基于PFNET分析的国内与国外先天性心脏病介入诊断治疗研究主题可视化研究

李一飞 沈建通 方 婕 周开宇 魏明天 陈 进 母得志 华益民

先天性心脏病(CHD)作为儿童出生缺陷中最为主要的一种类型，发病率高，疾病负担重，长期以来一直是儿科心脏病学研究的重点领域[1]。经过近几十年的发展，微创介入治疗技术在某些疾病的治疗上可以取代传统的外科手术，或是作为外科治疗的重要补充方式。CHD的心导管造影检查最早始于20世纪50年代中期[2]，随后国外学者于60年代后期成功进行介入治疗[3]。中国相关研究起步较晚，但心导管检查和介入治疗起步时间相距较短[4]。经过30年的发展，中国该领域的部分研究已与国际水平相当，研究主题和发展趋势具有显著的自身特点。

PFNET(pathfinder network)分析以共词分析为基础，通过统计某一组词(主题词或关键词)在同一篇文献中出现的次数，进行聚类、降维处理，形成这些词代表知识领域的主题结构及相互联系，进而分析这些词所代表研究主题的结构变化，比较不同时期主题结构，可把握学科发展、交叉、渗透和兴衰趋势[5]。PFNET分析在循证医学中的应用是一个全新的领域[6～8]。本研究通过基于PFNET分析的可视化研究，研究国内外CHD介入诊断治疗研究主题分布、主题研究现状及发展趋势，寻找中国相关领域研究的优势及薄弱环节。

1 方法

1.1 数据库选择 英文以 Medline 数据库文献的 MeSH 词为研究对象。中文以中国生物医学文献数据库(CBM)文献的主题词为研究对象。

1.2 数据采集 2011年3月在Medline数据库以MeSH词：“heart defects，congenital”，“cardiac catheterization”进行检索，剔除无关文献(消息、征稿通知等)后，命中文献3 000篇。在CBM以主题词：“心脏缺损，先天性”，“心脏导管插入术”进行检索，剔除无关文献后，命中文献1 015篇。将文献数据导入Endnote X4软件，剔除2011年发表文献，利用Endnote X4软件的年代统计功能，绘制历年发文数量图谱。

1.3 建立共词矩阵 提取核心主题词时，根据关键词词频和实际情况，确定英文核心关键词60个，词频>90次；中文核心关键词53个，词频>20次。并排除部分与主题明显无关的主题词，合并具有相似意义的主题词。建立共词矩阵，并通过Endnote X4软件中的search功能，进行两两关键词的检索，所命中的文献数即为共词矩阵中的数据。对于部分过高词频的文献行手工筛选，保证共现次数的正确性和合理性。通常认为“词对”在同一篇文献中出现次数越多，代表这2个关键词关系越紧密。

1.4 PFNET分析 PFNET算法是把每个词作为一个独立节点，节点间共现词频作为联系强度的权重，以此评估词间联系强度；再根据三角不等式检验决定保留或删除某个连接，最终精简网络。通过The Knowledge Network Organizing Tool(KNOT)4.3软件完成PFNET 分析，需设置2个参数r和q，r表示用来计算路径的长度，q表示最小路径总边数的上限[9,10]。

使用Ucinet 6.0软件的Netdraw功能，建立可视化网络，得到主题结构网络。主题的形成表示该领域在整个学科研究中处于较为重要的地位。每一个节点代表一个主题词，链接较近并且关系紧密的一些主题词则构成了研究主题。计算各主题的外部链接(指某类所包含的主题词与其他类包含的主题词的共现频率)和外链接强度(外链接之和/外链接数)。按类间外部链接强度将主题结果网络形成的各自类团绘制成类间关系图，以反映各类间的关系强度。连线的粗细代表关系强弱，连线越粗，相互间的联系越强。

针对各个主题，绘制战略坐标图，以向心度(centrality)和密度(density)为参数绘制成二维坐标，其中X轴为向心度，Y轴为密度。向心度用于测量一个主题和其他主题相互联系的程度，一个主题与其他主题链接的强度越大，表明其在整个学科中越趋于中心地位。密度用于测量该主题内部主题词之间的关联强度。在战略坐标图中，各个主题的向心度和密度的均值即为原点，使各个主题落入不同的象限中。第一象限表示外部和内部关联俱佳，主题内研究较为成熟，并且处于核心位置；第二象限表示内部关联尚可，但外部联系较差，虽然主题内研究较为成熟，但处于边缘位置，说明可以通过跨主题的研究使自身进步；第三象限表示内外部关联均较差，这部分主题未来有较大的上升空间；第四象限表示外部关联较好，而主题内研究较差，需要进一步强化主题内部的研究，丰富主题内容。

