生長棒技術治療早發型脊柱側凸研究的可視化分析

曾帥丹，高福堂，邱 鑫，劉 丹，唐盛平*，熊 竹*

1.深圳市兒童醫院骨科，深圳 518026

2.深圳市寶安區婦幼保健院小兒外科，深圳 518333

早發型脊柱側凸（EOS）是指在10歲以下兒童中出現的脊柱畸形，該病是多種病因共同作用的結果，包括先天性畸形、神經肌肉性/遺傳性骨發育不良及其綜合征引起的脊柱畸形［1］。2014年，Williams等［2］對EOS進行了分類，建立了C-EOS分型方法，并被廣泛接受。EOS未經治療可能出現脊柱融合，將導致軀干和脊柱長度縮短，影響胸腔和胸壁的發育并造成肺功能不全，嚴重者甚至危及患兒生命。生長棒技術治療EOS的基本原則是最大限度地延長整個胸椎節段的長度。1962年，Harrington［3］首次報道哈氏棒以來，釘棒系統內固定已經歷了多次的改進或革新。Akbarnia等［4］于2005年報道了雙生長棒技術，其應用了Isola連接器作為延長及連接樞紐，橫聯固定控制旋轉，但需要多次手術行撐棒延長，并發癥較多。因此，自動撐開型生長棒應運而生，2015年，磁力控制生長棒系統（MCGR）［5］正式用于EOS的手術治療，該系統避免了重復麻醉和手術，其長度可通過磁力調節，門診即可操作。此外，還有基于生長引導的生長棒技術，如Shilla系統（SGGS）［6］和現代Luque系統（MLT）［7］。這類內固定避免了多次手術引發的問題，但也有置釘松動、釘棒滑動不良或脊柱自發融合等并發癥。總之，生長棒技術治療EOS還有許多臨床和科研的問題需要進一步探討。

本研究采用文獻計量分析對近年生長棒技術治療EOS領域的研究進展和主題進行調查分析，展示其發展現狀、趨勢和研究熱點。

1 材料與方法

以“early-onset scoliosis”“EOS”“congenital scoliosis”“idiopathic scoliosis”“neuromuscular scoliosis”“growing rod”“pedicle screw”“screw rod system/nail stick system”為關鍵詞，在Web of Science（WOS）數據庫進行文獻檢索，檢索時間為2010—2019年，再經人工篩選文獻標題、摘要，剔除與研究無關、重復發表的文獻，及會議記錄、摘要、科普宣傳等。文獻檢索和下載在同一天完成，以減少因數據庫頻繁更新導致的檢索結果改變。

自WOS收集到的數據包括文獻標題、國家、機構、期刊、作者、關鍵詞、參考文獻、共引用作者和共引用期刊，將以上數據以文本文檔格式導出，再導入Citespace V5.6.R5軟件用于文獻計量分析，繪制可視化圖譜。①以作者、國家、機構節點作合作網絡分析，圖譜中名稱大小表示發表文獻數量多少，節點大小表示其中心性，中心性是衡量該關鍵詞在網絡中重要性的指標。②進行參考文獻、作者和期刊的共被引分析，圖譜中節點大小代表被引次數，連線顏色代表首次共被引時間。③提取所有關鍵詞，并將含義相近的關鍵詞進行合并，統計熱點關鍵詞的頻數與比例，再根據Donohue高頻、低頻詞界分公式［8］確定高頻關鍵詞，將高頻關鍵詞作共現分析，了解近年研究熱點和趨勢。④通過聚類功能將關鍵詞劃分為不同研究方向，使用突現功能找出突現關鍵詞及其時間，該功能可找出某關鍵詞出現和消失的節點，提示研究領域內熱點的轉變。

2 結 果

2.1 文獻發表數量變化趨勢

經檢索和篩選后，本研究共納入文獻360篇，10年間整體文獻發表數量呈上升趨勢，除2013、2015和2019年較上年有所減少之外，其余年份的文獻發表數量均有上升（圖1）。

