基于文獻計量學及可視化技術(shù)分析牙周組織工程干細胞療法

李強， 丁夢， 張玉， 張冰清， 董衡， 牟永斌

南京大學醫(yī)學院附屬口腔醫(yī)院，江蘇 南京（210008）

牙周炎是由多種牙周致病菌引起牙齒支持組織的慢性感染，使牙齦、牙周膜、牙骨質(zhì)和牙槽骨處于炎癥狀態(tài)并伴隨著進行性損害，進而導致牙周袋形成、附著喪失、牙槽骨吸收、牙齒松動移位，最終可導致牙齒脫落［1］。當前臨床上對于牙周組織缺損的修復方法主要是引導性組織再生術(shù)（guided tissue regeneration，GTR）［2］。然而目前GTR的臨床療效有限，實現(xiàn)更好的牙周再生仍是許多臨床醫(yī)生及科研人員研究的方向。隨著組織工程學的飛速發(fā)展，干細胞療法介導的牙周組織工程為實現(xiàn)牙周再生提供了新的方法與思路。

目前多項臨床研究表明干細胞可有效促進牙周缺損動物模型的牙周組織再生［3］，同時多項臨床研究也表明干細胞在臨床上具有促進牙周組織再生的潛能［4］。然而，仍有研究人員認為需對牙周組織工程干細胞療法的安全性及臨床療效進行高質(zhì)量的研究論證［5］。因此，有必要對當前牙周組織工程干細胞療法的動物實驗和臨床研究的現(xiàn)狀及未來發(fā)展趨勢加以分析，從而加速干細胞療法在牙周組織工程領(lǐng)域的研究和臨床轉(zhuǎn)化。

本研究通過文獻計量學的研究方法從Web of Science 核心合集（Web of Science Core Collection，WOSCC）數(shù)據(jù)庫檢索獲取2021 年12 月31 日前使用動物實驗或臨床研究來評價牙周組織工程干細胞療法的相關(guān)文獻并進行可視化分析，探討當前動物實驗及臨床研究中牙周組織工程干細胞療法的研究現(xiàn)狀、熱點及發(fā)展趨勢，為未來相關(guān)研究提供參考。

1 資料和方法

1.1 文獻檢索

本研究的數(shù)據(jù)通過檢索WOSCC 數(shù)據(jù)庫獲取。檢索式為：Topic search（主題搜索）=（Stem Cell*OR Mesenchymal stem Cell* OR Mesenchymal Stromal Cell* OR Wharton* Jelly Cell*）AND（Guided tissue regeneration，periodontal OR Periodontitis OR（（periodontium* OR periodontal OR par*d*ntium*）AND（regenerat* OR reconstruct* OR reconstitute*OR rehabilitat*）））。檢索式中的“*”為通配符，代表任何一個字母或者無字母。文獻檢索的年限為建庫至2021 年12 月31 日。研究納入使用干細胞療法實現(xiàn)牙周組織再生的動物實驗及臨床研究，排除綜述、會議文章、書籍、社論及被撤回的文獻。

1.2 文獻計量學及可視化分析

Bibliometrix 是 由Massimo Aria 和Corrado Cuccurullo 開發(fā)的基于R 語言的科學計量學和文獻計量學定量研究的開源工具［6］，本研究使用RStudio軟件（R 語言版本4.1.2）的“Bibliometrix”包（版本3.1.4）對WOSCC 數(shù)據(jù)庫獲取文獻的國家、機構(gòu)、作者、期刊、高被引文獻及關(guān)鍵詞文獻信息進行分析。本研究中的柱狀圖及折線圖使用GraphPad Prism（版本9.1.1）繪制。國家、機構(gòu)、作者及關(guān)鍵詞網(wǎng)絡(luò)圖與關(guān)鍵詞趨勢圖為“Bibliometrix”包中的應用程序“Biblioshiny”可視化的結(jié)果。