2 结果

2.1 CHD介入诊断治疗研究文献分布特征 国外第1篇CHD介入诊断治疗相关文献发表于1955年(图1A)，至2010年出现过2次研究文献高峰，分别代表了CHD介入诊断和介入治疗的2次快速发展，2次发文高峰间隔30～40年(图1A)，最近20年来所发表的研究文献呈快速上升趋势(图1B)。中国相关文献发表情况相对滞后，最早1篇CHD介入诊断文章发表于1978年(图1A)，但4年后随即出现CHD介入治疗的相关文献，并于2002及2005年出现2次发文高峰，分别与介入治疗在中国的引入和普及相关。近5年国外文献数量保持较快增长，而中国文献数量则有所下降(图1A)。

2.2 CHD介入诊断治疗研究主题结构 图2显示，国外研究呈现6个研究主题，分别是therapy，surgery，complication，echocardiography，radiography和congenital heart disease with arrhythmia。therapy和surgery主题处于核心地位，余4个主题围绕2个主题展开。图3显示，中国研究呈现5个主题，分别是治疗、超声心动图、并发症、护理和先心病复合心律失常。治疗处于最核心位置。国外和中国研究有4个主题相同，国外研究独有主题为surgery和radiography，而中国独有主题为护理。

在研究主题上国内外存在差异，在相同研究主题的内容差异也较为显著(表1)。国外文献therapy主题中主要包含了heart septal defects/atrial，ductus arteriosus/patent，pulmonary valve stenosis，foramen ovale/patent，aortic coarctation和coronary vessel anomalies 6种较为简单的CHD类型；而在surgery主题中则包含了heart septal defects/ventricular，transposition of great vessels和tetralogy of fallot 3种较为复杂的CHD类型。在中国研究中，治疗主题包含与CHD类型有关的核心关键词为房间隔缺损、室间隔缺损(VSD)和动脉导管未闭。通过比较发现，国外文献报道中VSD是以外科治疗为主、介入治疗为辅，而中国则以介入治疗为主导，这与国内外对Amplatzer封堵器治疗VSD及相关并发症的认识不同有关。

另外，中国研究中很大一部分主题词涉及到仪器与设备方面，如封堵器，Amplatzer封堵器，导管/留置，放射摄影术等。

图2 国外CHD介入诊断治疗研究主题共词结构图

Fig 2 Subject co-word structure of interventional diagnosis and therapy of CHD abroad

图3 中国CHD介入诊断治疗研究主题共词结构图

Fig 3 Subject co-word structure of interventional diagnosis and therapy of CHD in China

表1 国内外CHD介入诊断治疗各研究主题包含主题词比较

2.3 国内外CHD介入诊断治疗研究主题关系图 各主题的外部链接和外链接强度如表2所示。图4A显示，国外研究主题中，therapy和surgery链接最为紧密，同时therapy与其余4个主题的联系强度较surgery主题较高，故therapy处于联系网络中心位置，表明在该学科的研究中，therapy作为整个学科发展的主要推动力量，其余主题通过therapy主题的带动而不断发展。同时可见4个边缘主题的相互链接同样非常紧密。图4B显示，中国研究主题中，治疗主题依然处于链接最强的位置，即临床治疗需求为带动学科发展的原动力。超声心动图和并发症这2个主题间及与治疗主题间的链接明显强于其他链接。中国先心病复合心律失常外部链接强度较弱，缺乏与其余主题间的联系。

表2 国内外CHD介入诊断治疗各研究主题外部链接强度表

Tab 2 External intensity of overseas and native subjects of interventional diagnosis and therapy of CHD

OverseasSubjectExternalintensityNativeSubjectExternalintensityTherapy1402.1治疗341.6Surgery1311.5超声心动图330.8Echocardio-grapy1211.0并发症212.8Complication1147.0护理150.3CHDwitharrhythmia1097.3先心病复合心律失常148.6Radiography1010.6

