2. 多脏器衰竭预警与干预教育部重点实验室(浙江大学),杭州 310052
体外膜肺氧合(extracorporeal membrane oxygenation, ECMO)技术是救治心肺功能衰竭危重症患者的核心技术[1],而脑损伤是ECMO治疗过程中最严重的并发症[2]。研究表明,ECMO患者如合并脑损伤,其病死率显著升高[3]。ECMO治疗期间常需应用大剂量镇静、肌松药物,这些药物往往会掩盖神经系统的阳性体征,导致临床上难以通过常规神经系统查体早期识别脑损伤,因此建立一套针对ECMO患者的神经损伤监测与脑保护干预策略对远期神经预后至关重要[4-6]。目前国内外ECMO相关脑损伤、神经保护相关文献逐年增长,但现有研究领域较为分散,尚未有文献计量研究从宏观视角描绘该领域的知识体系与演化过程。
本研究采用文献计量分析方法,以Web of Science核心合集(Web of Science Core Collection, WOSCC)收录的文献作为数据基础,从年度发文、载文期刊、高产作者、研究国家/机构、关键词聚类与共现等多维度进行可视化分析,系统梳理ECMO患者神经损伤相关领域的知识基础、发展时序与研究热点,为临床医师规范实施ECMO床旁脑功能监护、制定个体化脑保护方案提供新的思路,同时为后续基础与临床科研选题、多中心研究设计提供参考。
1 资料与方法 1.1 文献检索以WOSCC的SCI-Expanded子库作为文献数据源,检索最终发表年份在2000—2025年。采用主题检索式开展检索:TS=(“extracorporeal membrane oxygenation” OR ECMO OR “extracorporeal life support” OR ECLS OR “extracorporeal cardiopulmonary resuscitation” OR ECPR OR “extracorporeal CPR”) AND TS=(neuro* OR brain OR cerebr* OR intracran* OR encephal*) AND TS=(stroke OR “brain death” OR infarct* OR hemorrhag* OR haemorrhag* OR injur* OR dysfunction* OR complication* OR abnormal*) AND FPY=(2000-2025),采集ECMO相关脑损伤、神经并发症英文文献。
1.2 文献筛选与纳入、排除标准由两名研究人员根据纳入排除标准独立完成文献筛选。若仅依靠标题、摘要无法判定文献相关性,则调取全文通读。两人筛选结论存在分歧时,引入第三名研究者共同讨论裁定。纳入排除标准如下。
纳入标准:(1)文献语种为英文,文献类型限定原创论著;(2)研究以ECMO干预为核心研究内容;(3)研究主题紧密围绕ECMO相关脑损伤、神经功能异常。
排除标准:(1)题录信息缺失无法开展计量分析的文献;(2)重复文献;(3)仅采用细胞、动物等非人模型开展基础实验的文献(见图 1)。
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| 图 1 文献筛选与纳排流程 |
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采用Excel软件完成文献年度发文、期刊、作者、国家、机构的描述性统计;运用CiteSpace 7.0.1文献计量软件构建可视化图谱,开展关键词的共现、聚类与突现词分析(具体参数见附件)。
2 结果 2.1 年度发文量时序变化特征2000—2025年ECMO患者神经损伤领域相关文献年度发文量整体呈阶段性增长。2000—2009年处于低速起步期,年发文量常年维持在30篇以内;2010年后发文量增长显著加快,2018年出现小幅回落,随后迎来爆发式攀升。其中,2020年全球新冠疫情暴发,发文量涨幅尤为突出,后续持续走高,2025年达到统计周期内发文峰值。这反映出该领域关注度持续提升,近十年迎来快速发展阶段,相关技术的临床应用与科研投入大幅增长。见图 2。
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| 图 2 年度发文量时序变化趋势 |
