基于CiteSpace和VOSviewer的抗菌藥物治療腹腔感染研究熱點的可視化分析

曹澤錕, 蘇奕晨, 谷俊遠, 鄧長輝

(1. 湖南中醫藥大學, 湖南 長沙, 410208; 2. 湖南中醫藥大學附屬長沙醫院, 湖南 長沙, 410015;3. 湖南省長沙市第三醫院, 湖南 長沙, 410015)

腹腔感染是外科感染中最常見和最多發的類型,危害嚴重,具有較高的發病率和致死率[1]。腹腔感染的病原菌復雜多樣,僅依靠手術治療往往無法治愈,故抗菌藥物的選用極其重要。然而,隨著抗菌藥物在臨床中的大量使用,以銅綠假單胞菌、肺炎克雷伯菌為代表的病原菌對抗菌藥物的耐藥率逐年上升[2]。本研究通過文獻計量學方法對抗菌藥物治療腹腔感染的文獻進行分析,旨在明確近年來腹腔感染的治療方法以及相關抗菌藥物的研究熱點和未來趨勢。CiteSpace軟件[3]和VOSviewer[4]軟件是可視化分析中常用的圖譜工具,可通過對導入文獻中的重要信息(國家、作者、機構、期刊的分布與合作情況,關鍵詞等)進行可視化分析,使研究人員更直觀地了解研究的熱點和趨勢。本研究應用CiteSpace軟件、VOSviewer軟件對腹腔感染的抗菌藥物選擇和應用進行文獻計量與可視化分析,以期為相關研究人員提供借鑒和參考。

1 資料與方法

1.1 數據來源

以Web of Science(WOS)數據庫為檢索平臺,選擇核心合集(WOSCC)中的科學引文索引擴展 (SCI-E)數據庫進行檢索。檢索關鍵詞為腹腔感染、復雜腹腔感染、抗生素治療,檢索時間范圍為2012年1月1日—2022年12月31日,文獻語言限制為英語,共得到76 412篇文獻。

1.2 文獻篩選標準

1.2.1 納入標準: 文獻類別為微生物學或傳染病或藥理學或藥學; 研究主題與抗生素治療腹腔感染相關; 文獻類型為論文或綜述。

1.2.2 排除標準: 重復發表文獻; 會議摘要等文獻; 與抗生素治療無關的文獻; 非臨床醫學研究。

1.3 研究方法

將WOS中篩選出的文獻以“全記錄和引用的參考文獻”形式及純文本格式下載并保存。應用Scimago Graphica 1.0.26軟件對國家間合作情況繪制地理圖譜。應用VOSviewer 1.6.10軟件對機構分布與合作進行分析,構建可視化網絡。應用CiteSpace 6.1. R3軟件對作者的分布與合作進行共現分析,對關鍵詞進行共現和聚類分析并繪制共線圖、聚類圖、聚類時間線圖和突現圖。

1.4 可視化圖譜分析

Scimago Graphica軟件生成的國家地理圖譜中,每個節點代表不同的國家,節點大小與該國家的文獻發表量呈正相關; 節點之間的連線代表國家之間的合作,連線粗細代表合作的緊密程度。VOSviewer軟件的共現分析圖譜中,節點和字體大小代表出現的頻率,節點間連線表示合作關系,粗細表示密切程度。Citespace軟件的共現和聚類分析結果中,不同顏色表示不同年份,顏色越接近紅色表示年份越近。外圈代表中心性,中心性越高說明該節點在研究中越重要[5]。聚類分析圖譜中,觀察聚類模塊值(Q值)和聚類輪廓平均值(S值),前者表示聚類節點的關聯,后者表示聚類主題的關聯。突現圖譜中,觀察紅色部分,其表示突現的時間范圍。

2 結 果

2.1 發文量分布

經篩選,本研究最終納入24 171篇文獻,其中論文19 819篇、綜述4 352篇。2012—2022年的發文量逐年增長, 2020—2022年這3年的發文量幾乎占一半(10 168篇,占42.07%), 其中2022年(3 590篇,占14.85%)發文量最高,見圖1。

圖1 2012—2022年發文量分析

2.2 國家發文量及合作分析

本研究中, 24 171篇抗菌藥物治療腹腔感染相關文獻共來自177個國家/地區,美國和中國分別以6 706篇和3 173篇發文量排名第1位和第2位(分別占27.74%和13.13%), 發文量排名第3的為英國(1 636篇,占6.77%), 見圖2。發文量排名前10位的國家中,中國的發文量雖然高居第2位,但平均被引量最少,見表1。中國的發文量占比呈現逐年增長趨勢,是上升速度最快的國家。Scimago Graphica軟件繪制的國家合作地理圖顯示,中國與美國的合作最多,美國與歐洲國家的合作最為緊密,見圖3。