图4 国内外CHD介入诊断治疗研究各主题联系图

Fig 4 Contact of subjects of interventional diagnosis and therapy of CHD

Notes A: overseas; B: native

2.4 国内外CHD介入诊断治疗研究主题战略坐标图 通过国内外CHD介入诊断治疗战略坐标图(图5)可以看出，作为推动外科发展的主要力量，治疗主题均处于第一象限，说明中国的总体研究趋势与国外相同。

中国超声心动图的研究较国外更处于核心位置，并发症的研究在中国处于第三象限，而在国外处于第二象限，说明中国CHD治疗相关研究相对滞后。国内外先心病复合心律失常主题分别位于第二和第三象限，均存在研究缺陷。Surgery主题在国外研究中形成独立主题，并且在战略坐标图中具有较好的向心度，说明在该主题与其余主题联系较为紧密。此外，中国CHD护理主题位于第三象限，提示需要进一步巩固和发展。

图5 国内外CHD介入诊断治疗研究主题战略坐标图

Fig 5 Strategic coordinate plot of interventional diagnosis and therapy of CHD

Notes A: overseas; B: native

3 讨论

可视化研究可直观反映国内外CHD介入诊断治疗研究主题发展及衍变情况。本研究通过基于PFNET分析的可视化研究证实，国内外CHD介入诊断治疗研究的原始驱动力均为临床治疗需求，进而推动超声心动图、心导管术、放射摄影术等技术的研究和发展。作为一门需要众多技术进行支持的学科，相关技术领域的突破必然又将反作用于临床需求，进一步推动各相关学科的发展，以及带动相关并发症护理及治疗的进展。

在国内外研究主题中共有4个相同主题，表明国内外的研究总体方向基本相同，中国CHD介入诊断治疗学科发展处于良好状态，其他不同研究主题则提示国内外相关研究各具特点。Surgery主题出现在国外CHD介入治疗研究主题结构图谱中，这与心导管术在外科治疗中的大量应用有关。从最初的心导管检查，到最新的镶嵌治疗，CHD介入诊断治疗已形成相对独立，又与外科手术治疗紧密相连的特点。Diagnosis主题词也出现在了surgery主题中，进一步印证了surgery主题与介入诊断治疗的紧密联系。中国研究中，外科学主题词出现在了治疗主题中，处于较为边缘地位，这说明中国CHD介入学科发展过程中与外科治疗联合研究较少，两种治疗方式相对独立，学科间的联合还有很大发展空间。国外研究中，surgery和radiography这两个主题中的部分主题词出现在中国研究的治疗主题中，说明这两个主题的研究在中国尚处于十分边缘状态，并未形成独立的主题结构，需要进一步加强。中国研究形成了护理主题，提示护理研究在中国受到了学者们较高的重视[11, 12]，但研究质量和深度尚有待提高。

治疗主题均为国内外的核心主题，但所包含主题词的差异性较大。国外研究中，therapy主题中所包含的CHD治疗种类仅为国际上统一认可的最适宜介入治疗的类型，VSD依然划分在了surgery主题中。而由于中国对于VSD介入治疗的认可程度较高，并得到了广泛的开展，因而VSD也出现在了治疗主题的主题词中[13, 14]。同时国外研究中有多个主题词涉及球囊扩张术，但是中国研究中并未出现相关主题词，提示国外在CHD治疗种类研究上较为全面[15, 16]，而中国以封堵术作为主要研究方向，对球囊扩张术的研究较为局限，或者是研究质量有待提高。同时在中国治疗主题中，包含了仪器和设备，封堵器，导管/留置和Amplatzer封堵器等与封堵装置相关的主题词，这部分主题词在国外研究中缺失，提示中国在CHD介入诊断治疗中对于技术和设备的关注度较高，Amplatzer封堵器在临床应用中处于十分重要的地位，也反映出中国CHD介入诊断治疗研究在一定程度上依赖于仪器和装置的进步[17～19]，而对其他与治疗器械无关的研究重视程度不够。相比较而言，国外该研究主题中多个关键词涉及研究方法，表明学者们更为重视治疗对患儿的影响，中国研究在这方面还有待改善。

国外研究中surgery主题处于十分核心的地位，但在中国研究中却发生了整个主题的缺失，原因是国外CHD介入诊断治疗与外科间的合作较多，尤其是在复杂心脏畸形的心导管检查和镶嵌治疗上[20～22]；而中国CHD介入诊断治疗研究相对独立，但亟需与外科主题协同发展促进学科进步。国外研究中，CHD的心导管造影检查在介入治疗出现之前经历了10多年较为充分的发展，在早期研究中，心导管造影仅为配合外科治疗的一种检查方法，在20世纪60年代中期由于心导管检查研究发文数量的激增形成了第1次研究高峰，这也奠定了surgery主题在整个研究体系中的位置，之后镶嵌治疗的出现进一步强化了该主题的地位。

