全膝关节置换术后血栓形成的数据挖掘及聚类分析

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全膝关节置换术(Total Knee Arthroplasty，TKA)是治疗晚期膝关节骨性关节炎等疾病的外科手术之一[1]，其并发症包括出血、伤口并发症、血栓栓塞性疾病、神经缺陷等[2]。其中，静脉血栓栓塞(Venous Thromboembolism，VTE)包括深静脉血栓形成(Deep Vein Thrombosis，DVT)和肺栓塞(Pulmonary Embolism，PE)，是TKA术后主要的、可能致命的并发症[3-4]。研究表明，TKA术后患者VTE的发生率约为17%-53%[5]。因此如何早期预防术后血栓的形成和降低危险因素对血栓形成的影响，以减轻患者痛苦、降低死亡率，已成为当前急需解决的问题。

目前美国骨科外科医师协会(American Academy of Orthopaedic Surgeons，AAOS)和美国胸科医师学会(American College of Chest Physicians，ACCP)对预防血栓栓塞并发症的建议是化学治疗药物和机械预防相结合[6]。传统预防TKA术后血栓形成的机械方法或药物包括：间歇性气动压缩装置(Intermittent Pneumatic Compression Devices，IPCD)、阿司匹林、华法林、依诺肝素等[7-9]。由于这些方法或药物存在不足之处，因此新的方法和药物不断出现。如利伐沙班、阿哌沙班等口服活性因子Xa抑制剂能够更好地预防TKA术后出现的VTE[4,10]；血栓预防性经皮神经电刺激(Transcutaneous Electrical Nerve Stimulation，TENS)能够有效预防静脉瘀滞和血液高凝状态，对术后早期预防VTE有显著作用[8]。除了对早期血栓形成的预防方法进行研究外，还有部分学者致力于找出全膝关节置换术中影响血栓形成的影响因素。如Song K等人[11]发现代谢综合征(Metabolic Syndrome，MS)会增加TKA术后全身和症状性DVT的风险。除此之外，气动止血带的使用也被认为是症状性血栓栓塞最重要的危险因素之一，使用止血带进行TKA后DVT的发生率高达72%-84%[12]。

目前对全膝关节置换术术后血栓栓塞的预防尚未达成共识，不同的研究之间仍存在一定的差异，其发生机制和影响因素也尚无确切的结论[13-14]。文献计量学是客观衡量学术出版物影响的关键方法之一[15]，可衡量科学出版物在特定主题或研究领域内研究的趋势和热点[16]。共词分析是文献计量学研究使用的方法之一，它是指当两个专业术语出现在同一篇文章中时，他们之间可能存在一定的内部联系。两个术语同时出现的频率越高，证明二者之间的关系越密切。根据这个规律，应用聚类分析等统计学方法对研究领域中的关键词进行分类，能够找出该领域的研究重点和结构[16]。Cheng 和 Church提出的双聚类算法，可同时聚类矩阵的行和列[17-18]，能够保存原始数据、发现研究对象之间的潜在关系和更直观地展示该领域的研究热点。

本文通过对TKA和血栓形成之间关系的外部特征和内容模式进行全面分析，探寻该领域的研究历史、现状及发展趋势；利用文献计量学方法(共词双聚类分析)识别全膝关节置换术与血栓形成之间关联的研究热点，观察其年度趋势以及地区语言、活跃期刊等的分布；探讨引起全膝关节置换术术后血栓形成的影响因素、预防术后血栓形成的方式方法等，为今后相关的研究提供参考。

1 方法

1.1 数据采集

为了获取同时包含TKA和血栓的信息来源，本文以PubMed数据库进行数据检索，基于MeSH主题词找出主题词与文章一一对应的关系，进行共词聚类分析[16]。本文使用PubMed进行无语种和出版日期限制的Advanced检索。为了确保检索的信息完整且准确，检索式由血栓的多个英文同义词(同义词之间由“OR”连接)与全膝关节置换术的多个英文同义词(与关键词血栓由“AND”连接)组成，经过对多个检索式的筛选，最终选择的检索式为：#1((thrombus OR thrombosis OR thromboses OR "blood clot" OR "blood clots" OR "Venous thromboembolism"))AND ("total knee replacement" OR TKA OR "total knee arthroplasty")。检索时间为2018年9月6日。

