文献计量学视角下国内IGRT研究脉络及主题趋势可视化研究

袁锦辉，李清松

（浙江大学医学院附属第二医院放疗科，杭州 310009）

0 引言

目前，我国恶性肿瘤新发和死亡人数逐年攀升，国内肿瘤防治形势不容乐观[1]。放射治疗作为除手术治疗和化学药物治疗之外的一种有效手段，对肿瘤治疗的贡献越来越突出。锥形束CT和直线加速器的有机融合使得肿瘤放射治疗进入全新时代——图像引导放射治疗（image-guided radiation therapy，IGRT）时代[2]。目前国内IGRT的研究现状如何？研究热点与难点有哪些？这些鲜有文献可供参考。文献计量学在放射肿瘤学领域有一定的研究基础，主要应用在肺癌放疗[3]、鼻咽癌放射副反应[4]、胰腺癌放化疗[5]和乳腺癌放疗获益基因[6]等肿瘤临床研究中，而对于肿瘤放射治疗技术相关计量学研究尚处于真空地带。本文基于文献计量学视角，梳理2005—2020年CNKI数据库收录的IGRT领域相关文献，从学科和基金分布、作者和关键词共现等方面，以可视化图谱形式呈现IGRT领域当前研究脉络与主题趋势，旨在为后续相关研究提供参考。

1 数据来源与方法

1.1 数据来源

样本数据源于CNKI数据库的中文文献。检索条件：以“期刊”为检索源，检索主题词（中英文扩展）为“IGRT”或“图像引导并含放疗”或“影像引导并含放疗”或“CBCT并含放射治疗”或“锥形束CT并含放疗”或“机载影像系统”，年份从2005年至2020年；剔除标准：清洗剔除编者的话、指南类、会议通知和会议纪要等明显不符合主题的文献。依据检索条件和剔除标准，最终纳入研究的样本文献共计1 130篇。下载作者、年份、期刊和标题等题录信息并建立IGRT研究数据库，检索下载时间为2021年5月4日。

1.2 研究方法

文献计量学是文献学、数学和统计学等多学科交叉融合定量研究知识载体的科学。CiteSpace以可视化图谱直观、生动地呈现文献间联系等突出特征成为文献计量学的常用软件[7]。本文运用Microsoft Office Excel 2007和学者陈超美基于JAVA研发的CiteSpace软件[Version 5.7.R5W（32-bit）][8]，从学科及基金分布、文献年度分布特征、期刊分布、作者合作网络、关键词共现网络和主题演进等层面对IGRT领域的研究现状、相关热点与趋势进行统计和可视化分析。

2 结果

2.1 学科及基金分布

筛选的IGRT领域1 130篇文献主要分布在医学、工学和教育学等学科门类，临床医学、特种医学和计算机等一级学科，其中952篇文献分布在临床医学、特种医学以及公共卫生和预防等医学学科，178篇文献分布在计算机、仪器仪表、控制工程和原子能等非医学学科。

1 130篇文献中有260篇受到国家、部委和省市级等级别基金资助，资助占比约23.0%，其中130篇受到国家级基金资助，占基金资助文献的50.0%，而受到国家自然科学基金资助的文献有108篇，约占总文献数的9.6%。

2.2 文献年度分布特征

IGRT研究领域文献年度发文的趋势如图1所示。主要分为4个阶段：（1）萌芽期（2005—2007年），国内研究刚刚起步，文献数量较少；（2）成长期（2008—2011年），研究文献逐年增加，学者对IGRT领域关注度增高；（3）快速发展期（2012—2014年），随着学者们深入研究，IGRT领域研究文献迅速增加，并于2014年达到高峰；（4）稳定期（2015—2020年），这个阶段研究文献数量稳定在100篇左右，并于2019年达到第二个高峰（121篇）。

图1 IGRT研究领域文献年度分布特征

2.3 期刊分布

1 130篇研究文献刊载于258种期刊，其中核心期刊55种，《中华放射肿瘤学杂志》《中国医学物理学杂志》和《中华放射医学与防护杂志》载文量位居前三，《医疗卫生装备》载文量位列医疗装备类期刊之首；《自动化学报》影响因子最高，《中国肿瘤》和《中华肿瘤杂志》位列第二、三位。IGRT领域载文量及影响因子TOP 10的期刊详见表1～2。