2 結(jié)果

2.1 發(fā)文量趨勢

截 止 到2021 年12 月31 日，在WOSCC 數(shù) 據(jù) 庫中檢索到2 752 篇文獻，經(jīng)篩選后共納入304 篇使用干細胞療法實現(xiàn)牙周組織再生的動物實驗或臨床研究用于后續(xù)的文獻計量學分析。如圖1 所示，相關(guān)文獻的發(fā)文量在2017 年以前逐年遞升，之后年發(fā)文量穩(wěn)定在26 篇左右?？偙灰l次也相應地逐年增加，至2021 年總被引頻次已高達12 550 次。

2.2 發(fā)文國家及合作網(wǎng)絡(luò)分析

Figure 1 Publications and total citations of stem cell therapies for periodontal tissue engineering from 2000 to 2021圖1 2000～2021 年牙周組織工程干細胞療法研究發(fā)文量及總被引頻次

自2001 年以來，牙周組織工程干細胞療法領(lǐng)域的文獻發(fā)表（以通信作者的國家計數(shù)）來源于20 個國家，由以下的少數(shù)國家主導（圖2a）：中國（n= 166，54.61%）、日本（n= 45，14.80%)、韓國（n= 23，7.57%）、美國（n= 15，4.93%）及澳大利亞（n=14，4.61%）。這5 個國家在牙周組織再生干細胞療法領(lǐng)域均貢獻了超過10 篇的文獻，中國的發(fā)文量遠高于其他國家。國家之間合作網(wǎng)絡(luò)圖如圖2b 所示，中國與美國以及中國與澳大利亞的連線較粗，說明中國與美國及澳大利亞在該研究領(lǐng)域存在廣泛的合作。對于文獻引用頻次而言，中國雖然總被引頻次（n=4 954）居于世界首位，但篇均被引頻次（n= 29.80）在總被引頻次排名前10 的國家中處于中等水平（圖3）。美國在相關(guān)領(lǐng)域的總被引頻次為2 882 次，居于世界第二位，但其篇均被引頻次（n=192.10）顯著高于其他國家（圖3）。

Figure 2 Publications and cooperation network of countries圖2 國家的發(fā)文量及合作網(wǎng)絡(luò)圖

Figure 3 Top 10 cited countries and the corresponding average citations per publication圖3 總被引頻次前10 的國家及其篇均被引頻次

2.3 發(fā)文機構(gòu)及合作網(wǎng)絡(luò)分析

如圖4a 所示，在本研究納入的304 篇研究中對相關(guān)文章發(fā)表有貢獻的共有333 個機構(gòu)，其中前10 名機構(gòu)包括第四軍醫(yī)大學、首都醫(yī)科大學、四川大學、東京醫(yī)科齒科大學、日本大學、阿德萊德大學、首爾大學、山東大學、延世大學和上海交通大學。其中，第四軍醫(yī)大學與四川大學、山東大學與阿德萊德大學、首都醫(yī)科大學與延世大學之間有著較為密切的合作關(guān)系（圖4b）。

Figure 4 The publications and cooperation network of the top 10 institutions圖4 排名前10 的機構(gòu)發(fā)文量及合作網(wǎng)絡(luò)

2.4 發(fā)文作者及合作網(wǎng)絡(luò)分析

發(fā)文數(shù)量前10 位作者共參與發(fā)表論文108 篇，占全部論文的35.53%（表1）。發(fā)表論文最多的3 位作者分別是Jin Y、Fan ZP 及Wang SL，而發(fā)表論文被引頻次排名前3 的作者分別是Shi ST、Bartold PM與Gronthos S 。發(fā)文量排名前10 作者的不同時間的發(fā)文情況如圖5a 所示，圓點的直徑代表當年的發(fā)文量，顏色深度反映當年發(fā)表文章的總被引頻次。作者的合作網(wǎng)絡(luò)圖如圖5b 所示，其中Wang SL與Fan ZP 及Zhang CM 三者，Bartold PM 與Gronthos S 二者之間存在緊密的合作關(guān)系。

表1 發(fā)文數(shù)量及被引頻次排名前10 位的作者Table 1 Top 10 authors based on the number of publications and citation frequencies