AAS被用于多种个人护理产品的配方。N-椰油酰甘氨酸钾被发现对皮肤温和并用于面部清洁，以除去污泥和彩妆。N-酰基-L-谷氨酸有两个羧基，因而水溶性更佳。在这些AAS中，基于C12脂肪酸的AAS被广泛用于面部清洁，以清除污泥和彩妆。具有C18链的AAS可被用作护肤品中的乳化剂。N-月桂酰基丙氨酸盐已知能制造出对皮肤无刺激性的膏状泡沫，因此可用来配制婴儿护理产品。用在牙膏中的基于N-月桂酰的AAS具有与肥皂类似的良好去垢能力，以及很强的酶抑制功效（enzyme-inhibiting efficacy）[102]。

1.2 数据提取

为了获取TKA与血栓形成的联系，需对包涵两个要素的文章内容进行挖掘，从中提取具有概括性和代表性的内容。本文使用BICOMB2.0对所有文章的“主要主题词+副主题词”进行提取、统计，使用H指数法选取前28个频次≥29次的高频主题词[19]；然后以来源文献作为行、高频主题词作为列，生成二进制词篇矩阵输出。词篇矩阵是一种二值(0，1)矩阵，以主题词在文章中出现为1值，不出现为0值，可以展示全部高频主题词及与之一一对应的来源文章的分布。

聚类1为“对于全膝关节置换术导致静脉血栓等术后并发症的病因研究”。如文献[28]的结果显示，在全膝关节置换术中使用止血带增加了远端深静脉血栓形成的风险。

平面上每对山峰之间的距离表示它们的群集相对相似性。图1中山峰1与山峰2平面距离较大，山峰0与山峰3平面距离较大，即群集1与群集2的相对相似性较低，群集0与群集3的相对相似性较低。

1.3 数据处理与分析

1.3.1 双聚类及结果展示

为了更形象地展示聚类结果，我们使用gCLUTO1.0进行双聚类分析[20]。双聚类是对原始数据按行和列组成，进行拆分组合的聚类方法，不受数据原始排序的影响，聚类的结果更加精确，据此确定高频主题词与源文献之间的关系[21]。利用上述词篇矩阵，根据适合于双聚类分析的参数设置gCLUTO中的双聚类参数。聚类方法选择“重复二分法”，相似函数为余弦，聚类准则函数为I2。为了区分最佳数量的聚类，使用不同数量的聚类再次执行2个聚类[22]。取各类之间分组界限清晰、每一类内部结构完整、聚类效果最好的一组，通过山峰可视化图(Alpine)和矩阵可视化图(Matrix)对主题词和文章进行高频和高频双焦点结果的双向可视化[23]。通过这些直观形象的聚类分析结果可反映出这些词之间的亲疏关系。最后将这些主题词重新组合起来，可以反映出这些词所代表的学科和主题的结构，借助高频主题词与各组代表性论文内容之间的语义关系，获得TKA与血栓形成研究活动的热点。

1.3.2 绘制战略坐标

从双聚类结果山峰图的整体效果来看，聚类结果较为理想。因为每个独立的群集应该覆盖至少30种出版物，并且在高山可视化中不应该存在三重峰[16]，因此将高频主题词划分为4个群集。高频主题词与全膝关节置换术文献PubMed唯一标识符PMIDs的双聚类可通过可视化矩阵呈现，28个高频主题词被聚类成4个群集。深入阅读每个群集的代表性文章有助于确定和总结每个群集的主题。血栓与全膝关节置换术文献的主题主要被分为：全膝关节置换术中溶栓药(氨甲环酸、抗纤维蛋白溶解剂)对于术后出血及失血等情况的防控、全膝关节置换术导致如静脉血栓等术后并发症的病因、全膝关节置换术中静脉血栓等术后并发症的防控方法、应用抗凝药与溶栓药防控与治疗全膝关节置换术后的血栓形成4个方向。