表1 IGRT领域载文量TOP 10期刊

表2 IGRT领域影响因子TOP 10期刊

2.4 作者合作网络

1 130篇文献中共有5 190位作者，篇均4.6位。将数据导入CiteSpace软件，得到IGRT研究领域的作者合作网络，网络节点共计576个，连线1 375条，密度0.008 3。学者于金明发表相关论文最多（25篇），尹勇（22篇）、柏森（22篇）和钟仁明（20篇）发文量位居第二和第三位；张英杰、李建彬、余宁莎和卢洁等学者发文量均在10篇以上，同时上述学者也是活跃在IGRT研究领域的高产学者。作者合作网络图谱如图2所示。

图2 作者合作网络图谱

2.5 关键词共现网络及聚类网络

1 130篇文献共有关键词4 899个，篇均4.3个。将数据导入CiteSpace软件，得到关键词共现网络图谱，网络节点共计609个，连线1 394条，密度0.007 5。关键词出现频次最高的前五位分别是“图像引导放射治疗”“摆位误差”“放射治疗”“IMRT”“宫颈癌”，采用对数似然比（log likelihood radio，LLR）聚类算法，得到13个主要聚类，其中“#0”作为最大的聚类，研究主题聚焦在“图像引导放射治疗”“剂量计算”“射波刀”“分次内误差”“HU值”和“吸收剂量”等关键词。聚类结构致密显著的3个聚类分别是“#12”“#10”和“#0”，“#12”聚类主要聚焦“剂量长度乘积”和“剂量指数”等患者吸收剂量相关研究的关键词；“#10”聚类主要聚焦“计算机辅助”“螺旋计算机”和“体位和图像处理”等关键词。关键词共现网络及聚类网络图谱如图3所示。

图3 关键词共现网络及聚类网络图谱

2.6 主题演进

Timezone图谱可直观展示某领域研究热点及核心主题随时间的变化规律。将IGRT研究中高频关键词导入软件生成该领域的主题演进图谱（如图4所示）。2005—2009年出现“放射治疗”“图像引导放射治疗”“摆位误差”“IMRT”“精确放射治疗”“Tomotherapy”“图像配准”和“自适应放射治疗”等主题，其中2005—2006年出现的“摆位误差”和“图像引导放射治疗”等主题随着时间演化成为该领域的经典主题。伴随学者们关注和研究的深入，“头颈部肿瘤”“鼻咽癌”“宫颈癌”“剂量学”“食管癌”和“肺癌”等成为2010—2015年的热点主题。2016—2020年出现的“SBRT”“配准方式”“滑轨CT”“光学表面成像系统”“残余误差”和“红外定位系统”等构成当前该领域的新兴主题。

图4 主题演进图谱

3 讨论

（1）从学科、基金和文献年度分布特征来看，IGRT领域研究主要集中在医学学科，与计算机、控制工程和原子能等非医学科均有交叉，特别是计算机和控制工程学科，而这些学科也是IGRT技术发展的重要平台和保证。人工智能（artificial intelligence，AI）和大数据等技术与IGRT的融合使得肿瘤放射治疗更加精准、高效和智能，当前该领域研究还很少，主要聚焦在定量锥形束CT和精准锥形束CT引导靶区技术[9]，未来还需深入交叉研究。基金分布反映了相关部门对IGRT领域的关注程度[10]，该领域研究接受资助的比例较低，特别是国家和部委级别的基金。文献年度数量整体呈现增长趋势，在研究发展进程中，先后经历萌芽期、成长期、快速发展期和稳定期等4个阶段，符合科学研究的一般规律[7]。具体表现在2005—2007年国内研究刚起步，随着学者关注度的增高，研究文献数量增加，逐步达到高峰。高峰后，研究选题趋于理性，导致文献数量呈一定程度的下降趋势。

