中华急诊医学杂志  2021, Vol. 30 Issue (5): 623-628   DOI: 10.3760/cma.j.issn.1671-0282.2021.05.020
2010至2020年床旁即时超声技术领域研究进展:基于知识可视化分析
吴颖1,2 , 刘瑜3 , 陆宗庆1,2 , 朱星星1,2 , 张金1,2 , 肖文艳1,2 , 杨旻1,2     
1. 安徽医科大学第二附属医院心肺复苏与危重病实验室, 合肥 230601;
2. 安徽医科大学第二附属医院重症医学二科, 合肥 230601;
3. 安徽大学计算智能与信号处理教育部重点实验室, 合肥 230601

床旁即时超声(point of care ultrasound,PoCUS)定义为由医务人员进行的目标导向的床旁超声检查,以回答特定的诊断疑问或引导有创操作,目前临床上的急诊超声、重症超声均属于PoCUS技术范畴[1]。2001年之前在救治血流动力学不稳定的创伤患者中使用PoCUS技术有巨大优势[2],但随着超声设备图像质量的改善、便携性的提高以及诊疗应用范围的不断扩大,从院前到重症监护病房全程都可以见到它的使用,有研究表明创伤已不再是其主要应用领域[3]。超声在急诊医学领域中的应用虽然已有文献进行过讨论[4],但对于PoCUS技术在临床医学中的应用历程和发展趋势的演变尚待进一步研究。由于近些年相关文献数量激增,如何从纷繁的数据中找到有效的关键信息,明晰PoCUS技术主要研究力量分布状况,把握研究热点及前沿动态,是当前亟待解决的难题。CiteSpace是在科学计量学、数据可视化背景下逐渐发展起来的一款引文可视化分析工具[5],通过基于某一主题或研究领域内的大量文献数据进行共现和共被引分析, 展现某一学科领域的演变历程,此方法能够提供传统文献综述和系统综述所不具备的视角,目前已在国内外众多领域有所应用[6]。本研究旨在运用引文可视化软件CiteSpace对从万方数据和Web of Science收录的以PoCUS为主题的文献作为样本进行分析,探寻相关研究热点、研究前沿及发展趋势。

1 资料与方法 1.1 资料来源

检索2010年1月1日至2020年7月4日,万方数据收录的PoCUS相关中文“期刊论文”与“学位论文”,Web of Science中科学引文索引网络扩展版(SCI-E)及社会科学引文索引(SSCI)收录的PoCUS相关“article”与“review”;语种不限。中文检索词为床旁超声、即时超声;英文检索词为“point of care ultrasound”。

1.2 文献处理与统计分析方法 1.2.1 Web of Science文献

将SCI-E、SSCI文献数据下载后,导入CiteSpace5.0R1软件进行可视化分析。在操作界面中,“Node—Types”分别选择“Country” “Institution” “Author” “Keyword”及“Cited Reference”进行共现网络分析。以第一作者及其所属机构进行统计分析,将时间区间设置为2010至2020年,时间跨度为1,抽取对象设置为“Top50”。

⑴国家、研究机构及作者:通过国家、研究机构及作者出现的频次、中介中心性和突增值(Burst),探寻PoCUS技术研究领域主要力量分布。中介中心性反映某一节点在整体网络中的桥梁作用,衡量交流的密切程度,中心性 > 0.1会用紫色外圈进行重点标注[7]。Burst值是指某段时间内频次变化情况,Burst值越高说明出现频次增长速度越快,提示研究的突破性进展[8],适合探测学科发展的新兴趋势和突然变化[9]。通过Excel制作每年发文量的变化趋势图。

⑵关键词:对PoCUS技术研究领域文献的关键词进行分析,探寻该领域研究热点及研究前沿。

⑶共被引文献:两篇文献同时被第三篇文献所引证,则称这两篇论文构成共被引关系[5]。文献的共被引关系会随时间的变化而变化,通过绘制文献共被引网络及时间线图可以探寻某一学科的发展和演变,并对新兴研究趋势加以预测。

1.2.2 万方数据文献

从万方数据中获得的中文文献只对发文量、研究机构以及作者进行统计分析。

2 结果 2.1 发文量统计

2010年1月1日至2020年7月4日,万方数据共收录PoCUS研究领域相关文献899篇,Web of Science共收录相关文献2 052篇。图 1显示了2010至2020年万方数据与Web of Science中相关文献数量变化趋势。从发文量来看,2010至2020年PoCUS研究领域相关国内外文献数量均呈迅速增长趋势,英文文献数量多于中文文献,提示国外科研人员可能对该领域关注度更大。