共词矩阵包含了原始数据相似度信息的矩阵，可用于数据分析。利用高频词的共词矩阵，本文使用战略图进一步分析TKA与血栓形成的联系。首先，使用BICOMB2.0生成以高频主题词为行、与其关联的高频主题词为列的28*28共词矩阵；然后使用Excel将gCLUTO的聚类信息导入共词矩阵，计算类内链接平均值和类间链接平均值，再分别计算向心度和密度。在战略图中，X轴被设定为向心度，表示该聚类与外部类别相互作用的强度。研究发现，与其他类别相关的一个类别的数量越大，强度越大，其作用往往在研究过程中更为重要[24]。一个类别的向心度是通过该类别的高频词与其他类别的高频词之间的联系强度计算的。Y轴代表密度，表示给定类别内部完整性的强度[25]。类别的密度通过类别中的平均链接计算。

虽然很多互联网企业建立了员工绩效考核体系，但并没有一贯地坚持下去，这主要是由于公司高层对其不够重视。很多互联网企业的大多数部门负责人表面上很重视、支持考核，但实际上，他们总是借故工作繁忙而没有把绩效考评放在心上。很多时候，直到考核周期快结束时，部门负责人才匆忙地根据一些主观印象给员工打分。

最后根据上述计算结果绘制战略坐标。首先，绘制包含X轴和Y轴的四象限二维坐标；其次，根据计算出的各类别向心度和密度，将gCLUTO2.0聚类的各个类别分配到这4个象限中，绘制出包含所有类别的二维战略坐标；最后，通过进一步分析战略坐标4个象限的坐标分布，得出TKA和血栓研究中的热点问题和发展趋势。

基于以上检索策略，从PubMed中共检索到1 290篇文献。根据文章标题及摘要所显示的内容，对文章进行二次筛选。其中，纳入标准为：研究内容包含具体TKA手术操作，术后并发症检查指标包含血栓形成；排除标准为：术后检查指标中排除了血栓形成，研究如何对患者进行术前评估而不涉及手术操作，主要研究术后死亡率而缺乏对并发症的记录，与手术操作无关的其他项目研究，被撤回的文章。最终，删除了251篇文章，剩余1 039篇文献，并按照Most Recent方式进行排序，以xml文件格式保存。

2 结果分析

2.1 血栓与TKA的研究热点及聚类分析

根据检索策略和收录标准，本文共计收录文献1 039篇，其中第一篇文献发表于1976年[26]。从1976年至2018年9月6日，PubMed数据库收录的血栓与全膝关节置换术的文献中共有840个主要主题词，累计出现频次4 163次。最终，出现频次≥29次的28个主题词被定义为高频主题词，累计出现频次为2 105次(表1)。

对不同数目的聚类进行双聚类后，用高山可视化和矩阵可视化显示“高频主题词-来源文献”矩阵的双聚类结果。当这些高频主题词被分成4个群集时，每个群集中的高山可视化图如图1所示。高山可视化的目的是在视觉上帮助用户理解高维数据集的内容和聚类的效果。在图1中，每个群集被表示为由群集数标记的3D地形中的山峰，山峰在平面上的位置、体积、高度和颜色被用于描绘相关群集的信息。

表1 PubMed收录的血栓与全膝关节置换术文献中的高频主题词

图1 高频主题词和血栓与全膝关节置换术

各地开展试点工作，应包括自然文明、用水文明、管理文明以及文化文明四个方面的建设内容；其指标体系应以地区自然、人文、经济社会禀赋条件为基础进行设计，并开展水生态文明评价。结合未来区域发展目标，提出符合区域特性的水生态文明建设原则，设计区域水生态文明建设总体方案，以关键技术作为支撑开展区域水生态文明建设工作。