圖1 文獻發表量變化趨勢Fig. 1 Trend of terms publication number

2.2 國家和機構

檢索結果顯示，共477個國家/地區、292所機構（包括合作發表）發表文獻。美國是發表文獻量（139篇）最多的國家，其次是中國（79篇）、土耳其（43篇）；貢獻文獻最多的10所機構中，土耳其的哈西德佩大學位列第1（24篇），香港大學位列第5（16篇），其余8所機構均來自美國。具體見表1。

表1 文獻發表量前10位的國家和機構Tab. 1 Top 10 countries and institutions in terms publication number

美國發表文獻的數量和中心度均最高，發表文獻量前5的機構在合作網絡中也表現出較高的中心性，中國雖然比加拿大發表文獻數量多，但其中心度較低（0.32vs. 0.59）；機構間研究網絡密度較低（0.014 2），各機構相對分散，合作較少（圖2、3）。

圖2 各國家間合作網絡Fig. 2 Cooperation networks between countries

圖3 各機構間合作網絡Fig. 3 Cooperation networks between institutions

2.3 文獻來源

360篇文獻共來源于58個期刊，其中，發表量最多的10本期刊的文獻發表量占納入文獻總量的70.6%（254/360），中科院分區（CAS Division）和影響因子（IF）情況見表2。其中，J Spinal Disord Tech未被最新期刊引證報告（JCR）收錄。

2.4 貢獻顯著和高頻共被引作者

本研究共納入相關作者136位、共被引作者372位，發表文獻量和被引用次數前10位的作者見表3。來自圣地亞哥脊柱疾病中心的Akbarnia發表文獻最多，中心度達0.19，排名第1。另外，需要提到的是第8位，來自洛杉磯兒童醫院的研究團隊——Growing Spine Study Group，表3中的Yazici、Shah、Skaggs和Sankar都是該團隊成員。在共被引作者中，Akbarnia同樣排名第1，其論文在2010—2019年被引用192次。位于第2的Bess（119次）和第3的Thompson（117次）均來自圣地亞哥脊柱疾病中心。位于第8的來自哥倫比亞大學醫學中心骨科的Lenke是國際脊柱矯形界著名的領軍人物，他于2001年發表的特發性脊柱側凸Lenke分型方法仍在廣泛使用。位于第9的香港大學李嘉誠醫學院脊柱外科及骨傷科張文智是中國港澳臺地區該領域的先驅。

表2 文獻發表量前10位期刊Tab. 2 Top 10 journals in terms publication number

表3 貢獻和被引次數前10位作者Tab. 3 Top 10 authors with most contribution and citation

作者合作網絡密度為0.012 8，作者間相對分散，從節點及連線可知合作主要在同一地區作者之間。Yazici、Sponseller和Shah近年較為活躍，有較新的論文發表，也與其他作者合作較多（圖4）。

