基于萬方數據庫對Mimics 醫學影像軟件應用的文獻計量與熱點可視化分析

王 穎，楊 杰，鮮恩英，童慶華，鐘 鏵，5

（1.西藏大學醫學院人體解剖學教研室，西藏 拉薩 850000；2.解放軍西藏軍區總醫院影像科，西藏 拉薩 850000；3.西藏大學醫學院婦產科教研室，西藏 拉薩 850000；4.解放軍西藏軍區總醫院婦產科，西藏 拉薩 850000；5.成都中醫藥大學基礎醫學院人體解剖學教研室，四川 成都 611137）

隨著醫療設備性能的提高以及計算機處理能力的提升，三維重建技術現已進入穩步增長期[1]。目前三維重建軟件種類多、應用范圍廣。Mimics 生成的三維圖像可進一步運用于計算機輔助設計、快速成型與虛擬仿真技術和有限元分析[2]，涉及的生命科學領域包括基礎醫學[3]、臨床醫學[4]、口腔醫學[5]和生物醫學工程[6]等，是連接CT 或MRI 圖像的橋梁。文獻計量學是借助文獻來研究學科發展狀況，分層探索現有信息和已發表數據的意義和相關性，把握文獻中發現的模式和趨勢存在[7]。文獻計量分析軟件Citespace 基于JAVA 語言不僅能對文獻進行可視化，而且能對研究領域現狀及前沿發展趨勢進行分析預測[8]。本文旨在運用Citespace 軟件對Mimics 軟件近27 年來的應用的中文期刊文獻進行分析，梳理出軟件應用領域前沿熱點及應用機構分布情況，旨在為國內應用Mimics 軟件的研究人員提供研究方向指導和研究前景的預測。

1 資料與方法

1.1 文獻來源及檢索方式 文獻來源：萬方數據庫。檢索方式：在高級檢索中，文獻類型選擇“期刊論文”，制定檢索式SU=（mimics OR SU=mimics 軟件OR SU=materialise's interactive medical image control system and SU=應用）。檢索條件為模糊，主題詞擴展。檢索時段為1992 年1 月1 日～2019 年12 月31 日。語言種類：中文。

1.2 研究方法 人工刪除不符合主題的文獻后，共檢索出有效文獻2654 篇，將所有文獻導入NoteExpress 中進行去重處理，結果轉化為refworks 格式后導入citespaceV5.2.R2 分析軟件中進行圖譜制作。關鍵詞共現分析時的參數設置：Time slicing:From 2003 to 2019、Years per slice=3，Term sourse 默認全選，Node type=keyword，TopN=50，Thresholding 中c，cc，ccv 默認選 擇，Pruning 中選擇Pathfinder、Pruning Sliced networks、Pruning the merged networks，余默認選擇。機構合作的參數設定：From 2003 to 2019，Years per slice=3，Node type=instuition，TopN=50，Thresholding 中c，cc，ccv 分別選擇為（1，1，20）、（4，3，20）、（4、4，20），其余默認選擇。運用Citespace 軟件進行關鍵詞共現分析時，通過生成共詞網絡來描繪學科領域。網絡中節點代表關鍵詞，整個網絡由多個節點構成，節點大小不一，顏色不同，意味著關鍵詞出現次數不同、出現時間不同。節點間連線代表關鍵詞間關系，各個連線顏色不同，顏色越淺，年份越近。運用Citespace 軟件進行機構合作分析時，每一個節點代表機構出現的頻次、節點間連線代表機構間合作，連線越粗，合作越頻繁。

1.3 數據處理 采用NoteExpress V3.2 進行文獻管理、格式轉換；利用Microsoft office 2019 專業增強版進行數據處理；在JAVA 環境下通過Citespace V5.2.R2 軟件對檢索的文獻進行分析并繪制圖譜。

2 結果

2.1 發文量 1992 年～2002 年國內無Mimics 軟件應用研究。2003 年～2019 年Mimics 軟件應用的文獻量不斷增加。最早年份發文量為1 篇，即《建立數字化虛擬中國男性一號膝關節的有限元模型》；作者：張蔓超，趙衛東，原林，李鍪軼，唐雷，鐘世鎮；作者單位：第一軍醫大學中國人民解放軍醫學生物力學重點實驗室（現南方醫科大學），見圖1。