2.5 期刊的貢獻

這304 篇納入的文章發(fā)表在114 種期刊上。如表2 所示，Tissue Engineering Part A發(fā)表的相關(guān)文章數(shù)量最多（20 篇），其次是Journal of Periodontal Research（14 篇）和Stem Cell Research & Therapy（14 篇）。發(fā)文數(shù)量排名前10 的期刊上發(fā)表了38.49%的相關(guān)文獻，這些期刊除Tissue Engineering Part A、Stem Cells and Development與International Journal of Periodontics & Restorative Dentistry外均被期刊引證報告（journal citation reports，JCR）分區(qū)歸類于Q1（表2）。Biomaterials 總被引頻次最多，為723次，其后依次為Journal of Periodontology（690次）及Journal of Clinical Periodontology（513 次）（表3）。

表2 發(fā)文數(shù)量排名前10 位的期刊Table 2 Top 10 journals in terms of publication numbers

表3 總被引頻次排名前10 位的期刊Table 3 Top 10 journals with total citation frequency

2.6 高被引頻次文獻分析

Figure 5 The publications at different times and cooperation network of the top 10 authors圖5 發(fā)文量排名前10 的作者在不同時間的發(fā)文情況及合作網(wǎng)絡(luò)圖

周膜干細胞（periodontal ligament stem cells，PDLSCs）治療迷你豬的牙周炎，被引頻次分別為388 及254。

2.7 關(guān)鍵詞分析

在涉及動物實驗及臨床研究的牙周組織工程干細胞療法的關(guān)鍵詞中，有15 個關(guān)鍵詞至少出現(xiàn)了10 次，36 個關(guān)鍵詞至少出現(xiàn)了5 次。排名前五的高頻關(guān)鍵詞分別為：“periodontal regeneration”（63 次）、“tissue engineering”（45 次）、“periodontalligament”（34 次）、“periodontitis”（32 次）及“periodontal ligament stem cells”（30 次）。

表4 總被引頻次排名前10 位的文獻Table 4 Top 10 studies with total citation frequency

關(guān)鍵詞共現(xiàn)分析是通過統(tǒng)計不同關(guān)鍵詞在同一文獻中的頻次，對其進行分層聚類，進而分析這些關(guān)鍵詞所代表的學科和主題的結(jié)構(gòu)變化。圖6中的圓點代表關(guān)鍵詞出現(xiàn)的頻次，兩個關(guān)鍵詞的連線粗細反映兩者出現(xiàn)在同一文獻的次數(shù)，“mesenchymal stem cells”與“periodontal regeneration”“tissue engineering”以及“periodontal ligament”等關(guān)鍵詞的共現(xiàn)次數(shù)較高。

對關(guān)鍵詞的出現(xiàn)頻次按照不同年份進行統(tǒng)計可反映相關(guān)領(lǐng)域的研究前沿與趨勢，本研究選定每年4 個至少出現(xiàn)4 次的關(guān)鍵詞，其可視化的結(jié)果如圖7 所示。“exosomes”、“gold nanoparticles”、“periodontal defect”及“angiogenesis”等關(guān)鍵詞在過去兩年間高頻出現(xiàn)，顯示了牙周組織工程干細胞療法領(lǐng)域近年來對這些關(guān)鍵詞所涉及方向的關(guān)注度較高。

2.8 文獻內(nèi)容分析

通過對文獻內(nèi)容的分析，筆者發(fā)現(xiàn)在納入的304 項研究中使用動物模型評價干細胞療效的研究有287 項，占比為94.41%。在這些動物模型中，129 項研究使用了小鼠，87 項使用了大鼠，52 項使用了比格犬，24 項使用了迷你豬，3 項研究使用了綿羊；另外，120 項研究使用了異位移植模型，177項研究采用了原位牙周缺損模型；臨床前動物模型中有5 種不同來源的干細胞被最廣泛地評估，其中154 項評估了PDLSCs，53 項評估了骨髓間充質(zhì)干細胞（bone marrow mesenchymal stem cells，BMSCs），24 項為牙髓干細胞（dental pulp stem cells，DPSCs），14 項為脂肪干細胞（adipose-derived stem cells，ADSCs），12 項為牙齦干細胞（gingiva-derived stem cells，GMSCs）。納入的研究中有17 篇為臨床研究，包括9 篇為單臂試驗，7 項隨機對照試驗，1 篇為病例對照研究；這些臨床研究有6 項評估了DPSCs，5 項為PDLSCs，5 項為BMSCs，1 項為GMSCs。

