基于CiteSpace的舌诊客观化研究领域科学知识图谱与可视化分析＊

王东军，朱青青，余静寅，钟慧慧，孙 璇，关媛媛，王泓午＊＊

（1. 天津中医药大学健康科学与工程学院 天津 301617；2. 北京中医药大学东方学院 廊坊 065000）

舌诊是中医学中具有特色诊断的方法，舌诊在中医辨证诊疗中具有重要的作用。舌诊是通过观察人体舌象变化诊察疾病的传统诊疗手段。随着互联网、计算机等技术的发展，中医舌诊的客观化研究取得了较大成绩。舌象客观化是在传统中医舌诊理论的指导下，通过图像识别技术开展研究。舌诊客观化研究主要依赖图像识别技术，将标准化收集的舌象经过图像校正、图像去噪、舌象分割等预处理，通过对舌质、舌苔颜色和形态特征分析总结[1]。在研究大量舌诊数据的基础上，模拟临床诊疗过程[2]，利用“舌诊”客观辅助诊疗技术采集客观数据，为疾病诊疗提供客观基础[3]。将信息、知识等抽象数据以直观可视的形式呈现出来有利于数据分析、知识发现、规律探索[4]。近年来科学知识图谱——科学计量学的新方法在我国发展迅速。科学知识图谱以知识域为对象，显示科学知识的发展进程与结构关系的一种图像，呈现知识单元或知识群之间网络、结构、演化或衍生等隐含的复杂关系[5]。CiteSpaceⅡ软件是新一代信息可视化工具，通过绘制相关研究领域的知识图谱，展示发展动向与趋势，呈现研究前沿领域的热点和发展历程[6]。应用科学计量可视化方法进行舌诊客观化研究的文献尚不多见，因此应用CiteSpace 归纳中医舌诊客观化研究热点和前沿十分必要。本文通过检索中国知网（CNKI）近20年中医舌诊客观化研究领域相关文献，应用CiteSpace 软件V5.7R1版本的共现分析功能，对中医舌诊客观化研究领域的有关文献的作者、研究机构、关键词进行合作网络共现分析，总结该研究领域近20年的现状、趋势、热点前沿。本研究内容依托国家科技部“十三五”国家重点研发计划中医药现代化研究重点专项（2017YFC1703305）：中医舌象诊断规范与标准研究及应用，通过应用CiteSpace 软件分析中医舌诊客观化研究现状及发展规律，为中医舌象诊断规范与标准研究奠定基础。

图1 舌客观化研究发表文献时间分布

1 资料与方法

1.1 文献检索及策略

检索条件：发表时间between（2001-01-01，2019-12-31）并且（（（主题= 舌诊或者题名= 舌诊或者v_subject=中英文扩展（舌诊）或者title=中英文扩展（舌诊））或者（主题= 舌象或者题名= 舌象或者v_subject=中英文扩展（舌象）或者title=中英文扩展（舌象）））并且（主题=客观化或者题名=客观化或者v_subject=中英文扩展（客观化）或者title=中英文扩展（客观化）））（模糊匹配）。文献类型为期刊、学位论文、会议论文。检索到文献总数：457 篇。人工检索去重后，得到有效文献407篇。

1.2 研究方法

统计发表文献数量、作者、研究机构等，应用CiteSpace 软件5.7 对发文作者、研究机构、关键词进行可视化分析。将上述文献以refworks 格式导出，规范为CiteSpace 软件可以识别的“download_”格式，导入CiteSpace5.7软件中，将文献进行研究机构、作者、关键词共现及聚类分析。软件参数设置：Time Slicing 模块下，设置时间跨度为2001年-2019年，时间分区以1年为1 个单位；设置“Title”“Abstract”“Author Keywords”。将节点类型（Node Type）设置为“Keywords”；对象间的连接强度（Link Strength）选择“Cosine”，范围（Scope）选择“With Slices”；数据删选标准（Selection Criteria）设置“TopN”分别为50，筛选出每1年中出现频率最高的前50 名关键词；g-index（k= 25，LRF = 3.0，LBY = 8，e=2.0）。修剪选项（Pruning）：关键路径（Pathfinder）。选择对数似然比（Log-likelihood ratio，LLR）算法、浅语义索引（Latent Semantic Idexing，LSI）算法对关键词进行聚类分析并标记聚类标签。

