基于知識圖譜的眼科學研究特征分析

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1 研究背景及目的

在信息爆炸的時代，為讀者提供便捷有效的學科信息服務和支持，是圖書館員面臨的重要課題。近幾年，信息計量學及可視化分析技術廣泛應用于信息科學、管理學[1]等領域，在醫學領域也逐漸開始應用。2005年陳超美[2]將CiteSpace應用于循證醫學研究并獲取了肺癌及心臟病的臨床證據圖譜，2011年劉磊[3]基于Web of Science對糖尿病視網膜病變文獻進行了計量學分析，2013年周序[4]利用CiteSpace對視網膜脫落的SCI論文進行了可視化分析。

經過文獻調研我們發現，針對眼科學研究特征進行的知識圖譜分析較為少見。因此，本文選擇眼科學SCI論文為研究對象，試圖通過內外部特征分析探測眼科學研究狀況及發展特點，在為眼科學研究者提供一定參考的同時，也為醫學圖書館資源建設和學科服務提供一定的參考。

2 資料與方法

2.1 數據來源

登錄Web of ScienceTM,選擇“Journal Citation Reports(JCR)”數據庫，限定年份為2012年，并選擇按學科瀏覽期刊，打開“Ophthalmology”類期刊列表，可知SCI數據庫共收錄59種眼科學期刊。遵循二八定律的原則，按5年影響因子對期刊進行排序，選擇位列前20%的期刊(約12種)(表1)。

用ISSN號檢索表1中的12種期刊，文獻類型限定為“review”和“article”，檢索時間段為2009-2013年，共得到14 658條論文記錄(檢索時間為2014-07-10)，選擇帶參考文獻的全著錄格式下載并存儲。

表1 SCI收錄的影響因子位例前20%的眼科學期刊

2.2 分析方法

利用Web of Knowledge平臺的檢索結果分析工具Analyze Results按發表時間、國家分布、作者等對14 658條文獻數據進行統計分析，并將所需數據導入Mircrosoft Excel軟件中，分析其外部特征；將數據導入陳超美[5]教授開發的CiteSpace中，分析數據內部特征。通過分析眼科學的研究熱點、知識前沿與知識基礎，根據其演變情況來尋找研究熱點及趨勢，并以可視化的方式展示出來。節點類型分別使用關鍵詞、參考文獻、突變專業術語等，閾值根據需求選擇Top 10(20或30)per slice，主題詞選擇標題、摘要和關鍵詞等。

3 結果分析

3.1 眼科學研究論文的外部特征分析

3.1.1 發表時間

一個學科在某一時期發表論文數量的增加速度，不僅可以說明這一學科研究的發展速度，也可以在一定程度上反映研究者對該學科的關注程度[6]。本文檢索獲得的14 658篇論文時間分布情況為：2009年2 838篇，2010年2 864篇，2011年3 163篇，2012年2 905篇，2013年2 888篇，說明2009-2013年眼科高影響因子論文產出較穩定，眼科學正處于學科發展的成熟期。

3.1.2 國家分布及被引情況

14 658篇論文來自112個國家，選取發文量較高的前10個國家，分析其檢出論文的被引頻次，比較不同國家眼科學的研究水平。在Analyze Results中限定字段“國家/地區”即可獲取發文量排名前10的國家發文情況(表2)，前10個國家累計發文共14 881篇(此統計方法包含了研究論文所有參與作者的國家)，共被引151 620次，平均被引10.19次。

表2顯示，所發論文篇均被引次數高于平均水平(10.19次)的國家有意大利、德國、美國，發文篇數與篇均被引頻次排名均靠前的為美國、日本、德國，篇均被引頻次排序上升位次最多的國家為意大利，下降位次最多的是英國。通過篇數與篇均被引次數的排名變化還可看出，中國發文篇數排名第五，篇均被引頻次排名第七。我國眼科學研究雖在發文量上有所建樹，但篇均被引頻次卻不高，比總體平均水平(10.19次)低1.23次,說明我國眼科學研究與國際水平仍存在一定差距。綜合比較各方面數據，美國、德國等在眼科學領域表現較為突出。

表2 發文量居前10位國家發表論文的被引情況

3.1.3 高影響力作者分布

發文量和被引頻次分別從數量和質量兩個角度反映作者的科研生產力和學術影響力[7]。本文將眼科學領域高影響力作者定義為在全球高影響因子的眼科學期刊中發表論文較多且被引次數較高的核心作者。

