基于磁共振成像技术的老年脊柱病研究知识图谱

刘骏，胡孝锋， 连宝领

1. 复旦大学附属华东医院磁共振室，上海 200040；2. 复旦大学附属华东医院推拿科，上海 200040；3. 复旦大学中西医结合研究院，上海 200040

脊柱是人体的基本支撑架构，由颈椎、胸椎、腰椎构成，承担着大部分的人体重量［1］。 在老年阶段，由于经年累月的劳作，或者是骨质疏松等因素，可以产生各种病变，对脊柱及其疾病的研究是老年骨伤科学的重要分支。 磁共振成像技术是观察椎体骨折、退化等的有效手段，随着各种磁共振，特别是先进的3.0T等技术在国内的逐步应用，基于磁共振成像技术研究老年脊柱病逐渐兴盛［2-3］。 文献计量学分析，是指用数学和统计学的方法，定量地分析相关知识载体的交叉科学。 科学知识图谱，是一种有效总结现在，预测未来趋势的手段［4］。 本研究基于 citespace 和 VOSViewer软件对这一领域进行了文献定量学分析，绘制了科学知识图谱，以期全面的评估国内外的临床应用、研究方向、最新热点等信息。

1 资料与方法

1.1 来源与策略

1.1.1 来源 以汤姆路透（Thomson Reuters）出版集团的Web of Science 数据库全部合集为外文检索来源，以中国学术期刊全文数据库（CNKI）为中文检索文献来源。

1.1.2 检索策略 （1）中文检索词：关键词 ＝ 老年AND（脊柱 OR 颈椎 OR 腰椎 OR 胸椎） AND 磁共振；检索时间：从 2000年 1月 1 日—2022年 7月 11 日。（2）英文检索词及检索策略如下＃1： TS ＝ （thoracic vertebra OR cervical vertebra OR lumbar vertebra）， ＃2：TS ＝ （magnetic resonance imaging）； ＃3： TS ＝ （aged OR elderly OR geriatrics OR senile OR elder OR the aged OR seniors）［5］；＃4： ＃1 AND ＃2 AND ＃3；索引为Web of science 全部合集，检索时间：2000年 1月 1日—2022年7月11 日。 英文文献在检索时选择article 和review 两类进行纳入。

1.2纳入与排除标准纳入标准： （1）纳入60岁以上老年患者的临床研究； （2）相关综述；排除标准：（1）报纸、会议、硕博士论文、会议等文章者； （2）内容明显不相关文章； （3）重复文章； （4）未明确表述纳入患者为60岁以上老年患者的研究；根据题目和摘要，进行重复项排除、不符合纳入标准项排除。

1.3 软件与及研究方法Web of Science 数据库核心合集中检索的文献导入 Endnote X7 软件7.0 版本（Thomson Research Soft）中，进行数据整理工作，选择以全纪录纯文本格式导入Citespace 软件6.1.R3 版本（Chaomei Chen， Drexel University）［6］。 外文文献采用VOSViewer 软 件 1. 6. 18 版 本 （ Van Eck， Waltman，The Centre for Science and Technology Studies）［7］处理。 基于软件，将时间跨度设置为2000—2022年，单个时间分区的长度设置为1年。 节点类型分别选择国家（地区）、机构、作者、被引作者和关键词进行共现分析。 选择Path finder 剪枝功能绘制可视化知识图谱，对关键词进行LLR 的聚类分析，突现词检测功能探寻突现词。

2 结果

在按照上述标准检索后，获得知网文献764 篇，Web of science 文献1 026 篇，按照上述标准进行排除重复项排除、排除不符合纳入标准文献后，知网中文文献得102 篇，Web of science 外文文献得 977 篇，流程图见图1。

图1 中外文文献检索流程图（A 国内文献， B 国外文献）

2.1年度文献发文量分布如图2A 所示，基于磁共振成像技术的老年脊柱病学研究从2006年首次披露，整体属于较少的水平，在近年来（2019年左右）开始加速，目前处于相对较高水平。 如图2B 所示，与国内文献不同，国际文献从2000年开始至今，处于一个稳定增长的水平，图中可见其斜率较为稳定。 因此，基于磁共振成像技术的老年脊柱病学研究观察，在预计的5年之内，仍然会获得一定的增长，是国际老年医师们的兴趣点。

图2 基于磁共振成像技术的老年脊柱病学研究年度发表图

2.2 作者、机构及国家作者统计证实， CNKI 文献仅有4 位作者发文量≥2 篇，依次为王健、张静、孙伟、王涛等作者，其余作者均为1 篇，因此，国内目前研究较少，没有形成合作，偶见独立团队发文，无明显跨团队的合作。 外文文献作者5 017 人，其中不小于3 篇文献的作者有87 人，前十位发文量作者及其发表篇数见表1。 机构统计证实， CNKI 文献显示，仅有4 家机构为2 篇，分别为北京老年医院骨科、河北医科大学第三医院康复科、郑州大学第一附属医院骨科、北京老年医院老年病临床与康复研究所。 Web of science 文献显示，有1306 个机构参与发文，大于5 篇发文量的机构有34 家，前十发文量的机构见表1。

