基于CiteSpace 的經顱直流電刺激研究熱點及趨勢分析

陳 盼，胡 玲，楊 蕾，劉 雪，張 晴

華中科技大學同濟醫學院附屬武漢中心醫院，湖北 430014

近年來非侵入性腦刺激技術得到迅速發展，被廣泛應用于各種腦功能受損的治療當中。經顱直流電刺激(transcranial direct current stimulation，tDCS)是將可產生微弱直流電的電極片置于顱骨表面，通過調整神經元的興奮性改變腦功能變化[1]的一種技術，其作用原理是利用恒定的低強度電流興奮大腦皮層并改變神經活動[2]，具有電極依賴性，表現為陽極興奮、陰極抑制[3]。當前，tDCS 已被廣泛應用于疼痛、帕金森病、腦卒中后運動功能障礙等多種神經系統疾病中[4]。左秀芹等[5]對我國tDCS 的相關研究進行了可視化分析，但研究未納入外文數據庫中文獻。本研究擬采用CiteSpace 軟件對Web of Science (WOS)核心合集數據庫和中國知網(China national knowledge infrastructure，CNKI)數 據 庫 中2011 年1 月—2020 年12 月 收 錄 的tDCS 相關研究進行可視化分析，將tDCS 相關研究的國內外研究進展進行對比，分析該領域的發展趨勢與研究熱點，為今后研究提供參考。

1 資料與方法

1.1 文獻檢索

中文檢索：檢索數據庫為CNKI，檢索字段為“主題”（精確），檢索式為“經顱直流電刺激”OR“tDCS”，檢索時間為2011 年1 月—2020 年12 月，共檢索出文獻721 篇，剔除不相關文獻146 篇，最終納入文獻575篇。外文檢索：檢索數據庫為WOS核心合集數據庫，檢索字段為“主題詞”“關鍵詞”，檢索式為“transcranial direct current stimulation”OR“tDCS”OR“direct current stimulation”，檢索時間為2011 年1 月—2020 年12 月。共檢索出文獻6 384 篇，剔除不相關文獻1 050 篇，最終納入文獻5 334 篇。

1.2 數據分析工具及方法

CiteSpace 是由陳超美教授團隊開發的一款可視化軟件，可通過對某研究領域的文獻記錄進行多角度分析，呈現知識的結構、規律和分布情況[6]。本研究采用CiteSpace 5.5.R2 進行可視化分析。將數據庫中檢索獲得的文獻以純文本格式導入CiteSpace 5.5.R2，時間跨度（time slicing）設置為2011—2020 年，時間切片（years per slic）默認為1，閾值（threshold）設置為系統默認的Top 50，關聯強度為系統默認值，裁剪方式根據所選節點按需設置。分別以作者、機構、關鍵詞為節點進行分析，并以被引文獻為節點繪制共被引圖譜。

2 結果

2.1 發文量分析

2011 年1 月—2020 年12 月，tDCS 相 關 中 文 文 獻年均發文量為57.5 篇，tDCS 相關外文文獻年均發文量為533.4 篇，總體來看均呈上升趨勢。見圖1。

圖1 經顱直流電刺激年度發文量趨勢圖

2.2 作者分析

繪制作者合作網絡知識圖譜，知識圖譜中每一個節點代表1 位作者，節點越大表明該作者發文量越多，節點間的連線代表作者間的合作程度。中心性(centrality)是可視化分析的一個重要分析點，中心性越高表明其地位越重要，合作度高且具有代表性[7]。中文文獻作者合作網絡知識圖譜顯示，發文量較高的前3 位作者分別是宋為群、劉宇、王玉平；無中心性較高的作者。見圖2。外文文獻合作網絡知識圖譜顯示，發文頻次最高的前3 位作者分別是Felipe Fregni、Marom Bikson、Michael A Nitsche；中心性最高的作者是Felipe Fregni，其次是Michael A Nitsche 和Alberto Priori，其中，Felipe Fregni 發表文獻的被引頻次為192 次，中心性為0.18，屬于tDCS 研究領域的高產及核心作者，與Ander R Brunoni 以及Alvaro Pascualleone 等作者均建立了合作關系。見圖3。

表1 被引頻次排名前5 位的文獻

圖2 中文文獻作者合作網絡知識圖譜

圖3 外文文獻作者合作網絡知識圖譜

2.3 機構分析

繪制機構合作網絡知識圖譜，中文文獻機構合作網絡知識圖譜顯示，發文量較多的3 所機構分別是首都醫科大學宣武醫院、深圳大學心理與社會學院以及安徽醫科大學第二附屬醫院，圖中各節點分布分散，節點間連線較少；無中心性較高的機構。見圖4。外文文獻機構合作網絡知識圖譜顯示，發文量較高的3 所機構為哈佛大學（Harvard Univ）、圣保羅大學（Univ Sao Paulo）、哈佛醫學院（Harvard Med Sch）；中心性較高的3 所機構為倫敦大學（UCL）、米蘭比可卡大學（Univ Milano Bicocca）、哥廷根大學（Univ Gottingen），總體來看，各機構對tDCS 相關研究中心性較高，合作緊密。見圖5。

