基于CiteSpace 軟件的呼吸機(jī)技術(shù)熱點(diǎn)研究

彭睿，何肖，侯辰韋

四川大學(xué)華西第二醫(yī)院 （四川成都 610041）

呼吸機(jī)作為一種能夠代替人體自主通氣的重要手段，具有改善呼吸功能、減少呼吸消耗、增加肺通氣量、節(jié)約心臟儲(chǔ)能等作用，在呼吸科、ICU、麻醉科等急救或生命支持類科室得到了廣泛的應(yīng)用，特別是自新型冠狀病毒肺炎疫情暴發(fā)以來，呼吸機(jī)在患者的救治中起到了非常重要的作用。通過對(duì)國內(nèi)有關(guān)呼吸機(jī)研究的文獻(xiàn)進(jìn)行檢索分析，發(fā)現(xiàn)多數(shù)文獻(xiàn)涉及的是呼吸機(jī)相關(guān)性疾病的研究，對(duì)于呼吸機(jī)技術(shù)本身的研究文獻(xiàn)較少，其中涉及呼吸機(jī)技術(shù)的綜述也主要是闡述呼吸機(jī)的種類、發(fā)展或臨床應(yīng)用等[1-2]。基于此，本研究利用基于CiteSpace 軟件可視化分析的方法，從文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)角度，定量分析呼吸機(jī)技術(shù)近10年的研究熱點(diǎn)和趨勢，為相關(guān)研究者提供參考及建議。

1 數(shù)據(jù)與方法

1.1 數(shù)據(jù)來源與檢索策略

中文文獻(xiàn)研究數(shù)據(jù)以中國期刊全文數(shù)據(jù)庫CNKI為檢索來源；檢索策略為以呼吸機(jī)為主題，詞頻并含技術(shù)或工程；檢索時(shí)間范圍為2011—2020年；排除會(huì)議、報(bào)告，同時(shí)手動(dòng)排除了以疾病為研究對(duì)象的文獻(xiàn)，得到文獻(xiàn)共計(jì)217篇。英文文獻(xiàn)研究數(shù)據(jù)以Web of Science（WOS）數(shù)據(jù)庫為檢索來源；檢索策略為以ventilator 為主題，進(jìn)行初次檢索，文獻(xiàn)類型選擇article，然后從研究方向進(jìn)行精煉，選取研究方向分別為工程、科學(xué)技術(shù)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、材料科學(xué)、生物醫(yī)學(xué)、力學(xué)、數(shù)學(xué)、儀器儀表、光學(xué)等工程技術(shù)領(lǐng)域；檢索時(shí)間范圍同上；得到文獻(xiàn)共計(jì)960篇。

1.2 研究方法

利用CiteSpace5.1.R3 SE軟件對(duì)呼吸機(jī)技術(shù)的研究熱點(diǎn)和趨勢進(jìn)行可視化分析，其中，CiteSpace軟件是由美國德雷塞爾大學(xué)陳超美教授等在科學(xué)計(jì)量學(xué)、數(shù)據(jù)和信息可視化的背景下，開發(fā)的一款分析科學(xué)文獻(xiàn)中蘊(yùn)藏潛在知識(shí)的軟件，其可動(dòng)態(tài)、分時(shí)、多元地將一個(gè)領(lǐng)域的發(fā)展現(xiàn)狀、研究熱點(diǎn)及趨勢等集中顯示在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)圖譜上，立體地展現(xiàn)該領(lǐng)域所包含的全景信息，研究者可借此有效地把握研究的熱點(diǎn)前沿等。

2 結(jié)果

關(guān)鍵詞可反映文章的大意，而關(guān)鍵詞的高頻共現(xiàn)可反映該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。

2.1 中文文獻(xiàn)