表1 2012—2022年發文量排名前10位的國家

圖2 2012—2022年不同國家的發文量分析

圖3 發文國家間合作網絡分析

2.3 機構發文量及合作分析

本研究中,抗生素治療腹腔感染研究領域的文獻發表共有78 376家機構參與。法國研究型大學聯盟是該領域貢獻最大的機構,共發表了749篇文獻(發文量排名第1),被引量為19 259次(被引量排名第2); 美國加利福尼亞大學系統是被引量最多的機構(20 717次); 美國退伍軍人事務部的發文量排名第8位,但其平均被引量(49.83次/篇)最高,見表2。VOSviewer可視化圖譜顯示,發文量多于100篇的52個機構之間聚類分析形成4個族群,其中墨爾本大學與莫納什大學之間合作最為密切,中國的上海交通大學、復旦大學、首都醫科大學、浙江大學之間聯系密切,見圖4。

表2 2012—2022年發文量排名前10位的機構

圖4 研究機構聚類分析

2.4 作者發文量及合作分析

本研究24 171篇文獻中參與的作者有114 989位,發文量排名前10位的作者中,美國作者BONOMO R A的發文量、總被引量和平均被引量均排名第1位,西班牙作者RODRGUEZ-BAO J(57篇)和澳大利亞作者PATERSON D L(54篇)的發文量分別排名第2位和第3位。見表3。

表3 2012—2022年發文量排名前10位的作者

通過CiteSpace對作者的合作網絡進行可視化圖譜分析,從中心性來看[6], BASSETTI M排名最高(0.21), 其后是RODRGUEZ-BAO J(0.19)、PATERSON D L(0.15), 表明其在這一領域對合作緊密的重視程度高,見圖5。

圖5 作者合作網絡的可視化分析

2.5 期刊分析

本研究中的抗菌藥物治療腹腔感染相關文獻發表于599種期刊,其中發文量排名前10位的期刊合計發文量多達6 946篇, 10種期刊的影響因子為3.7～15.5,其中ClinicalInfectiousDiseases的影響因子(15.446)和平均被引量(54.17次/篇)均最高,見表4。

表4 2012—2022年發文量排名前10位的期刊

2.6 研究熱點和前沿分析

2.6.1 關鍵詞共現分析: 該分析可反映研究主題和熱點,其中節點大小可反映關鍵詞出現頻率。出現頻率排名前5位的關鍵詞分別為“感染”“抗生素耐藥”“大腸桿菌”“銅綠假單胞菌”“管理”,見圖6。

圖6 關鍵詞共現分析

2.6.2 關鍵詞聚類分析和時間線圖譜: 在關鍵詞共現的基礎上,基于CiteSpace聚類分析將相似的點聚在一起,識別出代表相似研究領域的集群,進而總結抗菌藥物治療腹腔感染研究的關注點。本研究排名前6位的聚類標簽分別為“生物被膜”“抗菌藥物管理”“抗生素耐藥性”“腸道微生物群”“幽門螺桿菌”“黏菌素”。聚類的Q值為0.405 5(>0.3),S值為0.722 9(>0.5), 表明聚類結果劃分良好,聚類合理,見圖7A。關鍵詞聚類的時間線圖譜(圖7B)可反映關鍵詞隨時間變化的情況, 2012—2014年集中出現大量高頻熱點關鍵詞,其中出現頻率超過100次的熱點關鍵詞約有80%產生于這一時期,如銅綠假單胞菌、葡萄球菌屬、大腸埃希菌、耐藥性、肺炎克雷伯菌等,這些關鍵詞與其他關鍵詞聯系密切且持續至今,表明該研究方向雖趨于成熟,但仍然是后續新興研究的工作基礎。2012—2022年,#0類別中,以分子機制、抗生素耐受性、持久性細胞為代表的研究最為突出,表明細菌生物被膜水平上的耐藥機制研究方向熱度持續不減。2013—2015年,#1、#2、#3類別中出現部分熱點聚焦現象,分別是臨床實踐指南、抗生素耐藥基因和微生物菌群移植,表明臨床實踐指南的頒布在這一時期對抗菌藥物管理研究具有重要意義,此外以耐碳青霉烯類藥物為主的耐藥基因研究開始興起。腸道菌群移位是這一時期的重點研究方向,針對#4類別,2016年的克拉霉素耐藥研究是最熱的研究點。#5類別對碳青霉烯類、β內酰胺酶抑制劑的研究較為頻繁。2018—2022年陸續出現一些新的熱點關鍵詞,如納米銀、次生代謝物、國際共識定義、全基因組測序、短鏈脂肪酸、機器學習,這些關鍵詞的出現頻次往往少于10次,與其他關鍵詞的連線也較為稀疏,但可能是未來的研究重點方向。

2.6.3 突現詞分析: 突現詞是指在短時間內出現頻率顯著增加的關鍵詞,突現度(Strength)越高的關鍵詞越能代表這一時期的研究前沿。2012—2015年,突現詞集中于腹瀉、結腸炎、艱難梭菌、序貫治療; 2016—2018年突現詞集中于細菌的持續存在、飛行質譜法; 2019—2022年的突現詞包括工具、艱難梭菌、設計、噬菌體、對齊、系統評價,見圖8。