圖4 中文文獻機構合作網絡知識圖譜

圖5 外文文獻機構合作網絡知識圖譜

2.4 共被引分析

運用CiteSpace 進行文獻共被引分析。由于目前CiteSpace 無法對CNKI 中的文獻進行共被引分析，因此本研究僅對外文文獻進行共被引分析，結果見圖6。被引頻次及中心性排名前5 位的文獻見表1、表2。被引頻次最高的文獻是關于tDCS 臨床應用的循證指南，中心性最高的文獻是關于tDCS 生理學基礎及其作用機制的文獻。

表2 中心性排名前5 位的文獻

圖6 被引文獻共被引知識網絡圖譜

2.5 研究熱點分析

2.5.1 關鍵詞共現分析

繪制關鍵詞共現網絡知識圖譜，剔除tDCS 相關關鍵詞，如經顱直流電刺激、tDCS，中文文獻關鍵詞共現網絡知識圖譜顯示，文獻中出現頻次較高的前3 位關鍵詞是腦卒中、康復、認知功能；中心性較高的關鍵詞為腦卒中、帕金森病以及康復。見圖7。外文文獻關鍵詞共現網絡知識圖譜顯示，文獻中出現頻次最高的前3 位關鍵詞是興奮性（excitability）、腦刺激（brain stimulation）、運動皮質（motor cortex）；中心性較高的3個關鍵詞是經顱磁刺激（transcranial magnetic stimula‐tion）、運動皮質（motor cortex）、神經調控（neuromodu‐lation）。見圖8。

圖7 中文文獻關鍵詞共現網絡知識圖譜

圖8 外文文獻關鍵詞共現網絡知識圖譜

2.5.2 關鍵詞聚類分析

CiteSpace 根據圖譜的網絡結構與聚類清晰程度計算出模塊值（Q）與聚類平均輪廓值（S），Q>0.3 表明聚類結構顯著，S>0.5 表明聚類合理，S>0.7 表明聚類是令人信服的[8]。運用CiteSpace 對研究進行聚類分析，中文文獻關鍵詞聚類網絡知識圖譜顯示，共得到9 個 聚 類，其Q 值 為0.720 7，S 值 為0.953 6，接 近1.000，表明各聚類間研究主題明確。見圖9。外文文獻關鍵詞聚類網絡知識圖譜顯示，共得到10 個聚類，Q值為0.802 1，S 值為0.722 9，表明外文文獻聚類結構顯著。見圖10。

圖10 外文文獻關鍵詞聚類網絡知識圖譜

2.5.3 關鍵詞時間演化分析

采用Timezone view 分析研究熱點與動態前沿，中文文獻關鍵詞時間演化圖譜顯示，2011—2015 年腦卒中后功能障礙的治療受到關注；2016—2018 年帕金森病以及認知功能康復受到關注；2019—2020 年意識障礙與脊髓損傷受到關注。見圖11。外文文獻關鍵詞時間演化圖譜顯示，2011—2013 年tDCS 的興奮性以及聯合其他影像學技術研究tDCS 機制受到關注；2014—2015年精神類疾病的治療研究受到關注；2016—2020 年tDCS 與其他療法的聯合應用受到關注。見圖12。

圖11 中文文獻關鍵詞時間演化圖譜

圖12 外文文獻關鍵詞時間演化圖譜

2.5.4 突現詞分析

中文文獻突現詞分析圖譜顯示，共得到18 個突現詞，2013 年及以后，疼痛、神經調控技術、運動功能、電極面積、上肢、皮質興奮性、功能磁共振成像等受到關注，但并沒有持續至今。見圖13。外文文獻突現詞分析圖譜顯示，共得到22 個突現詞，小腦、Meta 分析、健康、功能性連接等為2016 年及以后開始受到關注，并持續至今。見圖14。

圖13 中文文獻突現詞分析圖譜

圖14 外文文獻突現詞分析圖譜

3 討論

3.1 tDCS 研究一般現狀

本研究結果顯示，2011—2020 年tDCS 相關中外文文獻發文量均呈上升趨勢，但中文文獻發文量與外文文獻比較不高，且中心性較低，影響力不足。通過對作者進行可視化分析發現，宋為群為中文文獻發文量較高的作者，其所在機構首都醫科大學宣武醫院也是tDCS 相關中文文獻的高產機構代表，其主要研究方向為腦卒中后功能障礙[9‐10]。Felipe Fregni 為外文文獻發文量較高的作者，其發表的高被引文獻為tDCS 治療重度抑郁的相關研究[11]，且Felipe Fregni 所在單位為哈佛醫學院，其主要研究方向涉及神經科學。與之合作緊密的作者為Ander R Brunoni，來自圣保羅大學精神病學研究所，主要研究方向為tDCS 在精神疾病（抑郁癥[12]、精神分裂癥[13]）中的臨床應用。其他發文頻次較高的作者有Marom Bikson、Michael A Nitsche，其研究方向為tDCS 的特異性機制研究[14]及其神經生理學原理研究[15]。機構分析結果顯示，tDCS 相關中文文獻機構主要為醫院，外文文獻機構主要為學校，一定程度上說明我國尚缺乏中心性較高的機構，各機構間也未開展廣泛合作，而國外各研究團隊合作緊密，形成了以倫敦大學為代表的核心機構。