2 结果

2.1 发表文献时间及主题分布

以每1年为1 个时间区间，分析2001年-2019年的相关文献发表情况，近20年中国知网关于舌诊客观化研究领域刊载相关文献407 篇，整体上呈波浪式上升趋势，2003-2006年、2008年-2010年发文数量快速增长，特别是2009年载文数量最多（图1）。主要研究主题包括中医舌诊、舌诊客观化、中医舌象、中医诊断、图像分割、图像处理、特征提取、冠心病、颜色特征、中医证型、慢性乙型肝炎等热点内容（图2）。

2.2 高频作者合作网络分析

分析纳入文献可知，近20年发表过该研究领域相关文献的作者共437 人，发文量前20 的作者中，发文30篇的王忆勤是发文量最高的作者（表1）。由此可计算该研究领域的核心作者人数。核心作者最低发文量N= 0.749 ×ηmax1/2（ηmax 即最高产作者的发文量）[7]，ηmax=30，可得N≈4。核心作者共39人，占所有发文人数的8.92%。根据赖普斯定律，核心作者的发文量应占文献总数的一半，故该研究领域尚未形成核心作者团队。高产作者合作网络形成以许家佗、陆小左、沈兰荪、吴劲松为代表的4个较大的研究团队（图3）。

2.3 研究机构合作网络分析

应用CiteSpace 软件绘制“中医舌诊客观化”研究机构合作图谱（图4），图中每个同心圆环的大小代表机构的发文量，圆环越大说明发文数量越多。节点之间的连线粗细代表不同机构之间的合作强度。其网络密度为0.0072，包含208个节点，155条连线，呈现该研究领域的机构合作态势。高产机构发文量前20 中上海中医药大学发文数量最多，发文62 篇，为最高产的研究机构（表2）。由高产机构发文量前10空间分布可知，该领域研究机构主要分布在上海、天津、北京、广东等东部沿海地区；中、西部地区研究机构分布不足。中心性是测度节点在网络中的重要性的一个指标，用来发现和衡量文献的重要性，并用紫色圈进行标注[8]。上海中医药大学对该领域研究开展较早，且长期处于学术领先地位。上海中医药大学、天津中医药大学、上海中医药大学附属曙光医院、北京工业大学等研究机构发文数量较多。高产机构中心性偏低，在学术领域内还缺乏较强的影响力。图4可见该领域研究机构整体上分布较分散，主要形成了以上海中医药大学、天津中医药大学为中心的2 个较大的合作网络，在研究机构网络中发挥重要的“桥梁”作用，是连接华东、华北、华南地区研究“阵地”的关键节点。

图2 中国知网所载文献主题（前20）分布

表1 发文量前20作者情况表

2.4 载文期刊情况分析

图3 高产作者共现网络分析

纳入的文献中有234 篇为期刊论文，其中发表在核心期刊中的论文有184篇（78.6%），发表在非核心期刊的论文有50 篇（21.4%）。其中载文量最多的期刊为《中华中医药杂志》，累计发文14 篇，占纳入期刊文献总数的5.98%。根据普赖斯定律，本文核心期刊最低文献量m== 2.802，取整数为3，载文量3篇以上的期刊共计28 本，2001年-2019年累计刊载中医舌诊客观化研究领域文献147 篇，占期刊文献总量的62.8%＞50%，符合普赖斯定律的要求。表明该研究领域核心期刊已经形成。中医舌诊客观化研究领域刊文量在前20期刊情况（表3）。

