基于多元统计和社会网络分析的中国先天性心脏病介入诊断治疗学科知识可视化分析

周开宇 李一飞 沈建通 方 婕 魏明天 陈 进 母得志 华益民

先天性心脏病(CHD)的发病率为6‰～8‰［1］，据此推算，中国每年新增CHD患儿15～20万例，是严重影响儿童健康的疾病之一。随着医学材料学和影像学的快速发展，CHD的介入治疗也获得了极大的推动，目前60%～70%的简单或复合CHD可通过经导管介入的方式治疗［2］，尤其是1997年Amplatzer封堵器的广泛应用，使CHD介入治疗进入了飞速发展的阶段［3］。中国CHD介入诊断治疗起步于20世纪70～80年代，目前CHD介入诊断治疗技术与国际水平相当;在室间隔缺损及伴严重肺动脉高压的左向右分流型CHD的治疗等方面处于国际领先水平;封堵器械国产化为更多CHD患儿提供了介入治疗的机会，促进了中国CHD介入治疗领域的发展［4］。

多元统计和社会网络分析是科学计量学中较为前沿的方法，通过聚类分析、多维度分析、战略坐标图和社会网络知识图谱的绘制，用可视化的方式形象地展现目标学科的结构与发展［5～7］。中国循证医学中心沈建通、李幼平等率先将可视化的研究方法引入循证医学研究［8～10］。本研究运用可视化的研究方法，建立中国CHD介入诊断治疗学科知识可视化图谱，分析相关领域研究主题的特点和趋势，比较不同时期主题结构，找出研究中心和相对薄弱的研究环节［11］，为中国CHD介入诊断治疗临床及研究工作提供相关的循证证据。

1 方法

1.1 资料来源2011年3月在中国生物医学文献数据库(CBM)以主题词:“心脏缺损，先天性”，“心脏导管插入术”进行检索。将数据导入Endnote X4软件，并利用其年代统计功能，绘制历年发文数量图谱。使用相关功能提取核心主题词，根据关键词词频和实际情况，确定核心关键词。

1.2 建立共词矩阵 通过Endnote X4软件中的search功能，进行两两关键词的检索，所命中的文献数量即为共词矩阵中的数据。对于部分过高词频的文献进行手工筛选，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的次数越多，代表这两个关键词关系越为紧密。

1.3 聚类分析 使用SPSS 17.0软件相关功能，对制作的共词矩阵进行直接转换，得到Pearson r矩阵，并在Pearson r矩阵的基础上使用主成分分析法对关键词共现矩阵进行分析，并进行正交旋转。因子个数的确定采用特征值＞1，并进行降维处理。使用SPSS 17.0软件的聚类分析功能，采用系统逐次类聚分析法中的ward's法对因子负荷矩阵进行分析，即对共词关系网络中的词与词之间的距离进行数学运算分析，将距离较近的词聚集，形成相对独立的类团，使得类团内属性、相似性最大，类团间相似性最小。

1.4 多维度分析 使用SPSS 17.0软件的Proxscal法进行二维尺度分析，得到多维度分析图谱，并结合聚类分析的结果。表现各个学术领域或学术共同体在整个学科中的位置分布。越靠近中间则表示其在学科的研究中与其他聚类关系越密切，越处于核心位置;反之，则联系越疏远，越分布于外围。

1.5 绘制战略坐标图 根据聚类分析相关结果，分别计算各个聚类的向心度(density)和密度(centrality)，绘制各个研究聚类的战略坐标图。X轴为向心度，Y轴为密度。向心度表示一个词团和其他词团之间相互联系的程度，取每个词团与其他词团共现次数的和作为该词团的向心度。密度测量词团内部词语之间的共现强度，取词团内部主题词共现次数的平均值作为该词团的密度。

在战略坐标图各个主题的向心度和密度的均值即为原点，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。

1.6 社会网络绘制 使用Ucinet 6.0软件的Netdraw功能，对核心关键词共现矩阵完成社会网络绘制，形成由核心关键词组成的共词网络图，网络内节点之间的远近可反映主题内容的亲疏关系，在该图形的结构中，排列越接近中心的结点表明在整个关系网络中越处于核心地位。此外，使用Spring Embedding聚类算法进行排列，对结点大小和连线粗细进行赋值，词频较高的结点相对较大，关系密切的核心词汇则连线较粗。

