基于雙聚類方法的國際倒班相關文獻研究熱點分析

馮會玲，范玲

（1.河北中醫學院護理學院外科護理教研室，石家莊 050200；2.中國醫科大學護理學院，沈陽 110122；3.中國醫科大學附屬盛京醫院護理部，沈陽 110004）

文本挖掘是從非結構化文本信息中獲取用戶感興趣或者有用的知識或模式的過程，它涵蓋了信息技術、文本分析、統計學、自然語言處理、機器學習及數據可視化等多學科技術。其主要用途是從原本未經使用的文本中提取出未知的知識，獲取主題詞之間的關聯規則。CIMINO等［1］通過對主題詞和副主題詞在主題詞描述部分的共現關系，以主題詞之間概念語義關系的形式從文獻中抽取了事實，指出主題詞的共詞聚類是基于文獻而產生假設和發現知識的有力方法。文本挖掘領域通常應用聚類技術進行分析，張晗等［2］開發了書目信息共現挖掘系統（BICOMS），該系統支持文獻集合中高頻主題詞的選取及主題詞共現聚類分析。目前普通的聚類方法在處理高維數據時會存在大量無關的屬性，數據分布稀疏，不能很好地找到局部信息等問題。為了彌補普通聚類分析的不足，有研究［3］提出了雙聚類的概念，它能夠對矩陣的行、列同時進行聚類，對聚類對象和聚類的屬性同時進行聚類，較好地解決了上述問題。

倒班是指從業人員在常規工作時間（即8：00至18：00）之外參加工作的制度，這種工作節律與從業者內在的生物節律存在沖突［4］。世界上有20%的人因工作需要不得不參與倒班，約10%～23%的倒班工作者出現睡眠障礙等問題［5］。倒班者在工作中的警覺度降低，工作安全風險增加［6-7］。因倒班造成的睡眠障礙和不良的生活方式對人體心血管、胃腸道、生殖、免疫系統均有不良影響，倒班者還可出現焦慮抑郁、易疲勞等癥狀［8-9］。為治療倒班引起的睡眠紊亂，倒班者可能求助于藥物等，可出現成癮性或其他不良反應［10-11］。倒班還會影響倒班者家庭、社會功能角色的承擔，出現工作-家庭沖突等問題［12-13］。

本研究通過對PubMed收錄的倒班相關文獻進行共詞雙聚類分析，探究該領域的研究熱點與發展趨勢，旨在為該領域研究人員了解倒班相關的研究現狀及干預措施，為提高倒班人員身心健康提供參考依據。

1 材料與方法

1.1 數據來源

對來自PubMed的倒班相關文獻中的高頻主要主題詞和副主題詞進行共詞聚類分析。檢索主題詞：shift work、shift work schedule。檢索時間：建庫至2020年4月30日。共檢索出3 886篇相關文獻，將查閱的相關文獻以xml格式下載。

1.2 研究方法

1.2.1 確定高頻主題詞的閾值：將xml格式的文件導入至書目共現分析系統（bibliographic item cooccurrence matrix builder，BICOMB），統計主要主題詞/副主題詞的頻次。為了更精確地挖掘研究的主題，本研究應用H指數法確定共詞分析中高頻主題詞的閾值。H指數是指在截取高頻主題詞條目時，首先將條目按詞頻降序排列，從高頻條目列表中尋找詞頻大于或等于其序號（h）的條目，其后各條目的詞頻均小于h，取h為截取高頻主題詞的閾值。通過該方法，確定詞頻排序前37位的主要主題詞/副主題詞來反映倒班領域的研究熱點，見表1。

1.2.2 雙向聚類分析：在BICOMB中生成詞篇矩陣，導入至gCLUTO軟件，進行雙聚類分析。聚類選擇重復二分算法，相似性函數采用cosine函數，根據聚類效果不斷調整聚成的類數，經檢驗聚類準則函數設置為8效果較好。通過gCLUTO軟件對詞篇矩陣進行類分析后，形成倒班可視化聚類簇山峰圖和雙聚類分析圖。

2 結果

2.1 聚類簇山峰圖譜表達

將聚類的數量設定為8時，聚類簇內對象間有較高的平均相似度，聚類簇間的平均相似度較小。圖1為生成的可視化山丘圖，該圖可直觀展示各個聚類的整體效果和特征。每座山峰代表1個聚類。其中山峰體積越大，代表該聚類所含文獻的數量越多；峰頂顏色代表標準差，紅色代表該聚類研究主題相似度極高，藍色代表類內研究主題相似度低。

圖1 倒班相關研究高頻主題詞可視化聚類簇山峰圖Fig.1 High-frequency MeSH terms of shift work schedule clusters of mountain peaks

表1 倒班領域的高頻主題詞/副主題詞Tab.1 High-frequency MeSH terms from the analyzed papers on shift work schedule