每个山峰的高度与群集的内部相似性成正比。图1中山峰0的高度最高，即群集0的内部相似性最强。

山峰的体积与包含在群集内的高频主题词的数量成正比。图1中山峰0的体积最大，即群集0所包含的高频主题词最多。

本文共收录血栓与全膝关节置换术的相关文献1 039篇。1976-2009年期间，文献数量从1篇增加到55篇；2010-2012年期间，文献数量逐年下降；2013-2018年期间，文献数量呈快速增长趋势，从2013年的27篇逐渐增加到2018年的104篇。

山峰的颜色代表群集对象的内部标准偏差：红色代表内部标准偏差小，蓝色代表内部标准偏差大。图1中山峰0与山峰2红色较深，山峰1与山峰3几乎不见红色部分，说明群集0与群集2的内部标准偏差小而群集1与群集3的内部标准偏差大。

冻干重组脑利钠肽用法：采取连续静脉滴注24小时的给药方式，本品首先以1.5 μg/kg静脉冲击后，以0.0075 μg/kg/min的速度连续静脉滴注。

2.2 战略坐标

通过对高频主题词共词矩阵的整理，可将高频主题词分为4类(图2)。其中，“0类”为全膝关节置换术中溶栓药(氨甲环酸、抗纤维蛋白溶解剂)对于术后出血及失血等情况的防控，“1类”为全膝关节置换术导致如静脉血栓等术后并发症的病因，“2类”为全膝关节置换术中静脉血栓等术后并发症的防控方法，“3类”为应用抗凝药与溶栓药防控与治疗全膝关节置换术后的血栓形成。

图2 全膝关节置换术文献的高频主题词类别

为了对全膝关节置换术与血栓形成的联系进行分析，本文制作了战略坐标图(图3)。

图3 4类高频主题词的战略坐标图

图中的X轴代表向心度，表示相互影响的强度，通过该类别的高频主题词与其他类别的高频主题词间的联系强度计算得出；Y轴代表密度，表示给定类别内部完整性的强度，类别的密度通过类别中的平均链接计算。由图3可知，类别2位于第4象限，代表类别2的重要性强，而成熟度不高；类别1位于第一象限，代表类别1 的重要性强且研究成熟；类别0与类别3位于第三象限，代表类别0与类别3的重要性较低且研究不成熟。综上所述，类别2 中的高频主题词可以成为未来研究的重要方向之一。

2.3 文献数量的年代分布

远离口岸城市的边远地区，情况更糟。1932年甘肃省会兰州，“所设学校计有甘肃学院一所，省立第一师范、女子师范各一所，省立第一中学及农业学校共二所，省立工艺学校、女子职业学校各一所，公私立小学校共三十余所。此外复有回民自办之清真学校二所。除小学生外，仅千余名而已。程度均甚低，不能与口岸地区相比。女子师范生不及百名，以兰州人口十余万之众，妇女居其半数，入学受教育者乃如此寥寥，可知甘省女子教育更属落伍中之落伍者。此省会区域，其教育情况尚不逮内省之县城，则其外县乡村更无论矣”。[27]

2.4 最活跃期刊

1976年到2018年，共有289种期刊的文献涉及血栓与全膝关节置换术这一领域。根据布拉德福定律，其中最活跃的期刊有20种，共发表文献522篇，占全部文献的50.24%。

关于20种血栓和全膝关节置换术研究领域最活跃的核心期刊及其发表的相关文献数量的统计分析结果见表2。

表2 20种血栓和全膝关节置换术研究领域的最活跃核心期刊

3 讨论

在近代人工髋关节成功应用于病人的背景下，人工全膝关节置换术得到了迅猛发展，但多种并发症不断发生，引起了学术界越来越广泛的关注。

完善的中国商法体系并不能止于商事通则的制定，法典化的系统编纂是商法最高形态的形式理性，商事法律汇编仅是将我国的商事单行法模式过渡到商法典模式的中间路径，一旦我国通过商事法律汇编形成较为系统的商事法律框架体系，社会商业伦理秩序趋于稳定，我国仍然应当制定商法典。通过保障基本权利的民法典和规范商业秩序的商法典的相互作用，实现社会关系和经济活动的长远发展。

