo)學(xué)科的結(jié)構(gòu)與發(fā)展［5～7］。中國循證醫(yī)學(xué)中心沈建通、李幼平等率先將可視化的研究方法引入循證醫(yī)學(xué)研究［8～10］。本研究運用可視化的研究方法，建立中國CHD介入診斷治療學(xué)科知識可視化圖譜，分析相關(guān)領(lǐng)域研究主題的特點和趨勢，比較不同時期主題結(jié)構(gòu)，找出研究中心和相對薄弱的研究環(huán)節(jié)［11］，為中國CHD介入診斷治療臨床及研究工作提供相關(guān)的循證證據(jù)。

1 方法

1.1 資料來源2011年3月在中國生物醫(yī)學(xué)文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫(CBM)以主題詞:“心臟缺損，先天性”，“心臟導(dǎo)管插入術(shù)”進(jìn)行檢索。將數(shù)據(jù)導(dǎo)入Endnote X4軟件，并利用其年代統(tǒng)計功能，繪制歷年發(fā)文數(shù)量圖譜。使用相關(guān)功能提取核心主題詞，根據(jù)關(guān)鍵詞詞頻和實際情況，確定核心關(guān)鍵詞。

1.2 建立共詞矩陣 通過Endnote X4軟件中的search功能，進(jìn)行兩兩關(guān)鍵詞的檢索，所命中的文獻(xiàn)數(shù)量即為共詞矩陣中的數(shù)據(jù)。對于部分過高詞頻的文獻(xiàn)進(jìn)行手工篩選，保證共現(xiàn)次數(shù)的正確性和合理性。通常認(rèn)為“詞對”在同一篇文獻(xiàn)中出現(xiàn)的次數(shù)越多，代表這兩個關(guān)鍵詞關(guān)系越為緊密。

1.3 聚類分析 使用SPSS 17.0軟件相關(guān)功能，對制作的共詞矩陣進(jìn)行直接轉(zhuǎn)換，得到Pearson r矩陣，并在Pearson r矩陣的基礎(chǔ)上使用主成分分析法對關(guān)鍵詞共現(xiàn)矩陣進(jìn)行分析，并進(jìn)行正交旋轉(zhuǎn)。因子個數(shù)的確定采用特征值＞1，并進(jìn)行降維處理。使用SPSS 17.0軟件的聚類分析功能，采用系統(tǒng)逐次類聚分析法中的ward's法對因子負(fù)荷矩陣進(jìn)行分析，即對共詞關(guān)系網(wǎng)絡(luò)中的詞與詞之間的距離進(jìn)行數(shù)學(xué)運算分析，將距離較近的詞聚集，形成相對獨立的類團(tuán)，使得類團(tuán)內(nèi)屬性、相似性最大，類團(tuán)間相似性最小。

1.4 多維度分析 使用SPSS 17.0軟件的Proxscal法進(jìn)行二維尺度分析，得到多維度分析圖譜，并結(jié)合聚類分析的結(jié)果。表現(xiàn)各個學(xué)術(shù)領(lǐng)域或?qū)W術(shù)共同體在整個學(xué)科中的位置分布。越靠近中間則表示其在學(xué)科的研究中與其他聚類關(guān)系越密切，越處于核心位置;反之，則聯(lián)系越疏遠(yuǎn)，越分布于外圍。

1.5 繪制戰(zhàn)略坐標(biāo)圖 根據(jù)聚類分析相關(guān)結(jié)果，分別計算各個聚類的向心度(density)和密度(centrality)，繪制各個研究聚類的戰(zhàn)略坐標(biāo)圖。X軸為向心度，Y軸為密度。向心度表示一個詞團(tuán)和其他詞團(tuán)之間相互聯(lián)系的程度，取每個詞團(tuán)與其他詞團(tuán)共現(xiàn)次數(shù)的和作為該詞團(tuán)的向心度。密度測量詞團(tuán)內(nèi)部詞語之間的共現(xiàn)強(qiáng)度，取詞團(tuán)內(nèi)部主題詞共現(xiàn)次數(shù)的平均值作為該詞團(tuán)的密度。

在戰(zhàn)略坐標(biāo)圖各個主題的向心度和密度的均值即為原點，各個主題落入不同的象限中。第一象限表示外部和內(nèi)部關(guān)聯(lián)俱佳，主題內(nèi)研究較為成熟，并且處于核心位置;第二象限表示內(nèi)部關(guān)聯(lián)尚可，但外部聯(lián)系較差，雖然主題內(nèi)研究較為成熟，但處于邊緣位置，說明可以通過跨主題的研究使自身進(jìn)步;第三象限表示內(nèi)、外部關(guān)聯(lián)均較差，這部分主題未來有較大的上升空間;第四象限表示外部關(guān)聯(lián)較好，而主題內(nèi)研究較差，需要進(jìn)一步強(qiáng)化主題內(nèi)部的研究，豐富主題內(nèi)容。