2.2 雙聚類圖譜表達

雙聚類分析圖（圖2）最上方是倒班相關論文的列聚類樹，相對應的論文PMID號列在圖的最下方。左側代表的是高頻詞的行聚類樹，37個高頻主要主題詞/副主題詞列在圖的最右側。每個小格的顏色表示在列所對應的論文中，行對應的高頻主題詞/副主題詞相對的出現頻次，顏色越深，表示出現的頻次越高，白色代表某論文該主要主題詞/副主題詞的出現頻次為0。通過各類內主題詞的語義關系以及解讀各類代表性文獻后，總結出倒班領域主要有8大研究熱點主題。

圖2 倒班相關研究高頻主題詞雙聚類分析圖Fig.2 High-frequency MeSH terms of shift work schedule bi-clustering analysis graph

3 討論

根據形成的山峰圖及雙聚類詞篇矩陣，結合語義分析，國際上以倒班為主題的研究，主要包括8個方面：

3.1 倒班對睡眠、警覺性影響的生理機制

類0以sleep disorders，circadian rhythm/physiopathology，wakefulness/physiology，sleep/physiology，circadian rhythm/physiology，work schedule tolerance/psychology為主題詞簇聚為一類，研究以倒班引起晝夜節律改變對睡眠、覺醒的影響，并探討其病理生理機制。倒班引起人的生物節律與晝夜節律不一致，通過影響下丘腦視交叉上核-松果體，干擾褪黑素的分泌。有研究［6-14］表明，夜班工人褪黑素分泌的濃度高峰若能由夜間分泌變為白天，則能適應倒班工作，不影響白天的睡眠休息，否則容易發生以失眠/嗜睡為主要特征的倒班相關睡眠障礙。BUKOWSKA-DAMSKA等［15］通過研究護士人群睡眠質量與晝夜節律核心基因甲基化狀態的關系，發現長期睡眠限制可能會影響新陳代謝，激素分泌模式和炎癥反應。睡眠剝奪與表觀遺傳效應之間存在潛在的聯系。研究［9］發現，護士倒班9～12 h疲勞發生率較高，對工作的警覺性降低，與工作表現呈負相關。故應為倒班護理人員提供提高睡眠質量的應對策略，保證每天至少6 h有效睡眠；在夜班倒班中根據褪黑素分泌高峰時段，工作人員易困、工作警覺性降低，影響工作表現與工作安全的情況，在1：00至4：00提供小睡機會，減少因倒班導致睡眠障礙及其引發的各種潛在危險因素［16］。

3.2 倒班對癌癥的影響

類1以breast neoplasms/etiology，breast neoplasms/epidemology，shift work schedule/adverse effects，sleep disorders，circadian rhythm/complications為主題詞簇，在流行病學調查基礎上，探討倒班對引起睡眠障礙、生理節律改變對乳腺癌形成的影響。HUNTER等［17］通過系統評價對夜班護士褪黑素水平與癌癥的潛在關系進行分析，發現晝夜節律紊亂會導致褪黑素水平降低，褪黑素有抑制癌癥發生發展的作用，褪黑素水平降低對癌癥的發生有潛在危險。DAVIS等［18］發現倒班所致的晝夜節律紊亂可引起夜間褪黑激素水平和生殖激素水平的改變，對女性乳腺癌發生有潛在危險。研究［18］指出應進一步對生物鐘相關基因多態性進行研究，尤其是PER3多態性（rs228697）與晝夜節律類型中的夜型密切相關，可預測人體對晝夜節律的影響及對倒班工作的適應性。

3.3 倒班工作耐受性及睡眠的影響

類2以work schedule tolerance，work，circadian rhythm，sleep，nursing staff’ hospital為主題詞簇形成1個聚類，以護士人群為研究對象，探討倒班對倒班工作耐受性及睡眠的影響。研究［19-21］發現，倒班人員耐受力受倒班形式、倒班年限、人口變量（年齡、性別等）、節律類型（晨型和夜型）、性格特質、應對風格、社會支持等影響。MCDOWALL等［22］發現，倒班護士睡眠質量較非倒班護士有統計學差異，且倒班是唯一對睡眠質量差異有影響的因素。

3.4 光照對倒班人員生物鐘的影響與應對

類3以occupational medicine，adaptation，physiological，light，circadian clocks/physiology為主題詞簇形成1個聚類，研究倒班中光照對人體生物鐘的影響、適應與職業應對。倒班相關睡眠障礙是屬于晝夜節律睡眠紊亂的一種類型，環境中引入照明后，可從調節時序的分子水平上破壞生物鐘系統，導致內源性晝夜節律與外環境晝夜節律不匹配，出現睡眠障礙與廣泛的健康問題［23-24］。STOTHARD等［25］發現，現代電子照明條件下人們近24 h制的生物鐘發生了變化，產生了睡眠延遲，如果倒班人員褪黑素水平分泌延遲，則能適應倒班引起的晝夜節律改變。美國睡眠醫學會（American Academy of Sleep Medicine，AASM）在睡眠節律障礙治療方案共識報告［26］中指出，光照療法為睡眠時相障礙患者的2～3級推薦治療指南性方案。研究［27］表明，光照療法可以降低夜班倒班人員困意，提高警覺性。同時，根據光照對人體的影響，應指導倒班人員開車回家途中帶墨鏡或白天休息時用遮光窗簾遮擋，提高其倒班后的睡眠質量。