3.2 tDCS 研究熱點

被引頻次是反映研究熱點的重要指標[16]。被引結果顯示，tDCS 研究集中于臨床研究以及大腦皮質機制研究，臨床研究由早期的改善神經系統疾病癥狀（如抑郁情緒、疲勞和認知功能障礙）逐漸轉向對意識障礙[17‐18]、慢性疼痛[19]、脊髓損傷后功能恢復[20]的研究。大腦皮質機制研究主要是基礎神經生理學[21]與建模研究[22]。此外，國外學者還進行了tDCS 相關設備的研究[23‐24]。隨著tDCS 的應用越來越多以及遠程康復的發展，有研究者提出遠程監督的tDCS 治療方案[25‐26]，使參與者能夠在家中進行治療。

關鍵詞共現及聚類分析結果顯示，tDCS 中文文獻主題主要集中在神經系統疾病的治療與康復領域，近年來，tDCS 逐漸被應用于意識障礙、多發性硬化及阿爾茨海默病等疾病中，同時也有學者開始對tDCS 刺激神經網絡的作用機制進行探索[27‐28]。我國研究者對tDCS 的臨床應用較多，在基礎研究及相關機制研究方面相對薄弱。tDCS 外文文獻主題包括康復、神經調控機制、運動皮質以及抑郁癥等，其對大腦皮質機制的研究開始較早，進行了一系列臨床研究與動物實驗，并制定了tDCS 使用指南[2]，聯合經顱磁刺激（TMS）、腦電圖（EEG）、功能磁共振（fMRI）等手段探討tDCS 的作用機制與療效[29‐31]。同時，有國外研究者還對參數設置進行了探索，在大多數情況下，電流密度為0.029～0.080 mA/cm2，刺激的持續時間為10～30 min，刺激強度為1 mA 或2 mA[32]，目前已測試的電流強度為4 mA[33]。此外，還有研究者對刺激時間與刺激強度間的關聯進行了研究，Monte‐Silva 等[34]發現，與間斷刺激相比，持續刺激26 min 后會產生抑制作用。也有研究者發現，電極尺寸與電極形狀會影響電流分布[35‐36]。

突現詞分析結果顯示，中文文獻較關注tDCS 的臨床應用，結合關鍵詞時間演化結果發現，tDCS 的應用范圍逐漸擴大。近年來開始對大腦皮質、功能磁共振成像等進行研究，表明tDCS 治療機制以及功能影像學表現可能將是研究趨勢。外文文獻突現詞與關鍵詞時間演化結果顯示，刺激部位、腦功能網絡連接、Meta 分析等是其研究熱點。

3.3 我國tDCS 相關研究的發展趨勢

1）在神經系統疾病中的臨床應用方面，tDCS 的臨床應用較為廣泛，但對于其作用機制以及臨床療效評估的客觀方法探索不夠深入，應結合fMRI、EEG 以及正電子發射型計算機斷層顯像（PET）等腦成像技術進一步明確tDCS 的作用機制，并在腦組織功能及神經生理學層面客觀評估tDCS 的作用效果；2）在刺激參數（刺激部位、刺激時間、刺激次數等）方面，應細化最佳刺激方式，明確刺激靶點，探究更有效的刺激模式，并依據個體差異提供個性化的刺激方法；3）聯合其他治療手段共同探討臨床療效方面，目前已有研究將tDCS 與其他康復治療方法結合應用于臨床治療，為拓寬tDCS 的應用領域提供了新思路。此外，應加強我國不同機構、學者間的合作與交流。在加強國內合作的同時，鼓勵與國外研究機構開展合作，以促進跨區域、多中心合作，推動我國在該領域更深入的發展。

4 小結

本研究通過對國內外權威數據庫收錄的tDCS 相關研究進行可視化分析，將中外文文獻研究方向及研究熱點進行對比，從而為我國研究者清晰、直觀地展示了tDCS 研究熱點和研究前沿，并為未來研究的選題、發展方向提供了參考。受軟件限制，僅對CNKI 與WOS 核心合集數據庫中的文獻進行分析，數據庫選擇相對單一，存在一定的選擇偏倚；在數據格式上也受到限制，無法對文獻內容進行分析，僅初步呈現了tDCS的研究現狀與研究動態，因此對該領域的概述仍需進一步完善。