圖1是由CiteSpace軟件生成的中文文獻(xiàn)關(guān)鍵詞網(wǎng)絡(luò)共現(xiàn)圖譜。由圖可知，“ 呼吸機(jī)”“ 傳感器”“ 質(zhì)量控制”“ 故障處理”“ 醫(yī)療器械”“家用呼吸機(jī)”“無創(chuàng)呼吸機(jī)”均是頻次及中心度較高的關(guān)鍵詞。結(jié)合文獻(xiàn)分析，中文文獻(xiàn)對(duì)呼吸機(jī)技術(shù)的研究主要集中在設(shè)備維修技術(shù)[3-4]或質(zhì)量控制技術(shù)[5-6]，其中又以研究呼吸機(jī)傳感器維修技術(shù)或傳感器控制檢測技術(shù)居多[7-8]。對(duì)于家用呼吸機(jī)技術(shù)的研究，主要是關(guān)于用戶體驗(yàn)、個(gè)性化定制等情感化設(shè)計(jì)技術(shù)的研究[9-10]。本次檢索的文獻(xiàn)中，也有少部分文獻(xiàn)是對(duì)呼吸機(jī)改進(jìn)型技術(shù)或創(chuàng)新性技術(shù)的研究，如一種呼吸機(jī)用氧氣自動(dòng)切換裝置的研究，證實(shí)其可減輕醫(yī)護(hù)人員的工作量，更好地實(shí)施搶救[11]；一種基于μC/OS的呼吸機(jī)軟件關(guān)鍵技術(shù)研究與系統(tǒng)設(shè)計(jì)，證實(shí)其可提高呼吸狀態(tài)判斷的準(zhǔn)確性，并在基于流量的圖形觸發(fā)撤換方法的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了觸發(fā)誤判識(shí)別器，有效區(qū)分了因咳嗽、吞咽、抽泣等特殊行為引起的氣流流量變化，避免了錯(cuò)誤的通氣壓力切換[12]。此外，圖譜中也出現(xiàn)了“物聯(lián)網(wǎng)”“數(shù)據(jù)挖掘”等低頻次關(guān)鍵詞，這些關(guān)鍵詞與目前新興的技術(shù)存在密切聯(lián)系。上述物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)也被運(yùn)用到了醫(yī)療設(shè)備的維修或質(zhì)量控制中，如通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)設(shè)計(jì)的呼吸機(jī)質(zhì)量控制數(shù)據(jù)信息系統(tǒng)，其可對(duì)檢測的呼吸機(jī)通氣參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集分析，且利用該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對(duì)呼吸機(jī)質(zhì)量控制數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集、分析及檢索，采集的質(zhì)量控制數(shù)據(jù)準(zhǔn)確無誤，節(jié)約了50%的時(shí)間和人力成本，提升了檢測效率[13]；利用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，通過挖掘故障模式與故障因素的潛在關(guān)系，設(shè)備故障模式得到較好的識(shí)別[14]。

圖1 中文文獻(xiàn)呼吸機(jī)技術(shù)研究的關(guān)鍵詞網(wǎng)絡(luò)共現(xiàn)圖譜

2.2 英文文獻(xiàn)

圖2是由CiteSpace軟件生成的英文文獻(xiàn)關(guān)鍵詞網(wǎng)絡(luò)共現(xiàn)圖譜。由圖可知，“ventilation（呼吸機(jī)）”“performance（性能）”“model（模式）”“system（系統(tǒng)）”“management（管理）”“risk factor（風(fēng)險(xiǎn)因素）”均是頻次及中心度較高的關(guān)鍵詞。結(jié)合文獻(xiàn)分析，英文文獻(xiàn)對(duì)呼吸機(jī)技術(shù)的研究主要集中在呼吸機(jī)性能或系統(tǒng)的提升、模式的改善以及用技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)控制和管理方面，如通過利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的深度學(xué)習(xí)，解決患者呼吸機(jī)不同步的問題[15]；通過建立一種超低潮氣量通氣模型，可減輕機(jī)械通氣相關(guān)肺損傷[16]；通過利用機(jī)器學(xué)習(xí)進(jìn)行生理數(shù)據(jù)收集分析，以確定呼吸機(jī)是否提供了潛在的有害治療，以及是否存在如急性呼吸窘迫綜合征等致命的呼吸系統(tǒng)疾病，旨在用于風(fēng)險(xiǎn)防控[17]；通過對(duì)家用呼吸機(jī)的故障模式、影響和嚴(yán)重性進(jìn)行分析，加強(qiáng)了對(duì)家用呼吸機(jī)的管理，降低了潛在的使用風(fēng)險(xiǎn)[18]；在呼吸機(jī)作用下，通過建立一個(gè)最小的數(shù)學(xué)模型，以流量、壓力和體積表示呼吸系統(tǒng)及心血管系統(tǒng)的力學(xué)及其相互作用，旨在探究呼吸機(jī)對(duì)呼吸系統(tǒng)和心血管系統(tǒng)的影響，以進(jìn)一步對(duì)呼吸機(jī)的安全性進(jìn)行改進(jìn)[19]。