图 1 2010至2020年万方数据与Web of Science中PoCUS研究领域发文量变化趋势
2.2 主要研究力量分布 2.2.1 国家或地区共现

2010至2020年国内外PoCUS技术研究领域发文量排名前3位的国家依次为美国、加拿大、意大利;在中介中心性方面,美国、英国、德国的中介中心性较大,分别为0.33、0.20和0.10;而在Burst值方面,瑞士、德国、希腊位列前三,分别为3.02、2.95和2.94(表 1图 2)。

表 1 2010至2020年科Web of Science中PoCUS研究领域发文量前10位国家研究力量
国家 发文量(篇) 中介中心性 Burst值
美国 1 025 0.33 0
加拿大 278 0.09 0
意大利 125 0.07 0
英国 69 0.20 0.40
德国 117 0.10 2.95
澳大利亚 109 0.07 1.15
法国 97 0.10 1.41
西班牙 79 0.01 0
中国 70 0.01 1.34
荷兰 68 0.08 0.27

圆圈大小代表发文量,圆圈越大代表发文量越多;紫色圆圈的节点代表较高的中介中心性;节点间的连线代表合作密切程度,连线越粗代表合作越紧密 图 2 2010至2020年Web of Science中PoCUS研究领域国家共现网络
2.2.2 国内外研究机构共现

国际上发文量排名前3位的研究机构依次为多伦多大学、加州大学旧金山分校、梅奥诊所;在中介中心性方面,排名前3位的研究机构依次为马萨诸塞州总医院、多伦多大学、华盛顿大学,分别为0.12、0.07和0.06(表 2图 3)。国内发文量排名前3位的研究机构分别为四川大学华西医院、北京协和医院、解放军总医院(表 2)。

表 2 2010至2020年万方数据与Web of Science中PoCUS研究领域发文量前10位研究机构
国外研究机构 发文量(篇) 中介中心性   国内研究机构 发文量(篇)
多伦多大学 68 0.07   四川大学华西医院 16
加州大学旧金山分校 40 0.05   北京协和医院 16
梅奥诊所 37 0.05   解放军总医院 15
渥太华大学 32 0.03   浙江大学医学院附属第二医院 11
加利福利亚大学欧文分校 30 0   中国医学科学院阜外医院 10
亚利桑那大学 29 0.03   河北医科大学 9
马萨诸塞州总医院 29 0.12   中日友好医院 9
哈佛大学医学院 29 0.01   广西壮族自治区人民医院 8
华盛顿大学 28 0.06   上海交通大学 7
布莱根妇女医院 26 0.04   山东大学 6

圆圈大小代表发文量,圆圈越大代表发文量越多;紫色圆圈的节点代表较高的中介中心性;节点间的连线代表合作密切程度,连线越粗代表合作越紧密 图 3 2010至2020年Web of Science中PoCUS研究领域研究机构共现网络
2.2.3 国内外作者贡献

2010至2020年Web of Science中PoCUS技术研究领域发文量排名前3位作者是Adhikari Srikar、Fox John C、Blaivas Michael;3位作者的中介中心性分别为0.03、0.01和0.10(图 4)。国内发文量排名前3位作者是陈卫挺、尹万红、赵浩天(表 3)。

圆圈大小代表发文量,圆圈越大代表发文量越多;节点间的连线代表合作密切程度,连线越粗代表合作越紧密 图 4 2010至2020年Web of Science中PoCUS研究领域作者共现网络

表 3 2010至2020年万方数据中PoCUS领域中发文量前8位作者及所属机构
作者 发文量(篇) 所属机构
陈卫挺 16 台州市中西医结合医院
尹万红 9 四川大学华西医院
赵浩天 8 河北省人民医院
张国强 7 中日友好医院
张茂 7 浙江大学医学院附属第二医院
任珊 6 河北省人民医院
周树生 5 安徽医科大学附属省立医院
孔令秋 5 成都中医药大学附属医院
2.3 关键词共现分析 2.3.1 高频关键词探测

通过CiteSpace软件对Web of Science中收录的PoCUS技术研究领域2 052篇文献进行高频关键词分析。在去除原检索词“床旁超声”“即时超声”“床旁即时超声”并对其他意义相近但表述有差异的关键词进行近义词合并后,对前20位高频关键词进行统计分析,其中“诊断” “超声心动图”“急诊科”和“管理”出现的频次均大于200次(表 4)。

表 4 2010至2020年Web of Science中PoCUS研究领域前20位高频关键词
高频关键词 频次(次)
诊断 330
超声心动图 277
急诊科 258
管理 204
儿童 166
肺超声 145
准确性 140
危重症 129
引导 114
教育 101
计算机断层扫描 81
创伤 77
重症监护病房 75
重症患者 75
下腔静脉 57
气胸 54
心力衰竭 53
便携式超声 51
复苏 49
急诊超声 48
2.3.2 突增关键词探测