圖4 作者間合作網絡Fig. 4 Cooperation networks between authors

2.5 高被引參考文獻

根據參考文獻共被引次數統計分析，得到423篇參考文獻，被引次數最高的10篇文獻見表4。其中，有7篇都是由Akbarnia或其合作團隊成員發表。被引第1的是由Bess等［9］于2010年發表，該研究通過對140例患者，共897例生長棒手術進行隨訪，發現延遲生長棒的初次手術時間、使用雙棒并限制延長次數可減少相關并發癥的發生。另外，肌層下放置生長棒可減少切口和置入物相關的并發癥，減少非計劃二次手術風險。被引第2的是Akbarnia等［10］于2008年報道的關于雙生長棒技術的治療效果隨訪，該研究對13例接受雙生長棒治療直至最終融合的病例平均隨訪4.3年，發現雙生長棒能顯著延長脊柱長度。被引第3的是Cheung等［11］于2012年發表的關于MCGR在嚴重脊柱側凸兒童中運用的前瞻性研究，該研究納入2例采用MCGR治療的患兒，2年隨訪后患兒脊柱功能恢復良好，未發現相關并發癥，同時也降低了心理影響，較傳統生長棒更經濟。被引第4的是Akbarnia等［12］于2013年發表的MCGR臨床應用的多中心研究，它通過對比MCGR和傳統生長棒的術后效果，證實MCGR也能安全提供與傳統生長棒相似的有效支撐牽引。被引第5的是由Dannawi等［13］報道的MCGR的臨床應用結果，該研究共納入34例采用MCGR治療的EOS患兒，平均隨訪15個月，發現所有患兒的Cobb角和胸腔容積均得到顯著改善，認為雖然切口及內置物相關并發癥難以避免，但MCGR治療EOS是安全有效的，其最大優勢是避免了重復的手術延長。由于當時MCGR還未正式批準在人體內使用，所以以上研究病例數均較少，但其結果為后續研究的廣泛開展提供了寶貴經驗。被引第6的是由Sankar等［14］在2011年報道的關于雙生長棒在治療過程中延長次數與療效關系的研究，該研究發現雖然多次的延長會使胸腔容積增加，但后期可能會因為脊柱的自發融合導致增益趨于減少。被引第7的是Thompson等［15］于2007年報道的幾種生長棒技術治療EOS的臨床效果對比，包括單生長棒、雙生長棒和垂直可擴張假體鈦肋骨（VEPTR），結果表明，3種技術均能有效治療EOS，VEPTR在先天性脊柱側凸合并肋骨融合中尤其有效，當時也已被批準用于臨床。但這幾種方法均有一定的并發癥發生率，比如棒斷裂和固定鉤移位。被引第8的是Akbarnia等［4］于2005年首次報道的雙生長棒技術，具有里程碑式的意義，該研究納入了1993—2001年23例使用雙生長棒治療的各種類型脊柱側凸患者，結果顯示，該技術可有效改善Cobb角、增加胸段脊柱長度、增大胸腔容積，但在治療期間有11例患兒（48%，11/23）發生并發癥。盡管如此，該研究在當時依然證實了雙生長棒技術是安全有效的，比單棒提供了更多穩定性。被引第9的是Karol等［16］于2008年發表的關于早期行胸椎融合對脊柱側凸兒童肺功能發育的影響，該研究對28例不超過9歲接受胸椎融合的患兒進行肺功能測試并隨訪5年，結果發現，接受近端胸椎4個以上節段融合的患兒，尤其是合并肋骨畸形的患兒，發生限制性肺病的風險最高。被引第10的是Yang等［17］在2011年發表的關于生長棒斷裂的風險因素和預防的研究，作者通過對327例患兒的數據進行分析，發現固定棒斷裂發生率約為15%，其危險因素包括既往斷棒史、單棒固定、不銹鋼棒、棒直徑過小，另外，鄰近棒的連接部位術前過多活動也更容易發生棒斷裂。

表4 高被引次數前10位文獻Tab. 4 Top 10 most cited papers

2.6 關鍵詞及熱點聚類分析

對納入文獻進行關鍵詞提取合并后，共獲得449個關鍵詞，頻次為2 888次，通過Donohue公式計算高頻詞臨界值為23.5，最終獲得高頻關鍵詞22個，頻次為2 044次，占所有引用頻次的70.8%（表5）。中心度最高的關鍵詞為“pulmonary function”，其次為“follow up”“congenital scoliosis”“placement”，分別反映了術后、術中和術前的研究重點。

各關鍵詞之間的共現關系和聚類信息見圖5。節點之間的連線粗細表示共現強度，顏色對應節點第1次共現的時間。通過軟件的聚類功能，所有關鍵詞被歸納為13個類別，以聚類號#0~#12排列，聚類模塊值為0.622 7，平均輪廓值為0.556 7。