14 658篇論文共涉及38 349位作者。依據普賴斯提出的計算公式m=0.749(nmax)1/2(m為最低產核心作者發表論文數，nmax為所統計年份中發文最多的那位作者的論文數)，發文m篇以上的作者為核心作者(也稱多產作者)。由本文數據計算可得，m=0.749(nmax)1/2=0.749*1911/2=10。也就是說，發表10篇及以上論文的作者可以看作是眼科學領域的核心作者。由于Analyze Results最多只能顯示500條記錄，不能提取到所有核心作者的發文情況，因此本文選取發文較多的前10位(即發文量70篇及以上)核心作者為研究對象(表3)。

這10位作者發文1 052篇，共被引12 261次，平均被引11.65次。所發論文篇均被引次數高于平均水平(11.65次)的有Robert N. Weinreb，Paul Mitchell，David S. Friedman，Jie Jin Wang，Nagahisa Yoshimura；發文篇數與篇均被引頻次排名均靠前的作者為Robert N. Weinreb，Paul Mitchell，Tien Y. Wong；單篇被引頻次排名上升最大的是約翰霍普金斯大學的David S. Friedman，共上升6個位次；下降最大的是新加坡國立大學的Tien Y. Wong，共下降5個位次。綜合比較各方面數據，Robert N. Weinreb，Paul Mitchell等在眼科學領域的成績較為突出。

表3 眼科學領域發文量排名前10的作者

3.2 眼科學研究論文的內部特征分析

3.2.1 高頻詞分析

論文的關鍵詞或主題詞是研究人員對其核心內容的高度提煉，在某學科論文中反復出現的關鍵詞或主題詞則可能反映該學科的研究熱點[8]。本文使用CiteSpace統計分析論文題錄中的關鍵詞或主題詞重復出現的頻次，并以信息可視化的方法顯示高頻詞，得出眼科學領域近幾年的研究熱點[7]。

筆者將14 658條論文全記錄導入CiteSpace中，設定相應的參數值，然后選擇探索關鍵路徑的路徑算法(pathfinder)。Pathfinder算法通過模型運算來剪切網絡中的大部分較不重要的節點關聯，只保留最重要的節點關聯，同時讓所有節點均保持不動，以便最大程度上將原網絡簡化為一個最小值網絡[8]。節點類型(Node Types)選擇關鍵詞(Key Word)，并選擇適當的閾值(Top 20 per slice)，運行CiteSpace生成高頻關鍵詞知識圖譜，可以顯示出高頻詞列表，按中心性排序后選取熱點詞中排名靠前的關鍵詞，同時對一些意義相同的或者無意義的關鍵詞進行合并或剔除，結果見表4。

表4 2009-2013年眼科學論文中的高頻關鍵詞

由表4可見，2009-2013年眼科學研究領域中，青光眼、黃斑變性、光學相干斷層掃描術等關鍵詞出現頻率極高，在一定程度上也代表了眼科學領域近幾年的研究熱點。

3.2.2 眼科學領域知識前沿

探測眼科學領域的學術研究前沿對該學科領域的研究人員特別是臨床醫生具有十分重要的意義，可以使他們準確、及時地掌握眼科學的研究前沿和最新發展動態，甚至還可以據此預測眼科學未來一段時間的發展方向及需進一步研究的問題。

本文為獲取眼科學的知識前沿，采用突變檢測算法，即通過考察詞頻的時間分布，將其中頻次變化率高的名詞短語從大量的主題詞中探測出來，依靠詞頻的變動趨勢而不僅僅是頻次的高低，來確定學科領域的研究前沿獲取該學科的知識前沿[9]。運行CiteSpace，選擇突變專業術語(Burst Terms)，節點類型選擇關鍵詞(Key Word)，運行后可獲得2009-2013年眼科學研究前沿術語表。我們選取按頻次排名靠前的關鍵詞(表5)，然后將顯示類型選擇為(Time Zone)，同時對一些意義相同的或者無意義的關鍵詞進行合并或剔除，最后生成眼科學知識前沿時區圖譜(圖1)。該圖包含69個關鍵突變節點，其中2009年50個，2010年7個，2011年7個，2012年3個，2013年2個。