利用基于Web of Science数据库构建的关键词共现网络,根据Burst指数及其持续时间进行突增关键词探测。结果显示“急诊超声”“生命支持”“诊断准确性”“肺”“医学教育”“机械通气”的出现频次仍处于快速增长阶段(图 5)。

图 5 PoCUS研究领域突增关键词分析图谱
2.4 知识基础与演化 2.4.1 共被引网络聚类分析

将Web of Science中PoCUS技术研究领域2 052篇国外文献导入CiteSpace软件,得到文献共被引网络,共327个节点、1 515条连线;对共被引网络进行聚类处理,将相同主题文献放入同一个聚类模块中,采用聚类标签(log-likelihood ratio,LLR)算法从施引文献标题中提取名词性术语对各聚类进行命名,并对小聚类进行剪切,保留前8位大型聚类,分别为教育、肺部超声、超声心动图、心肌血管重建、前臂骨折、院前、短暂性、超声评价(图 6)。聚类分析显示,文献共被引网络聚类模块度(modularity)值为0.628,提示聚类效果较好[10],主要关注的前8位大型聚类轮廓系数(silhouette)值多数不低于0.7(表 5)。

图 6 2010至2020年Web of Science中PoCUS研究领域文献共被引网络前8位大型聚类图

表 5 2010至2020年Web of Science中PoCUS研究领域文献共被引网络前8位大型聚类的相关信息统计
聚类号 聚类标签 Silhouette值 节点(个) 平均引用年份 引用最活跃作者(引用年份)
0 教育 0.687 60 2013 Frankel HL(2015)
1 肺部超声 0.807 58 2011 Pivetta E(2015)
2 超声心动图 0.726 49 2009 Labovitz AJ(2010)
3 心肌血管重建 1 45 2007 Cannon CP(2006)
4 前臂骨折 0.789 34 2008 American College of Emergency Physicians(2009)
5 院前 0.898 30 2005 Lichtenstein DA(2007)
6 短暂性 0.895 15 2015 Marin JR(2015)
7 超声评价 1 9 2010 Pingitore A(2011)
注:Silhouette值主要用于评价聚类效果和同质性,> 0.7表明网络同质性高、聚类结果高度可信且合理
2.4.2 被引频次分析

被引频次前10位文献中,有3篇来自“聚类0”,3篇来自“聚类1”,3篇来自“聚类2”(表 6)。按聚类大小排名前3位主题分别为:①“聚类0”教育包含60篇共被引文献,最活跃的文献是“Frankel Heidi L.(2015)”,本文介绍了床旁超声在重症监护中的原理和应用[11];②“聚类1”肺部超声包含58篇共被引文献,最活跃的文献为“Pivetta Emanuele(2015)”,其论证对于急性失代偿心力衰竭患者,床旁肺部超声比胸部X线检查具有更高的诊断准确性[12];③“聚类2”超声心动图包含49篇共被引文献,最活跃的文献是“Labovitz Arthur J.(2010)”,文中解读了心脏超声在急诊科的重要意义[13]。根据不同聚类出现时间点制作前8位大型聚类Timeline图(图 7)显示,“聚类1”包含许多高被引文献和高中介性文献,其中Lichtenstein Daniel A.的一篇文章Burst值最高,主要研究的是床旁肺部超声检查诊断急性呼吸衰竭的潜力[14],其他引用文章评估了床旁肺部超声检查对于心脏外科手术患者术后监测的可行性[15]或呼吁进行更高质量的研究来评估床旁超声在重症监护病房的效用[16],因此,未来在PoCUS技术领域的研究应侧重于危重症监测,并通过高质量的临床研究证实PoCUS技术的有效性和安全性,为合理的临床应用提供证据。

表 6 2010至2020年Web of Science中PoCUS研究领域前10位高被引文献被引情况及所属聚类
参考文献 被引频次(次) 所属聚类
Moore CL. N Engl J Med, 2011, 364(8): 749-757. 212 0
Volpicelli G. Intensive Care Med, 2012, 38(4): 577-591. 188 1
Labovitz AJ. J Am Soc Echocardiogr, 2010, 23(12): 1225-1230. 64 2
Spencer KT. J Am Soc Echocardiogr, 2013, 26(6): 567-581. 60 2
Via G. J Am Soc Echocardiogr, 2014, 27(7): 683 e1 -e33. 55 0
American College of Emergency P. Ann Emerg Med, 2009, 53(4): 550-570. 54 4
Lichtenstein DA. Chest, 2008, 134(1): 117-125. 46 0
Frankel HL. Crit Care Med, 2015, 43(11): 2479-2502. 46 1
Perepa P. Emerg Med Clin North Am, 2010, 28(1): 29-56. 44 1
MAYO PH. Chest, 2009, 135(4): 1050-1060. 43 2
注:聚类0~7分别为教育、肺部超声、超声心动图、心肌血管重建、前臂骨折、院前、短暂性、超声评价;从上到下即聚类按大小递减,从左到右即时间由远及近,在各个聚类横截面中,节点大小表示被引频次,节点越大,被引频次越多