圖2 英文文獻(xiàn)呼吸機(jī)技術(shù)研究的關(guān)鍵詞網(wǎng)絡(luò)共現(xiàn)圖譜

3 討論

本研究通過利用CiteSpace 軟件的信息可視化分析功能對(duì)2011—2020年呼吸機(jī)技術(shù)的研究熱點(diǎn)和趨勢進(jìn)行了分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，中文文獻(xiàn)對(duì)呼吸機(jī)技術(shù)的研究以設(shè)備維修或質(zhì)量控制為主，其中不乏將新理念、新技術(shù)應(yīng)用到日常維修或質(zhì)量控制中的研究。隨著新型冠狀病毒肺炎的暴發(fā)，對(duì)疫情期間購置的大量呼吸機(jī)的維修或質(zhì)量控制面臨著極大的挑戰(zhàn)，但隨著5G 技術(shù)的普及及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，可能會(huì)給這些問題提供更多的解決方案。就本次檢索的文獻(xiàn)結(jié)果而言，相較于對(duì)呼吸機(jī)維修或質(zhì)量控制技術(shù)的研究，國內(nèi)對(duì)呼吸機(jī)技術(shù)的創(chuàng)新性研究較少。自國外疫情加重后，由于國內(nèi)電磁閥、芯片、壓力傳感器等核心呼吸機(jī)零部件的來源主要依賴歐美廠家，導(dǎo)致物流受阻，在實(shí)際工作中我們深切感受到了部分高端呼吸機(jī)出現(xiàn)了供應(yīng)、售后等方面的問題。因此，對(duì)呼吸機(jī)核心技術(shù)的研究是提升國產(chǎn)呼吸機(jī)核心競爭力的前提，是國家醫(yī)療衛(wèi)生安全的保障。相較于中文文獻(xiàn)，英文文獻(xiàn)對(duì)呼吸機(jī)技術(shù)在維修或質(zhì)量控制方面的研究較少。國際研究主要集中在利用比較前沿的技術(shù)對(duì)呼吸機(jī)性能進(jìn)行提升、對(duì)呼吸機(jī)使用風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行把控等。我們認(rèn)為上述國際研究對(duì)更安全、更先進(jìn)呼吸機(jī)的出現(xiàn)有更好的推動(dòng)作用。從本研究結(jié)果還可以發(fā)現(xiàn)，國內(nèi)、國際均比較關(guān)注對(duì)家用呼吸機(jī)技術(shù)的研究。家用呼吸機(jī)對(duì)呼吸暫停、打鼾、睡眠憋氣、慢性阻塞性肺疾病、肺源性心臟病、支氣管炎、肺氣腫、氣管炎、舌體后綴、呼吸紊亂等病癥可起到較好的輔助治療作用。作為呼吸系統(tǒng)疾病輔助治療的手段，家用呼吸機(jī)可在節(jié)省家庭開支的同時(shí)減輕醫(yī)院壓力。隨著我國人口老齡化趨勢的加劇，患有呼吸系統(tǒng)疾病的人數(shù)逐年增多，移動(dòng)方便、使用便捷、智慧智能的家用呼吸機(jī)無疑會(huì)在未來的家用醫(yī)療設(shè)備中占據(jù)重要的地位。

有研究指出，截至2018年底，我國呼吸機(jī)專利申請(qǐng)總量已達(dá)2 000多件，僅次于美國，雖然我國對(duì)呼吸機(jī)的需求量巨大，但申請(qǐng)的專利大部分為實(shí)用新型專利和外觀設(shè)計(jì)專利，新穎性和創(chuàng)造性有待提高[20]，本研究結(jié)論也提示國際更注重對(duì)核心技術(shù)的研究。2017年，科技部印發(fā)的《“十三五”醫(yī)療器械科技創(chuàng)新專項(xiàng)規(guī)劃》提出，應(yīng)加速醫(yī)療器械產(chǎn)業(yè)向創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展的轉(zhuǎn)型。同時(shí)，受新型冠狀病毒肺炎疫情的影響，各大醫(yī)院對(duì)高端醫(yī)療設(shè)備的采購流程面臨極大的挑戰(zhàn)，國產(chǎn)替代進(jìn)口的呼聲越來越高。在此背景下，建議企業(yè)、科研單位等利用好目前以國內(nèi)大循環(huán)為主體、國內(nèi)和國際雙循環(huán)相互促進(jìn)的新發(fā)展格局的契機(jī)，加大對(duì)呼吸機(jī)核心技術(shù)的研究，提高創(chuàng)新性，加強(qiáng)品牌呼吸機(jī)的核心競爭力；同時(shí)，繼續(xù)推動(dòng)大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、5G 等新技術(shù)與呼吸機(jī)技術(shù)的結(jié)合，加強(qiáng)高新技術(shù)企業(yè)與醫(yī)療機(jī)構(gòu)的技術(shù)交流合作，鼓勵(lì)醫(yī)院工程師走出維修或質(zhì)量控制的“小圈”，邁向核心技術(shù)的“大圈”；對(duì)于家用醫(yī)療設(shè)備，據(jù)統(tǒng)計(jì)其市場規(guī)模從2015年到2018年以每年25%的增長率增長，隨著全球新型冠狀病毒肺炎后疫情時(shí)代的到來和我國人口老齡化趨勢的加劇，因疫情患病和患老年性呼吸系統(tǒng)疾病人群的日常治療及護(hù)理需求會(huì)越來越多，期間，家用呼吸機(jī)將大有可為，建議配套相關(guān)政策，鼓勵(lì)企業(yè)、科研單位等加大對(duì)家用呼吸機(jī)領(lǐng)域的投入。