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统计领域发文量前5种期刊中,《ASAIO J》发文量第一(90篇),是本领域核心载文期刊;《PEDIATRIC CRITICAL CARE MEDICINE》、《PERFUSION UK》、《RESUSCITATION》、《CRITICAL CARE MEDICINE》分列第2~5位。前五类期刊聚焦体外循环、危重症、儿科专科方向,神经科学类期刊刊载量偏少,说明ECMO患者神经损伤研究领域具有交叉学科属性。见表 1。
| 排名 | 期刊简称 | 发表文献数量(篇) |
| 1 | ASAIO JOURNAL | 90 |
| 2 | PEDIATRIC CRITICAL CARE MEDICINE | 80 |
| 3 | PERFUSION UK | 75 |
| 4 | RESUSCITATION | 56 |
| 5 | CRITICAL CARE MEDICINE | 52 |
对本领域发文量前10位作者的统计显示,Cho Sung-Min以52篇文献位居首位,为该领域核心领军学者;Rycus Peter、Whitman Glenn J. R.、Thiagarajan Ravi R.均发表40篇以上,各位列2~4位;其余高产作者发文集中于20~40篇区间。高产学者研究方向多集中于儿科ECMO、体外生命支持相关神经并发症。见表 2。
| 排名 | 作者 | 文献数量(篇) |
| 1 | Cho Sung-Min | 52 |
| 2 | Rycus Peter | 45 |
| 3 | Whitman Glenn J.R. | 44 |
| 4 | Thiagarajan Ravi R. | 43 |
| 5 | Kim Bo Soo | 25 |
| 6 | Lorusso Roberto | 23 |
| 7 | Bembea Melania M. | 23 |
| 8 | Raman Lakshmi | 21 |
| 9 | Geocadin Romergryko G. | 20 |
| 10 | Dalton Heidi | 20 |
对本领域全球发文量前10位国家的统计结果显示,美国累计发文754篇,占据主导地位;德国、中国分别以169篇、138篇位列第二、三位;意大利、英国、日本等欧美、东亚发达国家紧随其后。整体研究成果高度集中于ECMO研发技术发达与临床应用成熟的欧美地区,我国虽位列全球第三,但与美国科研产出存在显著差距,国产ECMO研发与临床应用仍有待进一步加强。见表 3。
| 排名 | 国家 | 发表数量(篇) |
| 1 | 美国 | 754 |
| 2 | 德国 | 169 |
| 3 | 中国 | 138 |
| 4 | 英国 | 137 |
| 5 | 意大利 | 120 |
| 6 | 日本 | 114 |
| 7 | 加拿大 | 108 |
| 8 | 法国 | 99 |
| 9 | 荷兰 | 75 |
| 10 | 澳大利亚 | 69 |
统计结果显示,本领域发文量前10所机构均为欧美高校与儿童专科医院,哈佛大学以119篇发文量位居第一;医疗机构方面波士顿儿童医院85篇排名第一。其中,全球发文量最多的研究机构和医疗机构大多数隶属于美国,且多数机构深耕儿科重症体外支持,提示北美儿童重症中心在该领域临床与基础研究发展中占主导地位。见表 4、5。
| 排名 | 机构名称 | 发表数量(篇) |
| 1 | 哈佛大学 | 119 |
| 2 | 约翰·霍普金斯大学 | 99 |
| 3 | 宾夕法尼亚大学 | 82 |
| 4 | 密歇根大学 | 80 |
| 5 | 多伦多大学 | 62 |
| 6 | 贝勒医学院 | 52 |
| 7 | 匹兹堡大学 | 49 |
| 8 | 法国国家健康与医学研究院 | 47 |
| 9 | 犹他大学 | 44 |
| 10 | 伦敦大学 | 40 |
| 排名 | 机构名称 | 发表数量(篇) |
| 1 | 波士顿儿童医院 | 85 |
| 2 | 费城儿童医院 | 62 |
| 3 | 宾夕法尼亚医学中心 | 62 |
| 4 | 约翰·霍普金斯医学中心 | 45 |
| 5 | 贝勒医学院附属医院 | 38 |
| 6 | 多伦多病童医院 | 29 |
| 7 | 威尔康奈尔医学中心 | 28 |
| 8 | 大奥蒙德街儿童医院 | 27 |
| 9 | 纽约长老会医院 | 26 |
| 10 | 克利夫兰医学中心 | 25 |