表1 前10 排序的十位发文量外文作者、机构及其发表篇数

本研究纳入的Web of science 文献中，涉及国家67个，其中，不小于5 篇发表的国家有28 个，根据发文量进行排序（降序），所得前十位国家见表2，其中可见，中国发文量占据第三位，而且其引用量与日本大致相当，说明我国的外文文献研究质量较高，值得引用。 对国家之间，采用 R 软件加载 BiblioShiny 包［8］进行国家间联系展示绘制，见图3。 其中可见国家之间联系较多，特别是美国与其他国家之间存在一定的国际合作。

图3 主要发表国家间合作及联系

表2 前10 排序的国家发文量及其引用

2.3 关键词关键词挖掘是文献计量学的核心，常用于代表该领域的核心内容，概括核心观点等［9］。 在本次研究中，基于citespace 软件，对137 篇CNKI 数据库文献的关键词进行可视化分析，得到由117 个节点、158 条连线、密度0.023 3 构成的关键词共现图谱，如图4 所示。 主要词汇为结核、骨质疏松、下腰椎、椎间盘、植骨、前路手术、内固定等。

图4 CNKI 文献关键词展示

对关键词进行LLR 的聚类分析，得图5，模块聚类模块值 Q ＝0.785 4（ ＞0.3），说明聚类网络社团结构显著，聚类平均轮廓值 S ＝0.921（ ＞0.7），说明此次聚类有效合理。 可见主要活跃的时间段为2006—2007年、2013年左右、 2019年左右。 各自存在对应的聚类分析。 老年、骨质疏松、保守治疗、训练、腰椎为关键词。

图5 CNKI 文献关键词聚类分析

Web of science 文献共有3 955 个关键词，不小于5 个的有287 个，见图6，其中明显成为6 个不同的簇，簇1（红色）包含了67 个关键词，以 cervical spine（颈椎）、 cord（脊髓）、 surgery（手术）、 injury（损伤）、compression（压缩）、 trauma（创伤）等为主，代表了老年颈椎压缩性等创伤手术中的磁共振成像技术应用。簇2（绿色）包含了64 个关键词，以 bone（骨）、 casereport（病例报道）、 cat（猫）、 dog（狗）等为主，代表了老年脊柱的病例报道、基础实验等领域的磁共振成像技术应用。 簇3（蓝色）包含了44 个关键词，以back pain（腰痛）、 low back pain（下腰痛）、 disc degeneration（椎间盘退化）等为主，代表了以椎间盘退化等为主的腰痛等老年脊柱病。 簇4（黄色）包含了40 个关键词，以 exercise（锻炼）、 strength（力量）、 physical activity（体育活动）、 density（密度）、 biomechanics（生物力学）、 morphology（形态学）等为主，代表了以锻炼等对脊柱骨密度、生物力学等的影响。 簇5（紫色）包含了39 个关键词，以 management（管理）、 diagnosis（诊断）、 osteoarthritis（骨关节炎）、 osteomyelitis（骨髓炎）、 spondylitis（脊柱炎）等为主，代表了磁共振队老年骨关节炎等的诊断中的应用。 簇6（浅蓝色）包含了33 个关键词，以 osteoporosis、（骨质疏松）、 computed tomography（CT）、 x-ray（X 线）等为主，代表了磁共振与CT、X 线等结合或比较在老年骨质疏松等的应用。

图6 Web of science 文献关键词知识图谱

图7 可见时间叠加的Web of science 文献关键词知识图谱关键词知识图谱，其中不同的颜色表示了不同的平均时间，紫色越远，黄色越近。 平均时间为2012年左右的关键词为紫色部分，为较老研究的关键词，如 cervical spine（颈椎）、carcinoma（肿瘤）、cord（脊髓）等。 而平均时间2018年左右关键词为黄色部分，则为最新研究关键词，如classification（分类）、obesity（肥胖）、adipose-tissue（脂肪组织）等。

图7 Web of science 文献关键词知识图谱时间视图

Web of science 文献关键词知识图谱密度视图见图8，黄色为主要密度关键词。 除自身搜索词如磁共振外，可见 low-back pain（下腰痛）， lumbar spine（腰椎）， osteoporosis（骨质疏松）等。

图8 Web of science 文献关键词知识图谱密度视图

2.4 突现词研究通过对突现词的分析可以更加直观地帮助研究者判断该领域的前沿热点与发展趋势［10］。 对关键词进行突现词分析，当 γ 值设置为 0.2时，获得12 个突现词，根据其能量依次排列，见图9。其中，比较接近的研究热点，为骨密度研究、骨水泥的相关临床应用研究。

