基于科學知識圖譜的針灸專利計量可視化研究＊

王福民，胡遠樟，銀子涵，郭雨怡，李智威，宋孝軍，程小恩＊＊

(1.成都中醫藥大學針灸推拿學院 成都 610075；2.成都中醫藥大學醫學信息工程學院 成都 610075)

針灸是中醫學的重要組成部分，具有療效好、費用低、無副作用等特點。近年來，針灸學科迅速發展，受到國際廣泛關注，已有183個國家和地區采用針灸技術[1]，103個世界衛生組織會員國認可使用針灸，18個國家和地區已經將針灸納入醫療保險體系[2]，針灸相關研究也逐年增多。針灸專利對促進針灸技術發展有重要作用，然而目前針灸領域的專利研究極少。

專利作為一種科技發明成果，可以極大促進經濟科技發展，是評價相關技術發展演進的重要指標。1994年，Narin系統提出了專利文獻計量的概念[3]。專利計量可以評價1個國家和地區的技術實力與創新能力，分析某一產業的技術水平，進行技術趨勢分析及預測[4-5]。在當前世界各國日益重視知識產權布局、技術成果轉化的大形勢下，針灸領域專利研究必不可少。本文旨在對德溫特專利數據庫(Derwent Innovations Index，DII)中的國內外針灸專利文獻進行總結和分析，從而探索針灸技術現狀和發展趨勢，為針灸技術領域的研究提供參考，以期提高針灸技術臨床應用，加快針灸技術發展。

1 研究方法與工具

知識圖譜以科學知識為對象，可以將科學知識發展進程與結構關系通過圖形來表達。其通過構建復雜知識網絡，將網絡、結構、互動、交叉、演化或衍生等諸多關系可視化顯示[6]，達到預測技術前沿發展的目的[7]。本文主要采用Citespace對專利數據進行可視化。Citespace是由美國德雷塞爾大學陳超美教授開發的一種多元、分時、動態的復雜網絡分析信息可視化軟件，目前已成為科學計量學的最新手段[8,9]。

表1 針灸專利技術的高頻學科分布(前10)

2 數據來源與處理

本文研究數據來源于DII。DII是世界上國際專利信息收錄最全面的數據庫之一，每周有40多個國家、地區和專利組織發布的25000條專利文獻和來自于6個重要專利版權組織的45000條專利引用信息更新。因此，使用DII作為數據來源，能夠保證數據的權威性、全面性、準確性、實時性[10]。

本研究以“TOPIC=(Acupuncture)OR TOPIC=(moxibustion)OR TOPIC=(“acupoint injection”)OR TOPIC=(“catgut-embedding”)OR TOPIC=(“needleembedding”)ORTOPIC=(“skin needle“)OR TOPIC=(“intradermal needle”)OR TOPIC=(“transcutaneous acupoint electrical stimulation”)，Indexes=CDerwent，EDerwent，MDerwent，Timespan=All years”為檢索式，檢索時間為2020年2月2日。

在DII中，我們共檢索出27688條專利，經篩選后去掉不相關專利，得到27177條專利數據，利用Citespace軟件生成共現聚類圖、時間軸圖。

3 針灸技術發展趨勢與主要學科分布

通過對針灸專利申請量進行統計分析(圖1)，我們發現針灸專利技術申請量呈明顯上升趨勢。2004年之前專利數量緩慢增長；2004-2010年增速變快；2010年至今，針灸申請專利數量呈現高速增長(2019、2020年由于專利申請的時滯性數量較少)。從2004年起，針灸受到國內外重視，大量研究為針灸注入新的活力，這導致技術創新不斷涌現，同時為針灸技術的發展創造了有利條件[11]。

圖1 針灸專利申請量年份分布曲線圖

相關專利技術涉及到的學科領域主要集中在儀器、內科醫學、工程學、化學、藥物藥劑學、分子科學、生物技術與應用微生物、材料科學、計算機、電通信等方面，其他領域也有所涉及，說明儀器開發和臨床研究是針灸專利的熱點學科，同時眾多學科也產生了交叉碰撞。由此可見，針灸技術的發展需要多學科的合作創新，借力現代科學研究的理念、方法和技術，從而深化不同學科聯系，協同創新[12]。