对2000—2025年发文量前5位国家的年度发文年度趋势进行分析,揭示各国发文总量每年持续增长,可划分为三个发展阶段:2000—2011年各国发文数量均处于低位平稳阶段,美国长期保持首位;2012—2018年全球研究同步稳步增长;2019年后发文量爆发式上升,中国和德国发文增幅尤为突出。整体而言,欧美国家起步更早,我国近十年科研追赶势头显著,全球整体研究参与度持续提高。见图 3。
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| 图 3 主要国家年度发文趋势 |
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关键词聚类图谱共形成20个主题集群,各聚类主题区分显著,并存在紧密内在关联,见图 4。心脏骤停(#0)为领域的核心聚类和交汇主线。急性呼吸窘迫综合征(#1)、心力衰竭(#15)、心源性休克(#18)、意外低温(#12)等围绕启动ECMO的原发疾病;脑损伤(#2)、急性脑损伤(#9)、出血性卒中(#19)等围绕ECMO相关神经损伤类型;脑血流速度(#7)、血流(#16)等围绕脑循环监测方面;神经发育结局(#6)、神经系统结局(#14)等围绕预后评估;其他聚类涉及特殊应用场景、病种及生物标志物等。聚类间连线密集,提示各大研究板块交叉融合度较高,研究方向存在较强的互通性。
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| 图 4 关键词聚类网络图 |
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通过关键词时间线图描绘ECMO患者神经损伤领域各聚类主题的时序演化脉络,提示心脏骤停(#0)聚类贯穿全部研究时段,是本领域长期核心研究主线。急性呼吸窘迫综合征(#1)、心力衰竭(#15)、心源性休克(#18)、意外低温(#12)等ECMO支持重点疾病聚类持续存在。本领域早期研究聚焦ECMO适应证、危重患者基础救治、器官捐献与脑损伤基础临床问题,随着研究推进与技术发展,脑血流速度(#7)、血流(#16)、癫痫持续状态(#13)等神经血流动力学及床旁神经监测相关方向逐步兴起。近年来急性脑损伤(#9)、出血性卒中(#19)、神经发育结局(#6)、神经系统预后(#14)持续受到关注,并涌现出机器学习、脑损伤生物标志物、近红外光谱监测等新兴热点。见图 5。
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| 图 5 关键词时间线图 |
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通过Citespace分别对2000—2025年的文献中监测技术、预后评估、干预治疗三大方向的突现关键词进行分析,提示经颅多普勒超声、持续脑电图、近红外光谱、CT、MRI等监测技术先后突现。对神经损伤的预后评估从急性脑损伤,神经并发症、颅内出血、缺血性卒中等基础疾病,逐步转向脑功能表现分级、神经元特异性烯醇化酶等量表和生物标志物水平的量化评估。干预治疗层面从早期器官移植,到目标温度管理、保护性通气、持续血液净化治疗等脑与其他脏器保护策略研究方向转变。见图 6~8。
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| 图 6 监测技术相关突现关键词前十位 |
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| 图 7 预后评估相关突现关键词前十位 |
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| 图 8 干预治疗相关突现关键词前十位 |
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本研究基于WOSCC收录的1 720篇ECMO患者脑损伤领域的英文原创论著,借助Excel、CiteSpace开展文献计量可视化分析,描绘了该领域发文时序、期刊作者、国家机构及关键词聚类与演化脉络。通过突现关键词解析,分析了研究阶段变迁、核心热点。