1.6 社會網(wǎng)絡(luò)繪制 使用Ucinet 6.0軟件的Netdraw功能，對核心關(guān)鍵詞共現(xiàn)矩陣完成社會網(wǎng)絡(luò)繪制，形成由核心關(guān)鍵詞組成的共詞網(wǎng)絡(luò)圖，網(wǎng)絡(luò)內(nèi)節(jié)點之間的遠(yuǎn)近可反映主題內(nèi)容的親疏關(guān)系，在該圖形的結(jié)構(gòu)中，排列越接近中心的結(jié)點表明在整個關(guān)系網(wǎng)絡(luò)中越處于核心地位。此外，使用Spring Embedding聚類算法進(jìn)行排列，對結(jié)點大小和連線粗細(xì)進(jìn)行賦值，詞頻較高的結(jié)點相對較大，關(guān)系密切的核心詞匯則連線較粗。

2 結(jié)果

2.1 歷年發(fā)文數(shù)量統(tǒng)計 共命中文獻(xiàn)1 015篇。每年發(fā)文數(shù)量的統(tǒng)計如圖1所示，20世紀(jì)70年代末，中國CHD的介入診斷治療研究開始起步，并有相關(guān)文獻(xiàn)發(fā)表，主要集中在經(jīng)導(dǎo)管CHD造影檢查方面。20世紀(jì)90年代后，CHD介入診斷治療研究得到了極大的發(fā)展，相關(guān)文獻(xiàn)數(shù)量快速增長。在2002至2003年和2005至2006年這兩個時間段分別形成了兩個峰值，表明這兩個時間段研究熱度最高。

2.2 核心關(guān)鍵詞詞頻分析 根據(jù)關(guān)鍵詞詞頻和實際情況，確定核心關(guān)鍵詞53個(表1)，中國CHD介入診斷治療領(lǐng)域研究中心以治療為主，治療方面包括:治療、介入治療、治療效果和隨訪研究等;封堵設(shè)備和儀器方面包括:Amplatzer封堵器、封堵術(shù)、心導(dǎo)管術(shù)、心電描記術(shù)、心血管造影術(shù)、放射攝影術(shù)等;相關(guān)并發(fā)癥方面包括:并發(fā)癥;副作用;心律失常，心性;高血壓，肺性;手術(shù)后并發(fā)癥等;超聲技術(shù)方面包括:超聲心動描記術(shù);超聲檢查;超聲心動描記術(shù)，經(jīng)食管;超聲心動圖和超聲心動圖，多普勒，彩色等。

圖1 中國CHD介入診斷治療研究歷年發(fā)文量Fig 1 Issused documents of interventional diagnosis and therapy of CHD over the years

表1 中國CHD介入診斷治療研究核心關(guān)鍵詞列表Tab 1 Core keywords of interventional diagnosis and therapy of CHD

表1結(jié)果還提示，外科學(xué)在核心關(guān)鍵詞中排名第3位，同時房間隔缺損在CHD亞型中排名最前，之后分別是室間隔缺損和動脈導(dǎo)管未閉，與各亞型的發(fā)病率基本吻合。在封堵裝置上，核心關(guān)鍵詞中出現(xiàn)了Amplatzer封堵器，突顯了Amplatzer封堵器在CHD介入治療裝置中的地位。

Sun等[58]研究發(fā)現(xiàn)，在惡唑酮和二硝基氟苯引起的過敏性耳腫脹小鼠中，喂藥枇杷核提取物可以顯著抑制小鼠體內(nèi)組胺和腫瘤壞死因子-α含量的增加，對小鼠的過敏性皮炎有拮抗作用。在過敏性鼻炎模型中，枇杷核提取物同樣可以抑制大鼠肥大細(xì)胞釋放組胺，降低打噴嚏的頻率[59]。Kim等[60]研究了枇杷葉提取物對小鼠過敏的作用，發(fā)現(xiàn)枇杷葉提取物可以降低免疫球蛋白I個E介導(dǎo)的皮膚過敏反應(yīng)并降低肥大細(xì)胞的組胺釋放的含量，此外還可以降低因佛波醇12-肉豆蔻酸酯-13-乙酸鹽和鈣離子載體A23187刺激產(chǎn)生的腫瘤壞死因子的產(chǎn)生。