由表5和圖1可看出，眼科學突變詞匯集中于2009年，之后幾年新的研究熱點較少出現，另外2009年突變詞的被引頻次也極高。造成2009年熱點詞較多的原因，一是該熱點持續受到關注，二是本文數據來源文獻是2009-2013年。此外，2010-2011年眼科學領域新的高頻詞數量及被引次數與2009年相比相差很大，2012-2013年新的高頻詞更是稀少，可見2010年以來眼科學研究無較大突破。

表5 2009-2013年眼科學研究前沿術語及頻次

圖1 2009-2013年眼科學研究知識前沿圖譜

3.2.3 眼科學知識基礎分析

文獻計量學認為，引文形成了研究前沿，被引文獻組成了知識基礎[10]。文獻的被引頻次在一定程度上能反映該文獻的影響力。如果一篇文獻同時引用兩篇不同的文獻，那么這兩篇文獻存在共被引關系[11]。文獻共引分析是將一個學科領域的文獻進行研究方向歸類，從而尋找該領域的研究熱點及知識基礎。再次運行CiteSpace，閾值選擇Top10 per slice，節點類型(Node Types)選擇參考文獻(Cited Reference)，由此生成眼科學知識基礎圖譜(圖2)。

圖2 2009-2013眼科學知識基礎圖譜

該圖譜由18個節點和10條連線組成。圖中一個節點代表一篇論文，節點的大小代表論文被引頻次，節點的年輪結構反映該文獻出現的時間，年輪的色調由冷變暖表明文獻出現時間由遠及近。關鍵節點文獻是2006年由美國邁阿密大學的Philip J. Rosenfeld發表在NewEnglandJournalofMedicine(近5年影響因子為52.42)上題為“Ranibizumab for Neovascular Age-related Macular Degeneration”的論文，該文論證了蘭尼單抗治療與年齡相關的黃斑變性方法，共被引295次。共被引頻次最高(501次)的論文，其研究主題也為蘭尼單抗治療與年齡相關的黃斑變性的方法研究。

分析18個節點論文的研究內容后，我們發現有10篇論文主要研究與年齡相關的黃斑變性治療方法，有4個節點論文研究光學相干斷層掃描術，其余4個節點分別研究的是心理問題、青光眼與視力損傷。此外，在分析出的共引文獻中，時間最早的為1991年由麻省理工學院Huang D發表在Science上題名為“Coherence Tomography”的論文，該文共被引211次；時間最近的是2009年Ron Margolis發表在AmericanJournalofOphthalmology上的的論文，題名為“Enhanced Depth Imaging Optical Coherence Tomography of the Choroid In Highly Myopic eyes”，共引頻次為123次。

4 結論

通過相關的統計數據以及知識圖譜，對12種眼科學高影響力期刊2009-2013年刊發的14 658篇論文進行了眼科學研究的內、外部特征，得出以下的結論。

4.1 眼科學研究的外部特征

從2009-2013年眼科學發文量的統計數據中可看出，眼科學正處于學科發展的成熟期，且發表在高影響因子期刊上的論文數量上無較大的突破。

通過發文量與被引頻次的對比分析發現，在眼科學領域，美國、日本、德國等國家的成績較為突出，加利福尼亞大學的Robert N.Weinreb和悉尼大學的Paul Mitchell等在眼科學領域影響較大。

4.2 眼科學研究的內部特征

使用CiteSpace詞頻分析得出眼科學領域的研究熱點有青光眼(glaucoma)、黃斑變性(macular degeneration)、光學相干斷層掃描(optical coherence tomography)、內皮生長因子(endothelial growth-factor)、蘭尼單抗(ranibizumab)等。

眼科學在2009年處于繁榮期，突變詞匯數量多且被引頻次較高。2010年后突變詞匯減少，被引次數也大幅降低，說明2010年至今眼科學處于穩定發展時期，新的研究熱點較少且無較大的突破。通過眼科學知識圖譜分析，我們發現黃斑變性的治療方法與光學相干斷層掃描術研究一直受到持續關注，是眼科學研究的熱點與前沿。

5 討論

本文通過對SCI收錄眼科學論文的分析，辨識出眼科學的前沿及發展路徑，確認該學科領域的經典基礎文獻，并發現不同研究前沿之間的內部聯系，有助于科研人員尋找知識結構的關鍵點[12-15]，也為醫學信息資源建設及學科服務提供了一定的參考。