3 討 論

文獻計量學分析可反映當前的研究現(xiàn)狀，預測未來的研究趨勢。本研究納入了2021 年12 月31 日前WOSCC 數(shù)據(jù)庫中使用動物實驗或臨床研究來評估牙周組織工程干細胞療法的相關(guān)文獻，并對文獻的數(shù)量、國家、機構(gòu)、作者、期刊、被引情況、關(guān)鍵詞及文獻內(nèi)容等進行了多方面的分析。研究結(jié)果顯示，牙周組織工程干細胞療法相關(guān)研究的文獻發(fā)表數(shù)量及被引頻次整體呈上升趨勢，表明該領(lǐng)域的研究逐漸得到了更為廣泛的支持與重視。

Figure 6 Keyword co-occurrence network圖6 關(guān)鍵詞共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)圖

Figure 7 The trends chart of keyword themes圖7 關(guān)鍵詞主題趨勢圖

一個國家的發(fā)文量及總被引頻次代表了該國家的學術(shù)影響力和出版物質(zhì)量。中國的相關(guān)發(fā)文量和總被引頻次在全球居于首位，對推動牙周組織工程干細胞療法相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展做出了巨大的貢獻。學術(shù)水平較高的國家之間的密切交流有助于出版更多、更有價值的學術(shù)論文，國家的合作網(wǎng)絡(luò)圖顯示中國與美國以及澳大利亞之前存在較為緊密的共作合作關(guān)系。因此，隨著中國相關(guān)研究的逐步深入、與其他國家合作的逐漸加強和科研經(jīng)費的不斷投入，相信中國研究的質(zhì)量和價值可以進一步提升。優(yōu)質(zhì)的研究機構(gòu)對于一個國家的學術(shù)水平至關(guān)重要。發(fā)文量排名前十的機構(gòu)中國占據(jù)了五位，這些機構(gòu)間緊密的合作為中國牙周組織工程干細胞療法領(lǐng)域帶來了眾多的科研產(chǎn)出。在對作者的文獻計量分析中，高發(fā)文量的前3位作者分別是Jin Y、Fan ZP 及Wang SL，高被引的前3 位作者分別是Shi ST、Bartold PM 與Gronthos S，這些學者的團隊合作可以帶來更全面和深入的研究，他們的學術(shù)共享將鼓勵更多的研究人員致力于這一領(lǐng)域。

學術(shù)期刊是反映研究內(nèi)容價值的標志之一。根據(jù)對文獻收錄期刊的分析，Tissue Engineering Part A、Journal of Periodontal Research 及Stem Cell Research & Therapy 等發(fā)表的關(guān)于牙周組織工程干細胞療法的研究數(shù)量最多?？偙灰l次最高的雜志 分 別 為Biomaterials、Journal of Periodontology 及Journal of Clinical Periodontology 等?？紤]到研究的數(shù)量和質(zhì)量，這些期刊可能是未來該領(lǐng)域研究的主要出版渠道。在檢索到的文獻中被引頻次最高的是Seo 等［7］的“Investigation of multipotent postnatal stem cells from human periodontal ligament”，該論文于2004 年發(fā)表于Lancet，引用頻次高達2 137 次。該論文從人第三磨牙牙周膜組織分離提取了牙周膜干細胞并將其移植到動物體內(nèi)，牙周膜干細胞在體內(nèi)生長出牙骨質(zhì)/牙周膜樣結(jié)構(gòu)。目前，牙周膜干細胞仍是干細胞領(lǐng)域研究的一大熱點，其研究價值也得到了研究者們的廣泛認可［10-12］。Liu等［8］于2008 年使用自體PDLSCs 治療迷你豬的牙周炎，相關(guān)的研究被發(fā)表在Stem Cells 上；Ding 等［9］于2010 年使用同種異體PDLSCs 評估了其在治療迷你豬牙周炎上的潛能，兩項研究均在干細胞領(lǐng)域發(fā)展早期對PDLSCs 進行了大型動物原位牙周缺損的療效進行了深入地探索，因此均獲得了較多的引用。另外，其他的高被引文獻也同樣為其后的相關(guān)研究奠定了基礎(chǔ)，具有重要的參考價值。