表5 高頻熱點關鍵詞的分布和中心度Tab. 5 Distribution and centrality of high frequency keywords

圖5 關鍵詞共現和聚類網絡Fig. 5 Network of keyword co-occurrence and clustering

2.7 關鍵詞突現

關鍵詞突現功能可探測在某一時段引用量有較大變化的關鍵詞情況，以反映某一個主題詞、關鍵詞的興起和衰落。由圖6可見“multicenter”和“magnetically controlled growing rod”在2017—2019年突現次數較多，是近年來被關注較多的研究主題。

圖6 2010—2019年關鍵詞突現次數排名Fig. 6 Ranking of keywords emergent frequency during 2010 to 2019

3 討 論

本研究通過文獻計量分析軟件CiteSpace，統計并呈現了生長棒技術治療EOS研究的近10年現狀，通過關鍵詞聚類分析得到13個聚類。

3.1 國家與機構

美國的文獻發表量超過了中國與土耳其的總和，更是以8所機構占據了權威地位，體現了美國學者們對此領域的重視以及醫學及其相關研究的先進水平。機構排名第1的是位于土耳其安卡拉的哈西德佩大學（http：//www.hastane.hacettepe.edu.tr/index_en.php），其附屬醫院是土耳其最權威的綜合性公立醫院，在科研方面也為土耳其和世界醫學作出了杰出貢獻。通過合作網絡圖可見，大多數合作都在相近地區之間；不同國家有不同的文化、醫療制度和醫療理念，臨床病例和資料數據無法完全兼容，所以跨國的機構間合作較少。加強國際間交流與合作，建立國際間多中心研究，是未來研究發展的新趨勢。

3.2 期刊與作者

在熱門期刊中，Spine以絕對優勢名列第1。該刊創建于1976年，目前由美國Lippincott Williams and Wilkins Ltd.出版，為半月刊。每年發表文獻量約440篇，h指數為228，IF為2.9，是中科院分區骨科2區期刊（https：//journals.lww.com/spinejournal/pages/default.aspx）。結合共被引次數最多的文獻分析，前10篇中有5篇刊登于Spine，合計共被引259次，學術地位可見一斑。

對作者的統計分析顯示，來自圣地亞哥脊柱疾病中心的Akbarnia在發表論文數量和被引次數方面都是最多的，可見其在該領域內的權威性。圣地亞哥脊柱疾病中心（http：//www.sandiego-spine.com/）位于美國加利福尼亞州，是由Akbarnia與其同事于1990年創建，一直致力于脊柱畸形的治療與研究，在生長棒技術研究方面獲得了里程碑式的杰出成果，例如早期的雙生長棒技術［4］和近年的MCGR［13］，都由該團隊開發和推廣。合作網絡圖的中心度也可印證這點，中心度是衡量節點在網絡中重要性的指標，超過0.1的節點稱為關鍵節點，通常是提出重要理論或重大創新的關鍵點，Akbarnia的中心度為0.19。另外，在共被引文獻數據中，以Akbarnia為獨立作者于2007年發表的一篇論文中心度達0.46，其主要闡述了EOS的發生機制、診斷要點和治療方式，并著重描述了各類生長棒技術的臨床運用［18］。綜上，Akbarnia在生長棒技術治療EOS領域的貢獻對學者們有著深遠的影響，也造福了全世界EOS兒童。中心度同樣超過0.1的是來自約翰霍普金斯大學醫學院（https：//www.hopkinsmedicine.org/profiles）兒童中心小兒骨科分部的Sponseller，其在2010—2019年以通信作者發表了數篇關于生長棒技術運用的論著［16-18］。

3.3 關鍵詞及相關分析

關鍵詞是論文的核心內容和主題，通過對關鍵詞作共現、聚類分析和時間區圖的呈現，可以看到生長棒技術治療EOS的研究熱點和趨勢的轉變以及近期的研究方向。將所有關鍵詞進行聚類分析得到13個聚類。其聚類號越小，說明該聚類的節點越多，所包含的文獻量越大、熱度越高。本聚類中模塊值為0.622 7，一般認為模塊值大于0.3表示聚類結構有效；輪廓值表示聚類中所含節點間的同質化程度，輪廓值越大，聚類結果可信度越高，一般認為輪廓值大于0.5為聚類合理，大于0.7表示更有說服力。本聚類平均輪廓值為0.556 7，說明聚類結構合理有效。