2.3 核心關(guān)鍵詞聚類分析 在第1次聚類完成后總共有7個聚類產(chǎn)生，但“外科學(xué)”只有1個關(guān)鍵詞自成為1個聚類，實際意義不大。通過相關(guān)計算獲得核心關(guān)鍵詞聚類分析圖譜(圖2)。本次聚類分析共確定出6個聚類，即為CHD介入診斷治療學(xué)科的核心研究領(lǐng)域。

2.4 核心關(guān)鍵詞多維度分析 中國CHD介入診斷治療研究核心關(guān)鍵詞之間的聯(lián)系如圖3所示，由于本研究納入的核心關(guān)鍵詞較多，故多維度分析圖譜相對較為散亂。但通過結(jié)合聚類分析的結(jié)果，仍可找出各聚類在圖譜中相對集中的位置分布。中國CHD介入治療的6個主要研究領(lǐng)域中，治療，方法和設(shè)備這2個領(lǐng)域處于核心位置，與關(guān)鍵詞的詞頻分析相一致。其余4個領(lǐng)域(CHD復(fù)合心律失常、并發(fā)癥、超聲心動圖及肺動脈高壓)則分布于上述2個領(lǐng)域外圍，說明在CHD學(xué)科中處于相對邊緣的位置，研究強(qiáng)度有待提高。

2.5 核心關(guān)鍵詞戰(zhàn)略坐標(biāo)圖分析 圖4顯示，戰(zhàn)略坐標(biāo)圖第一象限中包括:治療、超聲心動圖、方法和設(shè)備;第二象限中包括:CHD復(fù)合心律失常;第三象限中包括:肺動脈高壓;第四象限中包括:并發(fā)癥。

治療、超聲心動圖、方法和設(shè)備3個聚類在研究關(guān)系中處于成熟和核心狀態(tài)，密度最高的為治療聚類，表明對其開展的研究最為充分;向心度最高的是方法和設(shè)備聚類，表明該聚類與其余聚類間相互關(guān)聯(lián)最為密切。CHD復(fù)合心律失常聚類在研究關(guān)系中處于較邊緣狀態(tài)，聯(lián)系較少，但該領(lǐng)域研究較為成熟。肺動脈高壓聚類則表現(xiàn)為研究最為薄弱的聚類，相關(guān)研究還有待加強(qiáng)。并發(fā)癥聚類與其余領(lǐng)域的研究較為緊密，但自身密度較差，雖處于核心位置，但研究尚不成熟。

2.6 核心關(guān)鍵詞社會網(wǎng)絡(luò)分析 圖5顯示，在核心關(guān)鍵詞的網(wǎng)絡(luò)中，治療依然處于最核心位置，結(jié)點面積最大，并且與周圍關(guān)鍵詞聯(lián)系也十分密切。第二層的核心關(guān)鍵詞出現(xiàn)超聲心動描記術(shù)、并發(fā)癥、隨訪研究、心電描記術(shù)等其他領(lǐng)域的關(guān)鍵詞，并且與最核心關(guān)鍵詞治療間的連線較粗，提示中國CHD介入診斷治療學(xué)科的研究以治療為核心，其余研究加以輔助，以治療效果及預(yù)后評估最為突出。在最外圍的關(guān)鍵詞為較邊緣或者新興的研究領(lǐng)域，也是學(xué)者們正力求突破的領(lǐng)域。

圖2 中國CHD介入診斷治療研究核心關(guān)鍵詞聚類分析圖譜Fig 2 Core keywords clustering of the co-occurrence matrix of interventional diagnosis and therapy of CHD in China

圖3 中國CHD介入診斷治療研究核心關(guān)鍵詞多維度分析圖譜Fig 3 Multi-dimensional analysis of interventional diagnosis and therapy of CHD in China

圖4 中國CHD介入診斷治療研究各聚類戰(zhàn)略坐標(biāo)圖Fig 4 Strategic coordinate plot of the clusters of inerventional diagnosis and therapy of CHD in China

3 討論

20世紀(jì)60年代起，體外循環(huán)技術(shù)使得CHD患兒可以通過外科手術(shù)獲得姑息性或根治性治療，但開胸直視手術(shù)的相關(guān)風(fēng)險和術(shù)后并發(fā)癥在一定程度上影響患兒術(shù)后的生活質(zhì)量。隨著20世紀(jì)90年代末Amplatzer封堵器的推廣，實現(xiàn)了CHD介入封堵術(shù)近期療效好、并發(fā)癥較低這一令人鼓舞的現(xiàn)狀，因而CHD的治療得到了飛速發(fā)展［12，13］。