4 專利合作網絡分析

4.1 專利權人分布

對專利數據進行可視化分析，得到專利權人共現聚類圖譜(圖2)。圖中節點的圓環代表專利權人的出現頻次，圓環越大頻次越高；不同顏色代表不同的時間，顏色越深甚至是紅色代表節點持續出現，是圖譜中的重要節點，一些紫色圓環的節點，表示中介中心性高的節點，是圖譜中的關鍵節點；連線表示合作關系，連線越粗表明共現次數越多，合作越緊密。由圖2可知，成都中醫藥大學、湖南中醫藥大學、上海中醫藥大學、河南中醫藥大學聯系相對緊密，是針灸技術創新的主要合作機構。聚類分析發現機構合作主要技術內容為x26(Lighting，光學)、s03(Scientific instrumentation，科學儀器)、p21(Wearing apparel，穿戴裝置)。專利權人主要集中在中國的中醫藥高等院校，這可能與高校具有專業優勢、人才優勢、資金支持等原因相關，也說明中醫藥院校在進行針灸技術的創新研發過程中有著不可替代的作用。

圖2 針灸專利權人分布共現聚類圖(N=306，E=296)

4.2 主要發明人分布

利用Citespace繪制專利發明人共現聚類圖譜發現(圖3)，針灸專利發明人的分布呈現出大集群和小聚落并存、內部結構相對穩定的特點。圖譜顯示主要專利合作發生在#0、#1(Moxibustion medicine，艾灸療法)方向，并且發明人集中在中國。

圖3 針灸專利主要發明人共現聚類圖(N=448，E=1299)

5 針灸專利技術創新態勢分析

5.1 針灸專利熱點技術領域分布

專利的熱點技術領域分布可以反映某一領域的主要研發方向，預測未來發展趨勢[13]。本研究采用了德溫特手工代碼(Derwent Manual Code，DMC)作為分類標準，該代碼由德溫特的專業人員為專利標引，對技術的熱點技術領域進行計量與可視化分析準確性較高，可以顯示一個領域的技術特點[14]。利用Citespace得到針灸專利DMC共現聚類圖譜(圖4)，聚類時間線視圖展示了相關技術領域的動態發展情況(圖5)。我們對出現頻次較高的前10個DMC技術領域統計分析(表2)，得到針灸專利在DMC應用分類中的熱門技術領域有P33-A20(醫療輔助設備)、S05-A05D(針刺)、B04-A10(植物提取物)、A12-V03D(醫療或外科儀器和設備)、B04-A09(植物成分)、S05-A05C(按摩)。

圖4 針灸專利DMC共現聚類分布圖(N=183，E=342)

圖5針灸專利DMC聚類時間線視圖(N=183，E=342)

表2針灸專利D MC部類高頻表(前10)

通過針灸專利熱點技術領域探索，可以洞悉目前針灸專利技術布局。對DMC共現聚類發現，主要的技術領域集中在A大類(聚合物)、B大類(藥物)、P大類(通用工程)、S大類(儀器儀表、測量和測試)，采用LLR算法，共生成9個聚類，代表了針灸專利目前的主要研究內容，分別是Massage device(按摩設備)、Traditional Chinese Medicine(中國傳統醫藥)、Battery part(設備電源模塊)、Moxa beam pipe(艾灸器)、Acupuncture needle(針刺針具)等。通過時間線圖譜觀察每個聚類的形成發展情況和活躍度，可以看到按摩設備、中國傳統醫藥、針刺針具、艾灸器的研究內容持續時間很長，說明這些內容的專利研發、技術創新相當活躍。