图4 研究机构合作网络共现图谱

表2 研究机构前10分布情况表

表3 中医舌诊客观化研究文献刊载期刊前20统计表

2.5 关键词共现与聚类分析

关键词反映该文献的主要研究内容和热点，通过对科学文献中的关键词进行聚类分析，总结近20年来该研究领域的发展历程、研究方向、研究热点。应用CiteSpace 软件对文献中的关键词进行提取，并绘制关键词共现网络。共现次数为关键词出现的次数，通过高频关键词呈现该领域的研究热点[9]。中介中心性高的节点往往位于连接2 个不同聚类的路径上，用来确定群体的算法就是利用这个特点来区分网络中的聚类[10]。该领域研究文献的关键词共现知识图谱（图5），图谱包含451 个节点，1019 条连线，其网络密度为0.01。共计451 个关键词，统计频次前20 关键词和中心性（表4）。由表4可见舌诊、舌象、舌诊客观化、客观化研究、图像分割等为出现频率较高的关键词。中心性强的关键词，出现的频率多较高。由图5 可见该研究领域起到“桥梁”作用的关键词（中心性＞0.1）有5个，如“舌诊”节点出现频次最高（130 次），中心性最高（0.71）；“舌象”节点出现64次，其中心性为0.35；“客观化”频次为62，其中心性为0.25；“舌诊客观化”频次为54，其中心性为0.36；“客观化研究”频次为16，其中心性为0.17。在关键词共现网络视图（图5）的基础上，进行关键词聚类分析，采用对数似然比（LLR）算法对聚类进行标记，可以更清晰地展示该研究领域的载文热点（图6、表5）。聚类模块值（Modularity）Q值=0.6939，Q≥0.5 聚类结构显著；聚类平均轮廓值（Silhouette）S值= 0.5748，S值＞0.5，聚类结果合理；表明该图谱能较好地反映文献的研究热点。该研究领域关键词聚类分析形成14 个较为合理的聚类（S值均＞0.7）：#0 舌诊、#1 舌诊客观化、#2 客观化、#3 舌象、#4 流行病学、#5 客观化研究、#6 中医、#7 慢性乙型肝炎、#8 齿痕、#9小波变换、#10 体质、#11 显色性、#13 图象分割、#14 信息分析系统。应用浅语义索引（LSI 算法）对关键词聚类进行标注（图7），并总结其主要研究方向：#0基于近红外光谱的舌诊疾病识别的研究、#1 中医舌象分析仪的实用化研究、#2 慢性乙型重型肝炎阳毒内盛证色诊客观化研究、#3 冠心病患者中医证型、舌象与冠脉造影结果相关性的研究、#4 原发性高血压病中医舌象与证候的相关性研究、#5 中医病证智能化诊断与分类研究进展、#6 人体舌苔的反射光谱特征分析、#7 慢性乙型肝炎舌诊客观化临床观察、#8 舌诊中若干图像分析关键技术的研究、#9 舌象信息的采集处理及模式识别、#10 子宫肌瘤患者舌苔脱落细胞成熟度与体质的相关性研究、#11 舌象信息客观化研究中光源选择初探、#13 彩色图象分割及其在中医舌图象处理中的应用、#14 应用舌诊综合信息分析系统对原发性肝癌舌质颜色的定量分析。将关键词聚类共现知识图谱转换为Time Line 聚类时间线图（图8）和Time Zone 时区演化图（图9），并检测突现词（Citation Burst）（图10），可清晰地发现近年来该领域的研究热点、前沿内容。

图5 中医舌诊客观化研究领域关键词共现网络视图

图6 中医舌诊客观化研究文献关键词聚类（LLR算法）视图

表4 舌诊客观化研究文献关键词前20分布情况表

表5 舌诊客观化研究文献关键词聚类分析

图7 中医舌诊客观化研究文献关键词聚类（LSI算法）视图

图8 中医舌诊客观化研究文献关键词聚类（#0-8）Time Line时间线图

图9 中医舌诊客观化研究文献关键词聚类Time Zone时区演化图

图10 中医舌诊客观化研究关键词（TOP20）突现图

3 结果

3.1 中医舌诊客观化研究时间、空间分布

近年来中国知网刊载中医舌诊客观化研究领域文献呈上升趋势，2003年-2006年、2008年-2010年发文数量快速增长，特别是2009年载文数量最多。该领域研究主题主要包括中医舌诊、舌诊客观化、中医舌象、中医诊断、图像分割、图像处理、颜色空间、特征提取、冠心病、颜色特征、中医证型、慢性乙型肝炎等热点内容。该研究领域核心期刊已经形成。相关文献的作者共437人，核心作者的整体发文数量不足，该研究领域尚未形成核心作者团队。高产作者其网络密度较低，作者分布较分散，初步形成了形成以许家佗、陆小左、沈兰荪、吴劲松为代表的四个较大的研究团队。上海中医药大学在该研究领域长期保持领先地位。研究机构主要分布在东部沿海地区；中、西部地区研究机构分布不足，这可能与地区间科技发展水平不均衡有关。