關(guān)鍵詞高度凝練了一篇文獻的核心內(nèi)容，通過對相關(guān)領(lǐng)域眾多文獻的關(guān)鍵詞分析可對該領(lǐng)域的研究熱點與前沿進行直觀的呈現(xiàn)。對高頻關(guān)鍵詞及關(guān)鍵詞共現(xiàn)的分析結(jié)果表明，目前牙周組織工程干細胞療法的熱點話題主要集中于組織工程、牙周膜再生以及牙周膜干細胞等［13-14］。理想的牙周組織再生包括了牙槽骨、牙骨質(zhì)及牙周膜三者的再生，然而當前臨床上常用的牙周組織再生技術(shù)大部分是在牙根表面形成較為脆弱的長結(jié)合上皮，難以還原天然的牙周膜結(jié)構(gòu)［15］。如何實現(xiàn)牙周膜的再生仍是現(xiàn)今牙周組織工程領(lǐng)域亟需解決的一大難題。另外，外泌體、金納米粒子、牙周缺損及血管生成這些關(guān)鍵詞在過去兩年間出現(xiàn)頻次較高，不僅代表這些關(guān)鍵詞所涉及到的領(lǐng)域是當前研究的熱點，也反映了該領(lǐng)域的未來發(fā)展趨勢［16-21］。干細胞可通過旁分泌機制釋放外泌體，進而激活靶細胞信號通路，誘導缺損組織再生，目前也有多項研究表明干細胞來源的外泌體能夠有效促進牙周組織再生［16-18］。此外，有研究表明45 nm的金納米粒子可通過調(diào)節(jié)巨噬細胞表型來調(diào)節(jié)牙周組織的早期炎癥反應，導致PDLSCs 分化，促進牙周組織再生［22］。這兩種新型的治療方式在牙周組織再生領(lǐng)域具有極大的潛能，未來的科研投入可向其傾斜以加速臨床轉(zhuǎn)化。當前該領(lǐng)域的研究主要集中于臨床前研究，臨床研究僅占據(jù)納入文獻的5.59%，鑒于高質(zhì)量的臨床研究是臨床轉(zhuǎn)化的前提，研究者應對干細胞療法的安全性及有效性進行更為廣泛且深入的臨床研究［23-24］。

雖然本研究提供了比較全面、客觀的文獻計量學分析，但仍存在一定的局限性。首先，基于WOSCC 數(shù)據(jù)庫進行分析，忽略了非英文文獻，結(jié)論可能存在偏倚。其次，最近發(fā)表的一些文章會因為在發(fā)表后的短時間內(nèi)被引用頻率較低而被低估其學術(shù)價值。隨著時間的推移，新文獻的加入會改變文獻計量的原始數(shù)據(jù)，得出不同的結(jié)論。最后，本研究僅納入了動物實驗及臨床研究，對反映當前該領(lǐng)域總體研究情況存在一定的局限性。未來的相關(guān)研究需跟蹤報道最新文獻和非英語研究，從而更為準確地評判該領(lǐng)域的研究進展和趨勢。

4 結(jié)論

綜上所述，本研究利用文獻計量學分析了基于WOSCC 數(shù)據(jù)庫檢索到的牙周組織干細胞療法中動物實驗及臨床研究的科學成果，從多個角度探索了該領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀和熱點，全面客觀地反映牙周組織工程干細胞療法相關(guān)研究的發(fā)展趨勢，為今后研究提供了參考。

【Author contributions】 Li Q processed the data and wrote the article. Ding M, Zhang Y, and Zhang BQ directed the data analysis. Dong H guided the writing of the article. Mou YB designed the study. All authors read and approved the final manuscript as submitted.