2000年以来ECMO患者脑损伤领域迎来快速发展,与全球ECMO技术快速发展与普及、多模态床旁神经监测技术突破相契合,发展规律与ECMO、创伤性脑损伤等领域的文献计量研究结果一致[7-8]。2010年以来,体外生命支持技术规范逐步落地、重症监护床旁监测设备普及,针对ECMO神经损伤的回顾性队列研究逐年增多,儿科ECMO神经发育预后[9]逐渐成为稳定的学科分支。2020年后,该领域迎来爆发式增长,与新冠疫情期间大量重症患者接受VV-ECMO救治密切相关,对脑损伤的关注度增加[10],无创脑监测、脑血流自主调节、生物标志物等细分方向快速涌现,推动多模态神经监测、个体化脑保护等领域研究快速发展。
美国依托顶尖高校、儿童医学研究机构形成科研集群,高产机构、核心作者高度集中,实现了国际学术引领。载文期刊集中于《ASAIO J》、《Pediatric Critical Care Medicine》、《Perfusion UK》等危重症、体外循环专科期刊,但本领域的论著尚未在神经重症领域建立刊载阵地。我国在该领域起步较晚,ECMO研究国产化进度滞后[11],虽然近5年发展迅速,但仍有待进一步加强多学科联合攻关,强化原创技术研发和学术影响力。
儿童ECMO神经损伤的研究领域已建立较为独立健全的学术体系,高产医疗机构中波士顿儿童医院等儿科机构位列前十,《Pediatric Critical Care Medicine》为本领域第二大载文期刊,有Glenn J. R. Whitman等多位高产顶尖学者长期深耕该领域,关键词聚类中神经发育结局、先天性心血管病姑息手术等儿科相关主题贯穿整个时段。而成人ECMO相关文献多为单中心短期回顾性研究,缺乏长期认知功能随访队列,多模态神经监测、个体化脑保护临床研究也相较不足,有待对成人ECMO患者人群搭建针对神经损伤评估的长期随访数据库,进一步推动有关研究开展。
VA-ECMO与VV-ECMO两种模式对应的脑损伤风险特征不同,在本研究相关的关键词聚类图谱也有各自特点。心脏骤停[12]、心源性休克[13]、出血性卒中[14]、ECPR[15]等均为VA-ECMO核心关联主题,相关突现词贯穿2000—2025年全时间段,且暴发强度较高。VA-ECMO的支持人群往往存在全脑低灌注、动脉插管操作风险、抗凝风险大等情况,颅内出血、大面积缺血卒中等神经并发症高,针对经颅多普勒脑灌注监测[16]、低温脑保护[17]、脑自主调节[18]阈值探索的相关研究较多。而VV-ECMO主要与急性呼吸窘迫综合征聚类相关,针对其脑损伤聚类及突现关键词数量较少,但新冠疫情期间对ECMO相关神经损伤关注度高,在肺保护性通气、俯卧位、无创通气等方面涌现较多研究[19]。
在本领域监测技术、预后评估、干预治疗三个方向的突现关键词时序演变方面,早期热点集中于脏器移植、吸入一氧化氮等基础支持方案。2014—2019年体外循环相关研究集中爆发。2018年后神经影像学、脑血流自主调节[18]逐渐成为热点。近五年来急性脑损伤、脑功能表现分级[20]、神经元特异性烯醇化酶[21]、NIRS[22]、S100b[23]、持续脑电图[24]等成为当下研究前沿。整体研究重心由体外生命支持基础救治,逐步转向ECMO相关神经损伤早期识别、生物标志物检测与个体化脑保护干预。
对比既往关于ECMO患者神经损伤领域的综述,多局限于单一监测手段或单中心临床总结[25],且缺少宏观知识梳理,本研究整合发文、机构、作者、关键词多维计量图谱,系统搭建了ECMO神经损伤领域知识框架。在临床层面,本研究的结果提示无创神经监测、儿童脑保护是临床优化核心方向。在科研层面,本研究可为国内学者提供选题参考,建议加强国际合作,围绕脑自主调节、近红外监测等前沿开展多中心队列研究。
局限性方面,本研究数据源仅选取WOSCC英文临床研究文献,未纳入中文数据库与动物基础实验文献,对于相关基础研究的热点追踪有待进一步扩大文献收录的范围。聚类结果仅能区分VA-ECMO和VV-ECMO有关场景的分析,难以从置管方式角度对脑损伤相关研究热点进行进一步细分。基于文献计量学的分析仅能反映文献发表分布规律,要总结与评价对ECMO患者有效的神经监测技术与脑保护方法,仍需进一步梳理高质量的临床证据,并开展循证医学证据评价。
4 小结本研究通过文献计量分析系统梳理了ECMO相关脑损伤领域的研究现状。该领域近十年发展迅猛,全球科研格局以美国为主导,研究核心聚焦ECMO神经损伤监测技术、预后评估及儿科神经保护,无创床旁监测、生物标志物、儿童脑保护为目前的研究前沿热点。当前成人ECMO多模态神经监测、个体化脑保护临床研究相较不足,有待深化多中心研究和国际协作,进一步完善ECMO神经损伤的诊疗体系。
利益冲突 所有作者声明无利益冲突
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