5.2 針灸專利技術趨勢

利用pajek生成技術演進主路徑，可以對針灸專利進行技術擴散路徑分析。主路徑分析可以體現專利引文網絡整體的技術擴散路徑，預測技術發展的趨勢[15]。采用Ucinet軟件實現專利引文網絡的構建，利用pajek軟件的SPNP算法提取針灸專利技術演進主路徑。技術演進主路徑的起點是專利CN103919550A(一種針灸穴位檢測裝置)，發揮導向作用的節點為專利US5012816-A(Electronic acupuncture device，電子針灸裝置)、US4556064-A(Electrotherapy acupuncture apparatus and method，電療針灸設備和方法)、US4267838A(Apparatus for electrical impulse acupressure treatment，電脈沖指壓治療裝置)，終點則分別是專利CN102824267A(一種治療功能性消化不良的智能循證針灸診療儀)、CN103655164A(一種支持多路輸出的循證針灸經穴治療與檢測儀及其使用方法)、CN105213185A(一種基于中醫理論的針灸治療管理系統以及針灸治療儀)。可以看到針灸專利創新的趨勢由穴位檢測、電針治療儀器向診療一體化、數字化、智能化儀器發展。

6 討論

綜上，針灸專利申請量呈現逐年上升趨勢，并且近年發展迅猛。針灸技術仍處于不斷發展的階段，并與眾多學科產生交叉碰撞，多學科深入聯系、融合發展，未來發展潛力巨大。主要專利權人和發明人集中在中國，說明我國是目前針灸專利的主要產出國，這與中國中醫針灸文化傳統悠久、順應現代健康需求有密切關系。分析針灸專利熱點技術領域以及聚類結果發現，針灸專利創新主要集中在以下兩個方面。

6.1 治療儀器設備創新改變了傳統針灸治療方式

6.1.1 針刺針具創新

針刺是當前亞健康人群和慢病人群預防疾病、保障健康的一項重要手段。從砭石、青銅針、金針、銀針、不銹鋼針等金屬針具到電針、微波針、電磁針、激光針等新型針具，針具創新促進了針灸技術的發展[16]。現代針灸治療儀器大多是針灸理論結合聲、光、電、磁、超聲波、微波等技術研制而成，其中電針臨床應用最為廣泛。電針儀在普通針刺的基礎上施加電流，除傳統針刺疏通經絡、調和陰陽之用外，兼具電刺激效應[17]。電針儀經歷了蜂鳴式電針儀、降壓式交流電針儀、音頻振蕩電針儀、晶體管噪音式電針儀到聲波電針儀、脈沖式電針儀的發展，目前根據針灸臨床的實際需要和問題，已有模擬針刺補瀉手法的電針儀[18]、可模擬多種針灸療法的多功能電針儀[19]、將健康人的生物信息作為刺激參數的生物信息電針治療儀[20]，以及可穿戴電針儀[21]等，對于提高電針治療針對性、適應性和提高針灸臨床療效有積極作用。

6.1.2 艾灸器創新

《外臺秘要》中記載灸法是“醫之大術，宜深體會之，要中之要，無過此術”。艾灸有溫經通絡、升陽舉陷、行氣活血、祛寒逐濕等功效，可扶正祛邪，保健治病。傳統艾灸操作存在艾煙污染、難以控制溫度、容易燙傷、耗時費力等問題，嚴重影響灸療臨床療效，限制灸療的推廣和使用[22]。不論從提高臨床療效還是方便日常保健而言，對方便、安全、有效的灸療器具都有極大的需求。目前專利創新集中在改進艾灸取熱方法、控制熱量釋放以及最大限度發揮藥物作用等方面，出現了應用光學技術的紅外線熱灸儀，紅外線結合藥物的電熱熨藥灸儀等專利[23]。楊依勇[24]發明了一種智能化艾灸裝置及其控制方法，集自動點火、溫度實時控制、無艾煙污染等優勢為一體，具有智能操作、使用簡便、安全環保、節約人力等特點。黃錦恭[25]發明一種熱敏灸治療儀用LED光源組合體，具備溫控、杜絕燙傷、免除煙霧、可反復使用的優勢。