3.5 應用藥物治療倒班人員睡眠障礙

類4以circadian rhythm/drug effects，employment，personnel staffing and scheduling，workload為主題詞形成1個聚類，以研究護士在倒班工作中應用藥物對抗倒班引起的生理節律改變及藥物不良反應為主。在美國、加拿大、澳大利亞、新西蘭等國家支持應用包括莫達非尼、褪黑激素等提高夜班警覺性和促進白天睡眠的藥物，但也有研究［28］發現使用莫達非尼類藥物有引發頭痛、失眠的不良反應。CENTOFANTI等［29］指出，在應對倒班引起的晝夜節律改變的措施中，以咖啡和小睡為主。夜班前或夜班中20 min～1 h的小睡能夠抵消倒班工作引起的疲勞，提高工作警覺性，減少工作失誤；夜班前30 min飲用咖啡（40 mg/kg）能有效緩解主觀思睡，且不影響下夜班后的睡眠。但如果咖啡飲用量超過400 mg/d，會增加睡眠障礙、心理困擾、腹部疼痛、體質量增加等不良反應［12，29］。

3.6 倒班對職業相關疾病及心血管等慢性疾病的影響

類5以cardiovascular diseases/etiology，occupational diseases/etiology，occupational exposure/adverse effects，occupational diseases/epidemology，cardiovascular disease/epidemology為主題詞形成1個聚類，主要關注倒班作為職業暴露因素對職業相關疾病、心血管疾病風險影響的研究。WYSE等［30］對277 168名從業人員進行調查，以倒班作為職業暴露因素，發現倒班人員更容易出現肥胖、糖尿病、睡眠障礙及心理健康問題。YILDIZ等［31］通過調查倒班護士的工作條件及生活方式，發現護士夜班期間各類零食、含糖飲料、酒等飲食增加，糖尿病、心血管及胃腸道癥狀發生率顯著高于其他同類研究。研究［32］發現，倒班護士心理壓力較大，且與功能性胃腸疾病相關。胃腸道不適癥狀的發生以20～30歲年輕女性為主，并伴有精神壓力，而心血管疾病則多伴有吸煙［8］。

3.7 倒班對護士職業健康和工作滿意度的影響

類6以nurses/psychology，health status，occupational health，work schedule tolerance/physiology，nursing staff’hospital/psychology，job satisfaction為主題簇形成1個聚類，該類研究主要關注醫院護理人員對倒班的耐受性及其對健康和工作滿意度的影響。有研究［9，32］發現，睡眠質量和工作滿意度隨著白班至永久夜班的轉變而下降，倒班護士精神壓力、疲勞較嚴重，工作滿意度較低。CHANG等［33］研究發現，倒班護士睡眠質量與工作滿意度呈正相關，可以通過對工作的意義、責任、職位、自我實現的感知及良好的工作環境等提高倒班護士的工作滿意度，并促進其身心健康。

3.8 倒班引起的生活方式改變對生理節律與睡眠的影響

類7以shift work schedule，nurses，sleep disorders，circadian rhythm/epidemology，nurses/statistics &numerical data，life style為主題詞簇形成1個聚類，以倒班引起護士生活方式、生理節律改變，導致睡眠障礙的研究為主。HWANG等［34］對2 616名機場工作人員調查發現，倒班人員飲酒次數、平均血壓均顯著高于非倒班人員。JEONG等［35］通過構建倒班護士睡眠質量的結構模型發現，晝夜節律、倒班狀態與經歷、壓力反應可以影響倒班護士的睡眠質量。應對倒班人員開展基于證據的健康教育，普及健康的生活方式，如睡覺前6 h避免飽食、飲酒、咖啡攝入，睡前3 h停止運動，建立規律的倒班后睡眠時間，在下夜班后9：00至13：00固定4 h的有效睡眠時間等，以促進其身心健康。

綜上所述，本研究利用共詞聚類分析方法對倒班相關論文的主題進行分析，總結了該領域的研究熱點與發展趨勢。目前針對倒班的相關研究以護士人群為主，主要研究內容為倒班對機體生理節律的影響，發現倒班可導致睡眠、覺醒障礙，引起工作滿意度降低、身心健康受影響等；對倒班引起的睡眠障礙的治療以光照療法、小睡、咖啡干預為主。倒班相關的職業防護及對慢性病的影響方面的研究可能是未來的研究趨勢。