2.2 關鍵詞 三維重建作為關鍵詞出現在421 篇文章中，其次有限元分析390 篇、生物力學為293 篇、三維有限元為165 篇、有限元為158 篇；中心性前5名分別為腰椎、骨質疏松、x 線計算機、計算機輔助、圖像處理；Sigma 大于1 的重點詞匯前5 名分別為骨科植入物、有限元模型、模型、骨質疏松、腰椎，見表1。

圖1 Mimics 軟件年度發文量折線圖

表1 Mimics 軟件應用領域關鍵詞TOP10

2.3 凸現詞 凸現詞（熱點）指近期有大的變化的詞匯，文中借用熱點進行描述。對熱點進行探索，得到25 個熱點，由高到低排列熱點值，前10 名分別：3D打印、骨科植入物、3D 打印技術、有限元模型、植入物、CT 圖像、模型、數字化骨科、國家自然科學基金、顳下頜關節。結合表2 與圖2，聚類6 為研究前沿，在前沿中進行熱點探索，分別為3D 打印、骨科植入物、植入物、數字化骨科、國家自然科學基金、數字化設計、脊柱植入物、CT 掃描。其中國家自然科學基金這一關鍵詞出現于25 篇文章中，收錄期刊均為《中國組織工程研究》，收錄時間段為2015 年～2019 年，見圖3、表3。

表2 第6 聚類burst 信息

圖2 Mimics 軟件應用文獻中關鍵詞共現分析

圖3 mimics 軟件應用領域前沿熱點分析

表3 Mimics 軟件應用領域突現詞TOP10

2.4 機構 發文量前10 名的機構分別為：南方醫科大學189 篇、南方醫科大學南方醫院130 篇、上海交通大學89 篇、第四軍醫大學83 篇、南方醫科大學珠江醫院/南方醫科大學第二臨床醫學院48 篇、解放軍總醫院（北京301 醫院）&軍醫進修學院47 篇、內蒙古醫科大學36 篇、廣州軍區廣州總醫院32 篇、西安交通大學27 篇、河北醫科大學23 篇；按高校發文量倒序排序，依次為：南方醫科大學、上海交通大學、第四軍醫大學、軍醫進修學院、內蒙古醫科大學、西安交通大學、河北醫科大學。按醫院發文量倒序排序，依次為：南方醫科大學南方醫院、南方醫科大學珠江醫院/南方醫科大學第二臨床醫學院、解放軍總醫院（北京301 醫院）、廣州軍區廣州總醫院。按照中心性進行排序，中心性大于0.1 的機構為南方醫科大學，中心性0.16，見圖4、表4。

圖4 Mimics 軟件應用領域機構合作圖譜

表4 Mimics 軟件應用領域機構數量及中心度TOP10 統計情況

表4（續）

3 討論

3.1 發文量 發文量的變化可以反映某學科的研究熱度變化情況，對分析研究動態和預測研究發展趨勢有重要的意義[9]。本研究顯示，Mimics 軟件應用的文獻量隨時間不斷增長，發文量在2013 年達高峰292 篇，盡管在2015 年和2019 年該軟件發文量有所下降，但據線性預測Mimics 軟件的應用呈總體上升趨勢。據科學發展的模式來觀察科學文獻增長的規律，Mimics 軟件正處于發展時期。Mimics 軟件于1992 年誕生于比利時，最初旨在快速制造領域的應用。通過對PubMed 數據庫進行檢索，該軟件從1997 年開始應用于醫學領域，隨后6 年，應用領域均為骨科，2002 年后該軟件應用領域逐漸擴展。發文量于2006 年開始驟增，這與Materalise 公司2005年正式進入中國市場有關。

2013 年～2015 年發文量小幅度下降，2015 年后發文量再次增加，探其原因如下：①在原有技術及應用領域上難以有新的突破；②在從2014 開始，該公司進行產品更新，以滿足更多需求；③應用領域的拓展[10]，3D 打印產業成為潛力股。2019 年發文量稍有減少，但整體發文量持續高水平，筆者認為這與醫療領域3D 打印的材料學限制有關[11]，隨著對打印材料的不斷探索，Mimics 軟件在醫療領域將會有新的應用高峰。