（2）从作者合作网络和期刊分布来看，山东省肿瘤医院的学者于金明和尹勇团队、四川大学华西医院的学者柏森和钟仁明团队是IGRT领域研究的主力，团队内部合作紧密；学者张英杰与柏森团队有一定合作，但团队间合作不够紧密、较为分散，未来跨团队/中心间合作待强化。筛选的IGRT领域的1 130篇文献分布于258种期刊，其中核心期刊55种。核心期刊是反映某专业领域学术水平的主要期刊[11]，《中华放射肿瘤学杂志》作为肿瘤放射治疗领域的权威期刊，成为IGRT研究成果的主要载体。如何提高IGRT领域研究质量，展现该领域的科学水平是国内放射治疗科研工作者亟须思考的问题。

（3）从主题演进看，“图像引导放射治疗”出现频次最高，其次是“摆位误差”。通过IGRT技术纠正摆位误差正是该技术的核心应用，也是精准放射治疗的有力保证。高频关键词反映了研究领域的热点[12]，国内该领域研究的热点主题先后由经典主题摆位误差适形放射治疗（comformal radiation therapy，CRT）、调强放射治疗（intensity-modulated radiation therapy，IMRT）、IGRT在头颈部肿瘤、食管癌、鼻咽癌和肺癌等肿瘤的应用，逐步向图像配准、立体定向放射治疗（stereotactic body radiation therapy，SBRT）、配准方式、光学表面成像系统和人工智能等新兴主题演化。主题演进图谱中某段时期主题多，说明研究成果多，反映该领域处于繁荣时期，反之，处于低谷期。图谱中2005—2007年研究主题较少，2008—2014年研究主题多样且密集，2015年后主题逐渐减少，印证了IGRT领域文献年度分布特征的4个阶段。新兴主题拓展了经典主题的外延与深度，例如人工智能在摆位中的应用研究[13-14]；新技术应用或联合应用印证该领域主题间的传承与创新，例如光学表面成像系统和锥形束CT联合应用可提高头颈部和胸部肿瘤摆位精度，降低额外辐射[15-16]。

4 IGRT研究发展启示与展望

（1）加强放射治疗技术领域的人才培养，提高科学研究水平。当前培养放射治疗技术人才的专业院校较少，培养层次集中在专科和本科层面，而IGRT是与医学影像、计算机和设备器械等领域息息相关的技术，复合人才培养迫在眉睫，特别是研究生等层次人才的培养，对于推动IGRT发展至关重要。

（2）多中心研究。IGRT的临床应用越来越广泛，但应用规范各中心尚未统一，例如锥形束CT图像匹配范围、匹配精度确定和锥形束CT在放射治疗疗程中的扫描时机等，为临床研究和治疗带来诸多不便。IGRT多中心临床应用和研究对于IGRT的应用意义深远。IGRT技术的发展拉开了精准放射治疗的序幕，其载体设备已从最初的电子射野影像装置（electronic portal imaging device，EPID）到目前临床应用广泛的锥形束CT，再到已经投入临床治疗及研究的磁共振图像引导放射治疗（magnetic resonance image-guided radiotherapy，MRIgRT）设备，采集图像从二维和三维解剖结构图像演变到可提供生物信息的四维图像，例如显示肿瘤的放射生物信息，利用生物信息引导可使肿瘤放射治疗更加精准[17]；因此新技术与IGRT技术融合以及生物信息引导放射治疗可能成为该领域未来研究的热点及方向。

本文梳理2005—2020年有关IGRT的研究文献，首次以文献计量学视角从学科及基金分布、文献年度分布特征、期刊分布、作者合作网络和关键词共现网络等方面直观分析该领域的整体现状、研究热点及趋势。国内该领域研究虽然起步较晚，但积累了丰富的理论和实践经验，为我国肿瘤精准放射治疗作出巨大贡献。本研究存在一定不足：（1）数据重复，虽然研究样本经过软件和人工去重，但难免遗漏；（2）数据库单一，部分中文数据库（如万方等）未纳入研究，由于这些数据库与CNKI数据库中的文献大部分重复，可能与最终结果不会有明显差异。后续将结合国外数据库完善IGRT研究热点和难点的挖掘，同时比较中外在该领域研究的异同。