对CHD介入诊断治疗战略坐标图的分析提示，therapy主题的密度和向心度均高于surgery，说明国外研究中虽然心导管诊断配合外科治疗处于十分重要的位置，但介入治疗研究依然有其独立性。由于介入诊断及治疗技术引入中国时间基本相同，早期的心导管造影检查未获得独立且充分的研究时间，使配合外科治疗的研究较少，因而并未出现外科学主题，只是在治疗主题中出现了外科学主题词，表明中国介入诊断治疗的研究更加独立。由于中国研究和学科的特殊性，使得早期相关研究积累较少，即使之后镶嵌治疗的研究进一步增加，在整体研究结构中也难以出现独立的外科学主题。国内外的研究中超声心动图主题的地位基本相同，主要包含的主题词，与各主题之间的链接以及在战略坐标图中的位置都十分相似。提示中国超声心动图研究的总体发展趋势较为良好，但不可否认总体研究质量较国外先进水平尚有一段差距。而在CHD相关并发症主题方面，国内外都着重于肺动脉高压的研究，但战略坐标图显示中国处于第三象限，而国外研究已经进入了第二象限，表示中国研究的强度较弱，距国际水平差距较大，还有待进一步加强研究。CHD复合心律失常的研究在国内外都处于较为边缘的位置，其研究主题并非CHD介入诊断治疗研究特别关注的内容，该研究主题尚有较大的发展空间。

同时，国内外CHD介入诊断治疗研究增长点出现的原因也不尽相同，国外研究为心导管检查的出现迅速形成第1次发文高峰，介入治疗快速发展形成了第2次发文高峰，中间历经了较长的发展过程，各主题间的研究关联得以充分发展。并且，国外研究2次快速发展是由2次技术革新所引领的。反观中国，第1次高峰出现是由于Amplatzer封堵器的引入[23, 24]，第2次高峰出现则与Amplatzer封堵器国产化的成功及推广有关[25]。虽然国内外介入诊断治疗研究发展的原始驱动力均为临床治疗需求，但更深层次的发展推动力却不相同，这也需要中国学者在CHD介入诊断治疗领域慎重思索、努力探寻。

本研究为使研究主题词具有一致性，故选择了Medline和CBM这两个数据库，但同时由于数据库收录期刊有限，使得检索结果不能囊括现有的全部研究，但对于整体宏观研究的影响较小，本研究的可信度依然较高。另外，本研究纳入国外文献数量较多，核心主题词词频较高。在可视化图形中，中国研究的参数设置也尽可能做到匹配，使所获主题分析结果更适合国内外研究的对比分析，但造成所得结果与之前的聚类分析结果[26]有部分不同，原因在于只针对中国研究的聚类分析所得结果更为细致，部分聚类在本研究中合并形成更大的主题。此外，本研究具有一定的信息滞后性，从最开始检索文献到文章发表至少有6个月时间。虽然会有一些新的研究成果发表，但不会对可视化网络整体结构产生较大影响。

[1]Hoffman JI, Kaplan S. The incidence of congenital heart disease. J Am Coll Cardiol, 2002, 39(12):1890-1900

[2]Robicsek F. Intravascular catheterization for the diagnosis of aortic coarctation. Acta Cardiologica, 1956, 11(5):474-479

[3]Porstmann W, Wierny L, Warnke H. Closure of ductus arteriosus persistens without thoractomy. Zeitschrift fur die Gesamte Innere Medizin und Ihre Grenzgebiete, 1968, 23(9):142-143

[4]Zhou AQ(周爱卿). 心导管检查及心血管造影在先天性心脏病诊断中的应用. Chinese Journal of Practical Pediatrics(中国实用儿科杂志), 2002, 17(2):76-77

[5]He Q. Knowledge discovery through co-word analysis. Library Trends, 1999, 48(1):133-159

[6]Shen J, Yao L, Li Y, et al. Visualization studies on evidence-based medicine domain knowledge (series 1): structural diagrams of author networks. J Evid Based Med, 2011, 4(2):73-84

[7]Shen J, Yao L, Li Y, et al. Visualization studies on evidence-based medicine domain knowledge (series 2): Mapping of evidence-based medicine research subjects. J Evid Based Med, 2011, 4(2):85-95