2 结果

2.1 历年发文数量统计 共命中文献1 015篇。每年发文数量的统计如图1所示，20世纪70年代末，中国CHD的介入诊断治疗研究开始起步，并有相关文献发表，主要集中在经导管CHD造影检查方面。20世纪90年代后，CHD介入诊断治疗研究得到了极大的发展，相关文献数量快速增长。在2002至2003年和2005至2006年这两个时间段分别形成了两个峰值，表明这两个时间段研究热度最高。

2.2 核心关键词词频分析 根据关键词词频和实际情况，确定核心关键词53个(表1)，中国CHD介入诊断治疗领域研究中心以治疗为主，治疗方面包括:治疗、介入治疗、治疗效果和随访研究等;封堵设备和仪器方面包括:Amplatzer封堵器、封堵术、心导管术、心电描记术、心血管造影术、放射摄影术等;相关并发症方面包括:并发症;副作用;心律失常，心性;高血压，肺性;手术后并发症等;超声技术方面包括:超声心动描记术;超声检查;超声心动描记术，经食管;超声心动图和超声心动图，多普勒，彩色等。

图1 中国CHD介入诊断治疗研究历年发文量Fig 1 Issused documents of interventional diagnosis and therapy of CHD over the years

表1 中国CHD介入诊断治疗研究核心关键词列表Tab 1 Core keywords of interventional diagnosis and therapy of CHD

表1结果还提示，外科学在核心关键词中排名第3位，同时房间隔缺损在CHD亚型中排名最前，之后分别是室间隔缺损和动脉导管未闭，与各亚型的发病率基本吻合。在封堵装置上，核心关键词中出现了Amplatzer封堵器，突显了Amplatzer封堵器在CHD介入治疗装置中的地位。

Sun等[58]研究发现，在恶唑酮和二硝基氟苯引起的过敏性耳肿胀小鼠中，喂药枇杷核提取物可以显著抑制小鼠体内组胺和肿瘤坏死因子-α含量的增加，对小鼠的过敏性皮炎有拮抗作用。在过敏性鼻炎模型中，枇杷核提取物同样可以抑制大鼠肥大细胞释放组胺，降低打喷嚏的频率[59]。Kim等[60]研究了枇杷叶提取物对小鼠过敏的作用，发现枇杷叶提取物可以降低免疫球蛋白I个E介导的皮肤过敏反应并降低肥大细胞的组胺释放的含量，此外还可以降低因佛波醇12-肉豆蔻酸酯-13-乙酸盐和钙离子载体A23187刺激产生的肿瘤坏死因子的产生。

2.3 核心关键词聚类分析 在第1次聚类完成后总共有7个聚类产生，但“外科学”只有1个关键词自成为1个聚类，实际意义不大。通过相关计算获得核心关键词聚类分析图谱(图2)。本次聚类分析共确定出6个聚类，即为CHD介入诊断治疗学科的核心研究领域。

2.4 核心关键词多维度分析 中国CHD介入诊断治疗研究核心关键词之间的联系如图3所示，由于本研究纳入的核心关键词较多，故多维度分析图谱相对较为散乱。但通过结合聚类分析的结果，仍可找出各聚类在图谱中相对集中的位置分布。中国CHD介入治疗的6个主要研究领域中，治疗，方法和设备这2个领域处于核心位置，与关键词的词频分析相一致。其余4个领域(CHD复合心律失常、并发症、超声心动图及肺动脉高压)则分布于上述2个领域外围，说明在CHD学科中处于相对边缘的位置，研究强度有待提高。

2.5 核心关键词战略坐标图分析 图4显示，战略坐标图第一象限中包括:治疗、超声心动图、方法和设备;第二象限中包括:CHD复合心律失常;第三象限中包括:肺动脉高压;第四象限中包括:并发症。

治疗、超声心动图、方法和设备3个聚类在研究关系中处于成熟和核心状态，密度最高的为治疗聚类，表明对其开展的研究最为充分;向心度最高的是方法和设备聚类，表明该聚类与其余聚类间相互关联最为密切。CHD复合心律失常聚类在研究关系中处于较边缘状态，联系较少，但该领域研究较为成熟。肺动脉高压聚类则表现为研究最为薄弱的聚类，相关研究还有待加强。并发症聚类与其余领域的研究较为紧密，但自身密度较差，虽处于核心位置，但研究尚不成熟。