3.2 中医舌诊客观化研究热点与前沿分析

通过对关键词进行突变分析，突变强度最高的关键词为舌诊客观化（3.7655），其他突变强度较高的关键词有颜色分析、中轴变换、模式识别、图像分割、图像分析技术、慢性乙型肝炎、中医现代化、原发性肝癌、定量分析、舌诊专家系统等。2003年-2005年数字舌图、彩色校正、彩色纹理分割、图像分割技术、中轴变换、原发性肝癌等内容研究热度较高；2006年-2007年层次分析法、舌象采集、舌诊专家系统、心脑血管病、定量分析、纹理分析、颜色分析、中医药现代化、神经网络等为研究热点；2008年-2010年研究热点有模式识别、原发性肾小球疾病、舌象仪等；2011年-2012年研究热点内容为数字图像处理、医学摄影、数字化舌象分析仪、近红外光谱、最小二乘法、临床应用等；2015年-2019年研究的热点和前沿有2 型糖尿病、bp 神经网络、数据挖掘、舌脉象参数、中医四诊客观化、三维重建、舌象特征提取、Snakes 算法、舌象分割、三维舌象仪、支持向量机等内容。通过关键词聚类分析与突变分析，总结其主要研究的热点内容包括3部分：

3.2.1 中医病证智能化诊断与分类研究

具体包括慢性乙型肝炎色诊客观化研究、冠心病患者中医证型、舌象与冠脉造影结果相关性的研究、原发性高血压病中医舌象与证候的相关性研究、慢性乙型肝炎舌诊客观化临床观察、原发性肝癌舌质颜色的定量分析等热点内容。笔者认为应用中医舌象智能辅助诊断系统、计算机与图像处理技术对相关疾病患者舌象和舌象参数、中医证候指标进行观察和定量分析，是中医舌诊客观化研究的重要途径，具有重要的意义。

3.2.2 舌诊图像识别、图像分割、图像处理、图像分析关键技术

笔者认为在中医舌诊客观化研究过程中，舌象识别与图像分割、图像分析技术是关键技术。在研究过程中通过数字图像处理的方法对舌象进行分析、识别、诊断；基于彩色信息区分度和小波变换的彩色边缘检测方法提取舌象。在颜色、纹理、边缘检测分割法的基础上，应用改进的Snake 算法对进行舌象分割。采用聚类邻算法等获得舌象的颜色分布，还原立体舌象，重建三维舌象的光度立体法[11]。

3.2.3 中医舌象分析仪、图像采集设备的实用化研究

具体包括数字化中医舌象分析仪、舌诊综合信息分析系统、舌诊专家系统、图像采集设备的研发等。笔者认为舌象分析仪研发和使用有利于突破传统舌诊方法的局限性，对中医的临床诊断、教学、科研具有重要的意义。通过舌象仪、中医舌诊综合信息分析系统等的推广和应用，有利于规范地、标准地采集患者舌诊信息，形成定量化、客观化的舌诊宏观参数和微观参数，为后续中医舌象量化诊断、标准和规范的制订奠定基础。

3.3 中医舌诊客观化研究面临的问题与展望

①该领域的核心研究力量不足，整体分布较分散。②研究机构跨区域合作不足，存在一定的学术壁垒。③研究机构中心性偏低，在学术领域内还缺乏较强的影响力；研究机构整体以中医药大学及附属医院为主，其他科研院所对该领域研究不足。④该领域研究区域发展不均衡，主要的研究阵地集中在经济发达的东部沿海地区。因此笔者认为在中医理论的指导下，通过运用图像处理技术、计算机技术，结合中医专家的临床经验，进行舌象分析，实现舌诊定量化、客观化的研究是必然趋势，需要多学科交流、协同创新、深度合作才能完成。