[8]Shen J, Yao L, Li Y, et al. Visualization studies on evidence-based medicine domain knowledge (series 3): visualization for dissemination of evidence based medicine information. J Evid Based Med, 2011, 4(2):96-105

[9]Chen C. Bridging the gap: The use of pathfinder networks in visual navigation. J Visual Lang Comput, 1998, 9:267-286

[10]Chen C. Generalised similarity analysis and pathfinder network scaling. Interact Comput, 1998, 10:107-128

[11]Guo LM(郭良敏). 先天性心脏病介入封堵术后的护理要点探讨. Chinese Journal of Clinical Practical Medicine (中华临床医学杂志), 2006, 7(7):80-81

[12]Yan QP(严秋萍), Liu LX, Ye M, et al. Nursing care of children with complication of ventricular septal defect undergoing transcatheter occlusion. Chin J Nursing(中华护理杂志), 2006, 41(5):431-432

[13]Hu HB(胡海波), Jiang SL, Xu ZL, et al. Transcatheter closure of perimembranous ventricular septal defects using the new Amplatzer membranous VSD occluder: a shor-t term evaluation. Natl Med J China(中华医学杂志), 2004, 84(19):1592-1596

[14]Zhang YS(张玉顺), Li H, Liu JP, et al. Complications of transcatheter interventional occlusion of ventricular septal defects. Chin J Pediatr(中华儿科杂志), 2005, 43(1):35-38

[15]Chakrabarti S, Brown EM, Salmon AP, et al. A novel use of atrial septostomy and stent implantation in a patient with complex cyanotic congenital heart disease and severe pulmonary hypertension. J Interv Cardiol, 2004,17(5):327-329

[16]Schalla S, Saeed M, Higgins CB, et al. Balloon sizing and transcatheter closure of acute atrial septal defects guided by magnetic resonance fluoroscopy: assessment and validation in a large animal model. J Magn Reson Imaging, 2005, 21(3):204-211

[17]Liu HM(刘瀚旻), Hua YM, Wang YB, et al. Interventional approach to the treatment of aneurysms of the perimembranous ventricular septal defects. Chin J Pediatr(中华儿科杂志), 2006, 44(8):611-615

[18]Song ZY(宋治远), He GX, Shu MQ, et al. Transcatheterclosure of perimembrane ventricular septal defect using Amplatzer occluder device. Chin J Pediatr(中华儿科杂志), 2004, 42(11):862-863

[19]Zhu XY(朱鲜阳), Han XM, Cui CS, et al. Radiofrequency perforation and balloon valvuloplasty in infants with pulmonary atresia and intact ventricular septum. Chin J Pediatr(中华儿科杂志), 2007, 45(3):194-198

[20]Akinturk H, Michel-Behnke I, Valeske K, et al. Hybrid transcatheter-surgical palliation: basis for univentricular or biventricular repair: the Giessen experience. Pediatr Cardiol, 2007, 28(2):79-87

[21]Holzer R, Marshall A, Kreutzer J, et al. Hybrid procedures: adverse events and procedural characteristics--results of a multi-institutional registry. Congenit Heart Dis, 2010, 5(3):233-242

[22]Shaffer EM, Rocchini AP, Dick M, et al. Transseptal left heart catheterization as an aid in the diagnosis of cor triatriatum. Pediatr Cardiol, 1987, 8(2):123-125

[23]Jiang SL(蒋世良), Huang LJ, Dai RP, et al. Transcatheter closure of patent ductus arteriosus using Amplatzer duct occluder:initial results.Chinese Circulation Journal(中国循环杂志), 1999, 14(S):19-21

[24]Zhang YJ(张戈军), Liu YL, Dai RP, et al.Transcatheter closure secundum atrial septal defect with Amplatzer septal occluder device: a priliminary results of clinical application. Chinese Circulation Journal(中国循环杂志), 1999, 14(S):7-10

[25]Zhang ZW(张智伟), Zeng GH, Lin SG, et al. The development of a new perimenbranous ventricular septal defect occluder . Chin J Cardiol(中华心血管病杂志), 2005, 33(3):228-231

[26]Zhou KY(周开宇), Li YF, Shen JT, et al. 基于多元统计和社会网络分析的我国先心病介入诊疗学科知识可视化研究. Chin J Evid-based Pediatr(中国循证儿科杂志), in press