13個聚類分別代表各研究方向。#0 vertebral growth（椎體生長），主要研究術后椎體生長情況，雙生長棒會使椎間盤厚度減小，但術后定期的牽拉能夠刺激固定遠端的椎體生長［19］。#1 spinal rod contour（生長棒形態），雙生長棒術后棒的形態會發生變化，以凹側為主，固定棒的預彎有利于矯形并保留矢狀位力線［20］。#2 prospective multicenter study（前瞻性多中心研究），是高循證級別研究，所得結果也更具有科學性和權威性，近年在生長棒技術方面的多中心研究也越來越多［21］。#3 apical vertebral rotation（頂椎旋轉），其在EOS發展過程中，與冠狀位畸形和肺功能障礙有緊密關系，雙生長棒手術對椎體旋轉有明顯矯正作用［22］。#4 multilevel registration（多級配準），近10年CT輔助導航系統在脊柱手術中逐漸運用，提高了椎弓根螺釘置釘準確性，該技術會記錄術前每個椎體的影像學信息，從而避免在導航過程中脊柱位置從仰臥位到俯臥位的影響，但操作時間較長。有研究團隊開發了一種能夠同時記錄3個連續椎體的方法，減少了手術時間，且不會影響置釘的準確性［23］。#5 rib-cage distraction（肋骨牽引），是通過作用于胸壁而不是脊柱的器械來間接治療EOS和復雜先天性畸形，從而避免影響椎體的生長，例如肋骨和脊柱的混合棒牽引系統，可同時對肋骨和脊柱進行牽拉［24］。#6 functional evaluation（功能評估），術后對患者各方面功能進行長期隨訪和評估，包括肺功能、步態活動和運動耐力的評估等，這些都是EOS治療的長期目標，影響患者的生活質量［25］。#7 current treatment preference（當前治療偏好），近10年治療EOS的手術選擇越來越多，內固定系統也在不斷更新迭代，必要的回顧性研究有助于專科醫師了解手術、內固定器械的現狀和發展趨勢，以及相關并發癥和風險，從而選擇最優的治療方式［26］。#8 following surgery（手術后）、#10 clinical outcome（手術結局）、#12 clinical analysis（臨床分析），生長棒手術的結果、遠期并發癥和后期的影響仍需要不斷的研究和探索來提供新的有價值的信息，確定潛在危險因素和準確的手術指征［27-28］。#9 alternative densities（不同置釘密度），置釘密度不同會產生不同的生物力學效應，相同的融合水平下，低密度置釘會增加每個螺釘的負荷，但會減少施加在脊柱上的約束和應力；高密度置釘減少螺釘的負荷，提高局部矯形能力，但代價是過度約束，導致結構上的應力增大［29］。#11 expandable spinal device（可延長固定裝置），隨著醫療科技的發展，可延長固定裝置逐漸推陳出新，現存的技術也會進一步被完善和優化，使患者以更低的風險獲得更好的療效，所以，醫學結合多學科的轉化醫學模式必然是今后的研究熱點。

由于數據庫資料完整度的限制，本研究僅納入了WOS數據庫中的英文文獻，缺乏國內對于該領域的研究報道，因此，分析與實際出版情況可能存在差異，不能完全反映國內外整體研究現狀。綜上，本研究對2010—2019年生長棒技術治療EOS的英文文獻進行了文獻計量分析并繪制了可視化圖譜，結果顯示，生長棒技術治療EOS的研究熱點集中在術后椎體生長情況和術后生長棒形態改變方面。美國在引領該領域研究的發展中發揮著重要作用。本研究展示了該領域近10年的權威信息、研究趨勢和目前的研究現狀，為廣大同道學者們提供借鑒參考，也有助于激發新的研究思路。