本文利用文献计量方法发现了4个研究热点。分析结果显示，血栓与全膝关节置换术这一主题的文献数量由2013年的27篇逐渐增加到2018年的104篇，说明这一领域的相关研究正引起越来越广泛地关注。发表文献涉及血栓与全膝关节置换术这一领域的期刊共有289种，根据布拉德福定律，最活跃的有20种，其中The Journal of arthroplasty发表的文章最多。

3.1 研究热点

目前就全膝关节置换术术后血栓栓塞的预防尚未达成共识，不同的研究之间存在着一定的差异。本文获得了28个主要的MeSH热门术语，利用双聚类分析法将这28个术语聚集成4个簇，然后将每个聚类作为一个热门话题，包括“全膝关节置换术中溶栓药(氨甲环酸、抗纤维蛋白溶解剂)对于术后出血及失血等情况的防控”(聚类0)、“全膝关节置换术导致如静脉血栓等术后并发症的病因”(聚类1)、“全膝关节置换术中静脉血栓等术后并发症的防控方法”(聚类2)、“应用抗凝药与溶栓药防控与治疗全膝关节置换术后的血栓形成”(聚类3)。

聚类0为“全膝关节置换术中溶栓药(氨甲环酸、抗纤维蛋白溶解剂)对于术后出血及失血等情况的防控”。如文献[27]通过Meta分析氨甲环酸在减少全膝关节置换术后及术中出血量方面的有效性和安全性的结果显示，对于接受全膝关节置换术的患者使用氨甲环酸减少失血是有效且安全的。

于是我们发现了自己的窘境：现在常常忧虑的不是知道得太少，而是知道得太多。各种信息太多了，什么网络小报广播电视杂志书籍——连风里都是各种各样的声音。我们的视听已经被严重堵塞，五官负担大大超载。这一切已经影响到我们的思考和判断，因为各种参照实在太多了。

另外，还统计了所有文献的高频主题词、作者、期刊的分布情况，以及TKA与血栓关系这一研究领域的研究热点区域和活跃期刊，以了解其时间和空间分布的研究发展趋势。

聚类2为“全膝关节置换术所引发的静脉血栓等术后并发症防控方法的探究”。全膝关节置换术伴感染、血栓、肺栓塞、腓总神经损伤等并发症，其中患者静脉血栓栓塞的发生率约为17%-53%[5]。目前，研究人员正试图通过研究全膝关节置换术中时间因素与风险因素对手术结果的影响，以确定相应并发症的防控方法。目前已发现的相关的时间因素包括止血带的施放时间[29]、相关抗凝药物注射时间[30]、术后并发症的发生时间等，相关的风险因素包括患者是否患有癌症[31]、是否患有类风湿性关节炎和弥漫性结缔组织病等疾病[32]、术中是否应用骨水泥固定[33]和抗凝药物使用的风险等。

句式复杂也是本文的一个语言特点.英语中的各类从句看似简单,但在实际运用中往往并不是很好识别。比如关系从句,状语从句,名词性从句,独立主格结构等等,所有句式交杂在一起能够灵活运用就更不容易。一来我们要能够通过大量阅读来提高语感,辨识出是何种句型,二来能够模仿作者的句式来进行写作,提高自身的写作能力才是最终目的。请看下列例句：

聚类3为“应用抗凝药与溶栓药防控与治疗全膝关节置换术后的血栓形成”。如文献[34]通过随机临床遗传信息学试验(Genetic Informatics Trial，GIFT)确定基因型引导剂量是否可提高华法林使用的安全性，结果显示基因型引导的华法林给药在该类手术中降低了大出血和静脉血栓栓塞或死亡的综合风险。

通过对高频率MeSH术语的分布及对上述4个研究热点的内在联系进行解读发现，研究人员已经基本确定全膝关节置换术导致静脉血栓等术后并发症的病因，并且分析了不同溶栓药与抗凝药的应用对静脉血栓及出血预防的影响。由于相关因素过于复杂，无法构建有效的预测防控模型，很难确定一套有效的并发症防控方法。