2.6 核心关键词社会网络分析 图5显示，在核心关键词的网络中，治疗依然处于最核心位置，结点面积最大，并且与周围关键词联系也十分密切。第二层的核心关键词出现超声心动描记术、并发症、随访研究、心电描记术等其他领域的关键词，并且与最核心关键词治疗间的连线较粗，提示中国CHD介入诊断治疗学科的研究以治疗为核心，其余研究加以辅助，以治疗效果及预后评估最为突出。在最外围的关键词为较边缘或者新兴的研究领域，也是学者们正力求突破的领域。

图2 中国CHD介入诊断治疗研究核心关键词聚类分析图谱Fig 2 Core keywords clustering of the co-occurrence matrix of interventional diagnosis and therapy of CHD in China

图3 中国CHD介入诊断治疗研究核心关键词多维度分析图谱Fig 3 Multi-dimensional analysis of interventional diagnosis and therapy of CHD in China

图4 中国CHD介入诊断治疗研究各聚类战略坐标图Fig 4 Strategic coordinate plot of the clusters of inerventional diagnosis and therapy of CHD in China

3 讨论

20世纪60年代起，体外循环技术使得CHD患儿可以通过外科手术获得姑息性或根治性治疗，但开胸直视手术的相关风险和术后并发症在一定程度上影响患儿术后的生活质量。随着20世纪90年代末Amplatzer封堵器的推广，实现了CHD介入封堵术近期疗效好、并发症较低这一令人鼓舞的现状，因而CHD的治疗得到了飞速发展［12，13］。

通过聚类分析可以看出，中国CHD介入诊断治疗研究主要集中于6个主题，即CHD的治疗、方法和设备、超声心动图、并发症、CHD复合心律失常及肺动脉高压。

由于介入诊断治疗的特殊性，其发展在一定程度上依赖于材料学和影像学的进步。中国CHD介入诊断治疗的进步与Amplatzer封堵器及介入设备国产化、超声心动图在诊断和介入治疗中的广泛应用有着密不可分的联系［14］，故在整个学科研究中方法和设备、超声心动图分别形成了独立的研究主题。同时，作为介入诊断治疗研究的核心领域，治疗聚类独立成为一个处于核心位置的研究主题。介入治疗的并发症单独形成一个研究主题，反映了介入治疗相关并发症研究在CHD介入诊断治疗中的重要性。需要特别提出的是，CHD复合心律失常从介入治疗相关并发症研究中单列出来，作为一个独立主题出现，表示该主题在学科研究发展中处于十分重要的位置。此外，肺动脉高压作为CHD的重要并发症，受到了中国学者极大的关注［15］，单独形成一个研究主题，也是CHD介入诊断治疗国际前沿研究主题之一。

各个主题的分布在多种方法的图谱绘制上都保持着较高的一致性，治疗这一主题始终处于核心位置，并且在战略坐标图中表现出最高的密度值，表明该主题的研究已经十分成熟，并且也在临床和科研中积累了大量的经验和证据。方法与设备这一主题在多维度分析图谱上的位置与治疗主题较为接近，都处于十分核心的位置，但在战略坐标图上其体现出较治疗主题更高的向心度，反映了其与其余主题的联系最为紧密，即通过加强该主题的研究，可以在一定程度上带动其余各个主题的发展，提示介入设备和材料是推动本学科发展的一个重要因素［16，17］。其余4个主题分别围绕在这2个主题周围，形成相对边缘的聚类，这也是值得进一步加强的领域，尤其是肺动脉高压的研究。虽然中国学者在治疗肺动脉高压上取得了一定成绩，但其在整个学科的研究中还处于较边缘和不成熟的位置，还需要进一步的加强。

通过对于发文量和文献报道内容的分析发现，在中国CHD介入诊断治疗发展过程出现过2次高峰，考虑与Amplatzer封堵器引入及封堵器国产化有关［16，18］，这也显示了介入治疗学科对材料学发展的依赖，同时提示材料学的研究是CHD介入治疗的一个重要方向。虽然中国在CHD的介入治疗上取得了一定的成就，但近年来研究热度出现了下滑趋势，这与近期材料学和影像学缺乏重大突破有关。因此，在关注现有治疗研究的同时，还应该更注意材料学和影像学的发展，进一步推动该学科的总体进步。