通過聚類分析可以看出，中國CHD介入診斷治療研究主要集中于6個主題，即CHD的治療、方法和設(shè)備、超聲心動圖、并發(fā)癥、CHD復(fù)合心律失常及肺動脈高壓。

由于介入診斷治療的特殊性，其發(fā)展在一定程度上依賴于材料學(xué)和影像學(xué)的進(jìn)步。中國CHD介入診斷治療的進(jìn)步與Amplatzer封堵器及介入設(shè)備國產(chǎn)化、超聲心動圖在診斷和介入治療中的廣泛應(yīng)用有著密不可分的聯(lián)系［14］，故在整個學(xué)科研究中方法和設(shè)備、超聲心動圖分別形成了獨立的研究主題。同時，作為介入診斷治療研究的核心領(lǐng)域，治療聚類獨立成為一個處于核心位置的研究主題。介入治療的并發(fā)癥單獨形成一個研究主題，反映了介入治療相關(guān)并發(fā)癥研究在CHD介入診斷治療中的重要性。需要特別提出的是，CHD復(fù)合心律失常從介入治療相關(guān)并發(fā)癥研究中單列出來，作為一個獨立主題出現(xiàn)，表示該主題在學(xué)科研究發(fā)展中處于十分重要的位置。此外，肺動脈高壓作為CHD的重要并發(fā)癥，受到了中國學(xué)者極大的關(guān)注［15］，單獨形成一個研究主題，也是CHD介入診斷治療國際前沿研究主題之一。

各個主題的分布在多種方法的圖譜繪制上都保持著較高的一致性，治療這一主題始終處于核心位置，并且在戰(zhàn)略坐標(biāo)圖中表現(xiàn)出最高的密度值，表明該主題的研究已經(jīng)十分成熟，并且也在臨床和科研中積累了大量的經(jīng)驗和證據(jù)。方法與設(shè)備這一主題在多維度分析圖譜上的位置與治療主題較為接近，都處于十分核心的位置，但在戰(zhàn)略坐標(biāo)圖上其體現(xiàn)出較治療主題更高的向心度，反映了其與其余主題的聯(lián)系最為緊密，即通過加強(qiáng)該主題的研究，可以在一定程度上帶動其余各個主題的發(fā)展，提示介入設(shè)備和材料是推動本學(xué)科發(fā)展的一個重要因素［16，17］。其余4個主題分別圍繞在這2個主題周圍，形成相對邊緣的聚類，這也是值得進(jìn)一步加強(qiáng)的領(lǐng)域，尤其是肺動脈高壓的研究。雖然中國學(xué)者在治療肺動脈高壓上取得了一定成績，但其在整個學(xué)科的研究中還處于較邊緣和不成熟的位置，還需要進(jìn)一步的加強(qiáng)。

通過對于發(fā)文量和文獻(xiàn)報道內(nèi)容的分析發(fā)現(xiàn)，在中國CHD介入診斷治療發(fā)展過程出現(xiàn)過2次高峰，考慮與Amplatzer封堵器引入及封堵器國產(chǎn)化有關(guān)［16，18］，這也顯示了介入治療學(xué)科對材料學(xué)發(fā)展的依賴，同時提示材料學(xué)的研究是CHD介入治療的一個重要方向。雖然中國在CHD的介入治療上取得了一定的成就，但近年來研究熱度出現(xiàn)了下滑趨勢，這與近期材料學(xué)和影像學(xué)缺乏重大突破有關(guān)。因此，在關(guān)注現(xiàn)有治療研究的同時，還應(yīng)該更注意材料學(xué)和影像學(xué)的發(fā)展，進(jìn)一步推動該學(xué)科的總體進(jìn)步。

同時，CHD介入診斷治療核心關(guān)鍵詞及相關(guān)社會網(wǎng)絡(luò)分析、戰(zhàn)略坐標(biāo)圖分析、聚類分析及多維度分析還可看出，CHD相關(guān)肺動脈高壓、復(fù)合心律失常及治療相關(guān)并發(fā)癥等主題的研究目前尚處于相對邊緣或成熟的位置，提示中國在這方面的研究相對薄弱，值得進(jìn)一步加強(qiáng)。

3.2 本研究的局限性 由于數(shù)據(jù)收集、分析、撰寫及發(fā)表需要一定的周期，故可能會造成一定程度上的信息相對滯后。此外，本研究所收集文獻(xiàn)僅限于CBM，以期通過明確的主題詞檢索獲得更為準(zhǔn)確的文獻(xiàn)，可能會遺漏一些文獻(xiàn)。但短期增加的文獻(xiàn)不會對學(xué)科整體造成重大的影響，本研究依然具有一定的參考價值。

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