图9 CNKI 文献突现词

Web of science 文献研究中，当 γ 值设置为1 时，获得21 个突现词，根据其能量，主要的前几位为case report（病例报道）、 spine（脊柱）、 fracture（骨折）、 cervical spine（颈椎）等。 而最近些年的报道，则以 risk factor（危险因素）、 growth（生长）、 case report（病例报道）、 disc degeneration（椎间盘退化）、 prevalence（流行）、 quantification（定量）为主。 见图10。

图10 Web of science 文献突现词

3 讨论

磁共振是观察脊柱的重要有效手段，本研究对基于磁共振的老年脊柱病领域进行了知识图谱绘制，对作者，单位、国家、文献等信息做出了统计，列出了各领域的主要学者、机构、国家等信息。 同时，对关键领域做了总结，预测了可能的研究趋势。

年度CNIKI 文献出版分析证实，国内发表趋势较弱，显示国内相关应用研究较少，但近年增长较多。而国外研究者众多，主要分布于日本、中国、美国等地，而且以美国团队为主形成一定的国际合作。 有趣的是，国内研究者爱好发表于国外杂志，且其文献获得了较多引用，与日本研究相当，证实了国内研究的较好质量。 中文文献关键词研究显示，结核、骨质疏松为磁共振成像技术对老年脊柱的主要观察病症，腰椎的观察多见。 冯锟等［11］对 21例的研究证实， MRI 检查结核阳性发现远早于X 线平片，且能全面准确显示脊柱结核。 国外对此的报道多见单个病例报道，如Kramer 等［12］的病例报道及 Ozgüçlü 等［13］的病例报道，也证实了MRI 的优越性。 国外文献的关键词研究较多，主要可以分为6 个领域：老年性颈椎压缩性骨折、老年椎间盘退化、锻炼等对脊柱骨密度及生物力学改变、老年脊柱骨关节炎、老年骨质疏松，证实磁共振善于观察上述疾病或状态的改变。 通过关键词研究的对比，我们发现国内研究多集中于结核、椎间盘、骨质疏松等词，而在脊柱骨关节炎、锻炼等对脊柱骨密度及生物力学改变这几个领域，几乎没有开展。 在未来老年人群比例逐渐升高的大环境下，本研究建议开展此类研究，以验证国内老年人群通过锻炼增加骨密度，改善生物力学，从而提高生活质量。 目前国内外关于老年脊柱的磁共振综述研究缺乏，或者是仅仅关注某个方面如采用磁共振在老年骨折［14］、老年下腰痛［15］中的价值，本研究找到了磁共振适应的老年脊柱病症，丰富了这一领域的认知。

突现词分析往往能代表了未来趋势，中文文献的突现词较少，仅有骨密度研究、骨水泥等。 骨密度是骨质疏松的重要指标。 骨水泥是应用于老年骨质疏松性椎体压缩性骨折，做椎体成型术的材料，磁共振常用于对骨质疏松性椎体压缩骨折的诊断，以及对新鲜、陈旧性骨折的区分［16］。 在老年脊柱病患者中，磁共振成像技术，可以帮助医师进行有效的鉴别诊断，比如对肿瘤、压缩性骨折，如何基于磁共振成像技术，对更多老年性脊柱及其旁边组织损伤，如老年患者所常见的肌少症中，脊柱与旁边肌肉的定量进行分析，可能是未来更好的切入点。 外文文献突现词中，按照能量区分，最多的也是老年性椎体骨折，其次为椎间盘退化等。 定量是磁共振的一个重要功能，磁共振对腰椎的损伤定量，可以帮助临床医师对老年脊柱病患者进行各种量化，如椎体形态、椎体后缘形态、椎弓根形态、椎体信号和椎管软组织形态变化，从而实现腰痛预测，这也是临床目前应用磁共振研究的持续热点。 一个横断面研究显示，磁共振可以对腰椎强度和信号面积进行定量，从而预测腰痛的关联性［17］。 同时， case report 多见国外文献的报道，如磁共振分析一个老年患者硬膜下血肿［18］。 而国内文献患者数量往往相比较多，这可能与我国的人口优势有关，同时我国学者较少接受case report 等方式发表有关。

本研究优势在于首个关于磁共振成像技术对老年脊柱病研究的知识图谱报道，是对老年骨伤病领域的一次重要补充和创新。 但本研究也存在一定的局限性，如未能合并国内的中文研究和英文研究。 而突现词分析出的可能趋势，未来受到各种影响较大，可能发生一定的改变。 综上，基于磁共振的老年脊柱研究，是老年骨伤科学的重要组成部分，预计在未来可以获得较多的应用和发展。