3.2 關鍵詞 關鍵詞出現頻率前3 名為三維重建、有限元分析、生物力學。三維重建作為Mimics 的基礎模塊，在醫學教育、醫學研究中廣泛運用。在醫學教育方面，Mimics 軟件主要應用于口腔頜面部[12]、骨科[13]、人體解剖學[14]等教學中；在醫學研究領域，Mimics 軟件最主要的應用是處理斷層掃描后的數據，重建人體骨骼的三維網格數據，或是結合快速成型機來復制人體骨骼，找出需要修補的位置[15]。由于力學實驗無法直接研究人體力學結構，因此有限元成為有效手段。有限元分析法作為生物力學的新興研究方法，研究方向由心血管流體力學，逐步擴展到骨科生物力學[16]，現已廣泛應用于人體脊柱、牙齒及附屬結構、肌肉血管等研究。構建有限元模型，并對該模型進行力學仿真實驗，彌補了普通線性模型難以精確構建人體結構的弊端，對人體不規則區域進行非線性三維模型的構建，完整再現解剖結構和動態功能結構。

3.3 凸現詞 凸現詞是從關鍵詞中提取的能探索某一學科領域發展趨勢和突變的詞匯，在一定程度上可揭示具有潛在價值的研究方向[17]。本研究顯示，熱點值排名前3 的為3D 打印、骨科植入物和3D 打印技術。在研究前沿中探索研究熱點，結果顯示3D打印為最新最熱點。3D 打印最初應用于工業，隨后逐漸應用于醫學等領域。史云濤[18]認為在醫療領域，3D 打印技術主要運用于骨科、口腔領域、胚胎模型、器官移植和老年退變性腰椎側彎手術中。陳艷玫等[19]研究表明，2015 年～2050 年我國老年人口總量呈遞增趨勢，其中2020 年～2030 年為老齡化高速發展期，老年慢性疾病例如骨質疏松、脊柱退化等日益增多。結合以上觀點，3D 打印技術在老年退行性變的應用比例將會增加，預測未來Mimics 軟件在老年性病變中的應用會急劇增加。

在生物醫學領域，3D 打印植入物起著重要的作用，尤其在骨科和脊柱外科顯示出特殊的價值[20]。骨科植入物與脊柱植入物在最近年份研究力度強，隨著材料學不斷發展及各學科不斷交叉，未來3D打印技術在骨科及脊柱外科的運用將會是研究重點。國家自然科學基金作為我國基礎研究領域的主要經費之一，具有權威性和科學性。國家自然科學基金作為關鍵詞出現在文獻中并不恰當。國家自然科學基金對生物醫學領域論文的數量和增長率具有促進作用[21]，而非關鍵性決定作用。研究表明[22]，被SCI、EI、ISTP 檢索收錄的科技論文能夠代表基金資助論文的總體水平和質量高低，但是基金資助論文仍有大量未被SCI、E1、ISTP 檢索收錄，即使被SCI、EI、ISTP 檢索收錄也未必都得到自科基金資助，故不能僅因為有無被國家自然科學基金資助而作為評判文章質量的依據。研究基金資助效果時，年份、學科或文獻類型等均為混淆因素，僅依據關鍵詞在文獻中出現的頻數不能簡單地說明問題。

3.4 機構 在Mimcs 軟件應用領域中，南方醫科大學的發文量和影響力均為國內領先。結合可視化圖譜，發文量機構所在地分布情況揭示了經濟發展與科學研究發展呈正相關性[23]。本研究顯示，主要合作機構為南方醫科大學及其附屬南方醫院、上海交通大學。新興合作機構為內蒙古醫科大學及其附屬醫院、第二附屬醫院。其余機構間合作較少，大致呈現鄰近地區相互合作。從各機構之間合作來看，同一經濟區域合作更加頻繁，隨著市場化的深入，各區域間發展依賴程度提高，加強各區域間合作是大勢所趨[24]。

綜上所述，數字化醫學在當今醫療體系中占據日益重要的地位，呼吁醫療領域實踐者進行數字化實踐，加強全國范圍內的數字化教學推廣迫在眉睫。