方法：取艾叶50克，放入沸水中煎煮约15分钟，待水温稍低后，就可以把脚放入药液浸泡，每次浸泡 15～20分钟，水凉后可加入热水。

3.2 战略坐标图分析

根据聚类结果绘制的战略坐标图，本文最重要的发现是“全膝关节置换术中静脉血栓等术后并发症的防控方法”这一聚类处于战略坐标图的第四象限。该象限的聚类具有向心度较高、密度较低的特点，说明全膝关节置换术所引发的静脉血栓等术后并发症的防控方法一直是临床上面临的重要问题由于患者的身体状况不尽相同，多种手术器械无科学严谨的使用标准，各种抗凝药物应用效果难以分析等复杂的相关因素，研究人员尚未能确定有效的防控方法。新兴的人工智能技术可以进行机器学习，模拟人脑的工作方式，并拥有大数据处理能力。如果将其应用于医疗领域，利用其强大的数据分析能力，这个问题或许能在未来通过建立模型加以解决。通过对各种数据的分析，预测出患者发生血栓的概率，及时给予相应治疗，避免血栓的发生，有助于精准医疗策略的实现，为患者提供更加优质的服务。

其次，“全膝关节置换术导致静脉血栓等术后并发症的病因的研究”这一聚类位于战略坐标图的第二象限。该象限的聚类具有向心度较低、密度较高的特点，说明全膝关节置换术导致静脉血栓等术后并发症病因的研究比较普遍，并非重点研究目标。

最后，“全膝关节置换术中溶栓药(氨甲环酸、抗纤维蛋白溶解剂)对于术后出血及失血等情况的影响”和“应用抗凝药与溶栓药防控与治疗全膝关节置换术后的血栓形成”这两个聚类位于战略坐标图的第三象限。该象限的聚类具有向心度和密度都较低的特点，说明这两个聚类并未处于研究的核心地位，相关的研究也不多。

3.3 局限性

本文仍存在一定的局限性。首先，仅应用PubMed数据库获得的资料进行文本计量学研究可能不够全面，不能获得真正的临床数据用于调查研究。假如能够访问如MIMIC数据库等临床数据库，则可以进行质量更好的更多研究；其次应用的文本挖掘技术中只使用了H指数算法，未来可通过更换归类方式或综合应用多种归类方式确定高频主题词以减小偏差。虽然共词双聚类是识别一个字段热点的一种非常有用的方法，但本文的结果也可能受到使用MeSH术语索引文档的准确性及MeSH术语的时间等因素的影响。

今年，在第七届济南国际双年展上《欧美亚十国摄影组织主席作品联展》展出了来自希腊、孟加拉、阿根廷、美国、塞尔维亚、新加坡、捷克、斯洛文尼亚、巴基斯坦、土耳其和中国的摄影大家的作品，他们分别是各自国家摄影组织的主席，也是坚定的国际摄影事业发展的促进者。他们的作品，不仅集合了风景、纪实、肖像、观念等众多摄影形式，还从诸多方面体现出对摄影的思考与拓展，其中有实验探索，有对话融合，也有碰撞对立。但是，这些来自不同地域和文化背景下不同年龄段的摄影师们，却用摄影独有的艺术形式，呈现出缤纷的世界与美好的生活，恰到好处地体现出自己的独立思考与表达。

4 结语

本文通过时间跨度较长的文献计量学和共词双聚类的内容分析，共发现了人工全膝关节置换术相关领域的4类研究热点。本文最主要的发现是人工全膝关节置换术中静脉血栓等并发症的防控已经成为临床上面临的重要问题。鉴于血栓等并发症与诸多影响因素之间复杂的关系，如果利用人工智能技术建立模型并借之以预测血栓的发生，可能是医学潜在的发展方向。未来的医学研究可以从此方向开展，以进行更深层次的研究。