同时，CHD介入诊断治疗核心关键词及相关社会网络分析、战略坐标图分析、聚类分析及多维度分析还可看出，CHD相关肺动脉高压、复合心律失常及治疗相关并发症等主题的研究目前尚处于相对边缘或成熟的位置，提示中国在这方面的研究相对薄弱，值得进一步加强。

3.2 本研究的局限性 由于数据收集、分析、撰写及发表需要一定的周期，故可能会造成一定程度上的信息相对滞后。此外，本研究所收集文献仅限于CBM，以期通过明确的主题词检索获得更为准确的文献，可能会遗漏一些文献。但短期增加的文献不会对学科整体造成重大的影响，本研究依然具有一定的参考价值。

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

［2］Zhang ZC(张林潮)，Wei JL.我国先天性心脏病的介入治疗进展.Journal of Minimally Invasive Medicine(微创医学)，2008，3(3):232-235

［3］Wang ZY(王志远)，Jin M.Amplatzer与国产封堵器经皮介入治疗室间隔缺损的临床应用现状.Journalof Cardiovascular＆Pulmonary Diseases(心肺血管病杂志)，2010，29(1):77-80

［4］Zhou BＲ ( 周碧蓉) ，Wang TP，Xu Y，et al. Short and intermediate-term results of transcatheter intervention therapy for congenital heart diseases. Chinese Journal of General Practitioners( 中华全科医师杂志) ，2009，8( 8) : 538-540

［5］Zhong WJ(钟伟金)，Li J.共词分析法研究(一)-共词分析的过程与方式.Journal of Intelligence(情报杂志)，2008，27(5):70-72

［6］Zhong WJ(钟伟金)，Li J.共词分析法研究(二)-类团分析.Journal of Intelligence(情报杂志)，2008，27(6):141-143

［7］Zhong WJ(钟伟金)，Li J，Yang XJ.共词分析法研究(三)-共词聚类分析法的原理与特点.Journal of Intelligence(情报杂志)，2008，27(7):118-120

［8］Shen J，Yao L，Li Y，et al.Visualization studies on evidence based medicine domain knowledge(series 1):mapping of evidence-based medicine research subjects.J Evid Based Med，2011，4(2):73-84

［9］Shen J，Yao L，Li Y，et al. Visualization studies on evidence based medicine domain knowledge ( series 2 ) : structural diagrams of author networks. J Evid Based Med，2011，4( 2) :85-95

［10］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

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

［12］Zhou AQ(周爱卿).小儿心血管疾病介入治疗的进展-我国小儿先天性心脏病介入治疗的历史回顾、现状和展望.Chinese Journal of Practical Pediatrics(中国实用儿科杂志)，2007，22(2):81-85

［13］Zhou AQ ( 周爱卿) ， Jiang SL. A guideline of catheter interventional therapy for congenital heart diseases. Chin J Pediatr( 中华儿科杂志) ，2004，42( 3) : 234-239

［14］Zhu Q ( 朱琦) ， Wang Y， Hua YM. Evaluation of echocardiography in occlusion of ventricular septal defect.Chinese Journal of Medical Imaging ( 中国医学影像技术) ，2005，21( 8) : 1213-1215

［15］Shen GZ(申国璋)，Shen XQ.Treatment of congenital heart diseases with pulmonary arterial hypertension.Advances in Cardiovascular Diseases(心血管病学进展)，2006，27(4):495-498

［16］Chen GL(陈关良)，Li XM，Wang W，et al.国产与进口封堵器介入治疗先天性心脏病疗效比较.South China Journal of Cardiovascular Disease(岭南心血管病杂志)，2005，11(S):303

［17］Li SJ( 李世杰) ，Kong XQ，Shen YH，et al. Hemocompatibility of biomaterial designed for the closure of congenital heart defects covalently coated by chitosan /heparin: an evaluation in vitro. Acta Universitatis Medicinalis Nanjing( 南京医科大学学报: 自然科学版) ，2007， 27( 6) : 579-582

［18］Chen MW(陈 名 武)，Zhou AQ，Li F，et al.Animal experimental research of the en dothelialization of home-made atrial septal defect occluder device.Journal of Interventional Radiology(介入放射学杂志)，2003，12(5):365-368