图 7 2010至2020年Web of Science中PoCUS研究领域文献共被引网络前8位大型聚类Timeline图
3 讨论

CiteSpace通过JAVA应用程序对纳入的数据进行处理,以知识图谱的形式清晰直观地展现学科领域的知识结构关系和其演进规律[5]。本研究通过CiteSpace软件,以可视化图谱的形式展示了PoCUS技术研究领域国内外主要研究力量的分布情况,并分析了相关研究的热点、前沿及发展趋势。

从国家和研究机构力量分布上看,美国、加拿大及意大利是PoCUS技术研究领域论文发表的主要国家。中国在该领域的发文量目前较少,排名全球第9位,表明我国研究人员对该领域的投入力度有待增强,未来我国应多重视该领域的技术发展。在中介中心性方面,美国、英国、德国的中介中心性最大,从国家共现网络可以看到,美国、英国和德国与其他国家的学术交流也较为密切。在科研机构方面,国际上发文量排名前10位的机构全部位于美洲。在国内机构中,发文量居前3位的机构依次是四川大学华西医院、北京协和医院、解放军总医院,这些机构代表了国内在该领域的最高科研力量。相较于国外机构,我国科研机构的发文量处于劣势,英文文献发文量明显不足,以后还需加强在国际上的话语权。通过作者共现网络可以看出,对PoCUS技术领域的研究在全球形成多个作者合作团体,其中以Adhikari Srikar为中心的研究团体最为突出,但各团体之间分布较疏散,表明学术交流有待加强。在发文量上,内布拉斯加大学医院的Adhikari Srikar、加利福利亚大学欧文分校医院的Fox John C、乔治亚医学院的Blaivas Michael等发文量最大,其文章在一定程度上代表着该领域的最新动态。国内发文量位于前3位的作者分别是台州市中西医结合医院的陈卫挺、四川大学华西医院的尹万红和河北省人民医院的赵浩天,均为我国重症医学领域的知名学者。

关键词反映了一篇文章的核心与主题,高频关键词在一定程度上可以看作该领域的热点话题,同时,通过探测不同时间段出现频次迅速增长的关键词可以把握研究前沿[17]。本研究显示,PoCUS技术研究领域的高频关键词为“诊断”“超声心动图”“急诊科”“管理”“儿童”“肺部超声”“准确性”“危重症”和“引导”,表明该领域的研究热点主要集中在胸部、心血管和引导操作等领域,以及诊断性PoCUS在急诊科、重症医学科和儿科等专业的应用。在此基础上,该领域研究者还开展了PoCUS技术在诊断急性冠脉综合征、肺炎、气胸、胸腔积液、心包积液和其他原因致呼吸困难时的准确性和辅助血流动力学管理等方面研究[18-21]。而在突增关键词方面,本研究显示,“急诊超声”“生命支持”“诊断准确性”“肺部”“医学教育”“机械通气”等代表了该领域的前沿。CiteSpace聚类分析是根据不同数据源的相似性进行比较并将数据源分类在不同的簇中[22],通过Timeline图可以发现,聚类0(教育)和聚类1(肺部超声)作为两个较大的聚类模块,至今仍处于不断演进过程中,表明PoCUS课程教育和床旁肺部超声检查不但是PoCUS技术研究领域的热点话题,更可被视为未来的新兴话题,与突增关键词分析结果相吻合。

综上所述,PoCUS技术为危重症患者的病情诊断和监测提供了一种安全可行的全身系统评估手段,它可以协助急诊和重症医师作出有针对性的治疗计划,从而潜在地改善患者救治[23]。临床医护人员尤其是急诊、重症等专业医生系统学习PoCUS技术并利用其作为一线诊断工具完成急危重症诊疗的初步评估不但有合理性更有必要性[24, 25]。通过对2010至2020年国内外发表的PoCUS技术研究领域相关文献进行知识可视化分析,有助于临床医生了解该领域的发展历程,及时关注最新研究动态,并为后续研究方向提供参考。

利益冲突   所有作者均声明不存在利益冲突

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