6.2 中醫經絡理論指導的養生保健設備創新推動了針灸技術創新

當前亞健康、慢性病和老齡化已是全球面臨的重大問題，醫學發展趨勢已轉向“預防疾病與損傷，維持和提高健康水平”[26]。中醫理論倡導“不治已病治未病”，強調未病先防，與預防醫學的思想類似，而針灸可以通過刺激經絡調節自身的抗病能力，以達到防病保健的目的。針灸經絡理論是數千年來針灸治病療疾的基礎，也是中醫治未病理論的核心。“五臟育精而主命，經絡灌滲而主生”，人體經絡運行周身氣血，聯絡四肢百骸，溝通上下表里，感應傳導信息，在保健養生方面優勢獨特，市場廣闊，催生了大量養生保健產品創新[27，28]。其中以運用經皮穴位電刺激技術(TEAS)模擬各種針灸療法的保健設備為主，如金昆[29]發明的一種數碼經絡按摩儀，根據物理學、仿生學、生物電學、針灸學、微電子技術開發，具有針灸、按摩、火罐、推拿、刮痧等多種功能。為了適應多種場合、多種人群，無線、微型、便攜的按摩儀專利也迅速增長，如劉先磊[30]發明的一種基于低頻脈沖電流的新型頸椎按摩儀可以預防頸椎病。同時，為滿足日常保健，近年來也出現了很多人性化、智能化艾灸專利。如李亞峰[31]發明了一種智能艾灸儀，可以對艾片進行加熱，使艾片(艾草提取制成的藥劑片，通常為環形)中草藥的藥用物質發揮出，使艾片的藥用物質被空氣吹到人體的穴位上，以達到治療和保健目的，方便操作，不需要專業的施灸人員，不產生明火，便于大規模的普及與推廣。有新型艾灸貼使用自發熱材料加熱艾葉精油和/或艾葉藥膏，方便安全環保且利于艾葉精油的吸收[32]。大量針灸保健創新專利的出現一方面解決了許多亞健康問題，另一方面也促進了針灸技術推廣。

7 趨勢及展望

分析針灸專利技術演進主路徑，針灸儀器創新的趨勢是診療一體化、數字化、智能化。根據趨勢分析，目前我國針灸儀器設備主要集中在穴位探測以及治療儀器上，具有診斷作用的針灸設備較少；關注硬件設備較多，設備軟件水平較低[33]。近年來，隨著計算機信息技術和通信技術的發展，計算機平臺應用軟件和電針儀器相結合，已經成為新的趨勢。如基于PC平臺的腦血管疾病針灸治療系統為集電針治療、專家輔助診療系統、穴位查詢為一體的儀器[34]，任玉蘭等發明的循證針灸智能診療設備集軟件(針灸臨床循證決策支持系統平臺)和硬件(針灸診療設備)于一體，將循證決策證據查詢、循證證據錄入、治療、診斷等功能集于一體，為臨床醫生提供較為客觀的古今臨床證據方案，實現系統更新、信息共享和信息反饋等，都使診療設備不斷朝著數字化、智能化方向發展[35]。這些新型設備的出現，一方面提高了臨床診斷治療的準確性，有助于增強療效，另一方面也有助于指導缺乏相關專業知識的普通患者進行自助診斷，方便快捷。

針對目前針灸專利創新現狀，對于相關管理部門來說，雖然我國針灸專利數量巨大，但是專利技術轉化較少[36]，診療一體、智能化的現代化針灸設備專利較多，但是距離應用推廣仍有較大差距。因此除了要加強高校科研機構的科技實力建設，還要進一步重視高校科研機構專利成果轉化。高校科研機構研究要立足市場需求，通過“校企協同”與相關企業公司開展合作，將專利成果及時轉化，從而推動針灸技術不斷創新，促進針灸技術廣泛應用。對于針灸領域科研人員來說，應該注意針灸技術發展動態，關注針灸技術熱點、前沿和趨勢，注重多學科深度聯系融合，以激發新的研究方向，產生新的專利創新，尤其要重視診療一體化、數字化、智能化針灸儀器的開發，未來將會是該領域的研究方向。目前針灸學在中醫現代化和國際化發展中發展迅速[37]，前景廣闊，未來與現代科學技術充分結合，相信將會有更多創新性技術涌現。