圖8 排名前25位的關鍵詞突現分析

3 討 論

本研究結果顯示,2012—2022年間,年發文量呈現逐漸增長趨勢,說明該領域學者對抗菌藥物治療腹腔感染的探索一直在持續,腹腔感染仍是目前需要重點關注的疾病。各國發文量增長趨勢顯示,美國的發文量雖然在增加,但近年來占比正逐漸降低,說明其他各國對該領域的關注度正在提高。中國目前的發文量位居世界第2, 但文獻平均被引量很低,說明研究質量仍有待提高,這可能與中國在該領域的研究起步較晚,合作網絡較小有關。國家之間合作網絡分析結果顯示,該領域的研究主要集中于歐美國家,且合作網絡呈群簇現象,中國與美國的合作較多,但與歐洲國家的聯系仍有待加強。歐美國家機構間的合作很密切,擁有龐大的科研團體,而中國目前較突出的團隊主要分布于江浙地區,以浙江大學、復旦大學和上海交通大學的合作為主?？傮w而言,中國的研究機構與國外研究機構的合作頻率仍有提升空間,且需要提高研究數量和質量。

發文量排名前10位的期刊平均影響因子約為7分, JCR分區大多在Q1分區,且平均被引量都遠高于其影響因子,可見抗菌藥物治療腹腔感染領域目前擁有較高的研究質量。作者合作網絡分析結果顯示, BASSETTI M的中心性最強,但此作者的發文量排名第9位,提示該研究者的論文質量可能很高。高發文量作者之間的合作也相對集中,美國BONOMO R A團隊在該領域的成果最為突出,其發文量、被引頻次也最高,再次提示合作的重要性,中國學者應學習國外團隊的合作經驗。

結合關鍵詞的共現、聚類、突現分析,本研究認為抗菌藥物治療腹腔感染的熱點可歸納為兩大類,即細菌耐藥機制研究(聚類#0、#2、#5)和消化系統感染疾病治療(聚類#3、#4), 其中耐藥機制研究主要分為細菌生物被膜(聚類#0)和耐藥基因相關(聚類#2)研究方向。大腸桿菌、肺炎克雷伯菌、銅綠假單胞菌和鮑曼不動桿菌是被主要研究的細菌類別,這類細菌產生的生物被膜可對抗各種不利環境(營養缺乏或過剩、抗菌劑、氧化、低pH值等[7]),仍能形成菌落,導致傳統抗生素治療失敗。因此,對生物被膜的耐藥機制和新型療法的研究應運而生,聚類#0中以胞外聚合物基質殼聚糖、低代謝低活性的持久細胞[8]和光動力療法[9]、銀納米顆粒[10]以及噬菌體療法[11]為主的新型療法,未來將會在抗菌治療中發揮重要作用。耐藥基因方面,以聚類#2中黏菌素、替加環素、碳青霉烯類耐藥基因的研究為主。聚類#3中的腸道菌群移位于2015年作為熱點受到了人們的額外關注,腸道菌群主要由革蘭陰性菌組成,菌群過度繁殖和移位產生大量內毒素,使腸黏膜通透性增加,促進內毒素入血,引發一系列機體反應。大量使用抗生素易引起菌群失調,使正常菌群減少或消失,過路菌大量繁殖,可引起艱難梭狀桿菌感染而導致偽膜性結腸炎[12]; 抗生素能增加內毒素的釋放,促進炎性介質生成,使腸黏膜通透性增加,增加了細菌移位的機會[13]。目前,微生態療法在防治腸道細菌移位方面發揮著重要作用,補充正常腸道菌群或益生菌[14](雙歧桿菌、乳酸菌等)可競爭性抑制侵襲性細菌的生長,有效防治菌群失調,而補充短鏈脂肪酸可保護腸道黏膜屏障[15]。聚類#4中,幽門螺桿菌、沙門氏菌[16]、艱難梭狀桿菌[17]等腸道細菌感染所致腹痛、腹瀉癥狀以及該類細菌的抗菌治療也是目前被重視的研究方向。近年來,生物信息學相關研究逐漸發展,聚類#2中全基因測序[18]、細菌毒力基因[19]相關研究也得以大大進展。

抗菌藥物和酶抑制劑的新組合是當前的研究前沿,這類新型β-內酰胺酶抑制劑組合對碳青霉烯耐藥細菌具有很強的抗菌活性。研究[20]顯示, 2021年肺炎克雷伯菌對亞胺培南和美羅培南的耐藥率從2012年的10%左右上升到23%左右,如聚類#5所示,頭孢他啶-阿維巴坦、頭孢吡肟-阿維巴坦等新型β-內酰胺酶抑制劑組合近年來陸續被美國食品和藥物管理局(FDA)批準用于治療復雜性腹腔內感染和復雜性尿路感染,這類新型藥物組合有望在未來成為對抗多重耐藥細菌的主要治療方案[21]。

綜上所述,抗菌藥物治療腹腔感染的研究熱度近年來呈上升趨勢,抗生素耐藥性、新抗生素研發、腸道細菌感染管理和治療是今后研究的主要方向和熱點,這或許可為相關科研工作者在選題和研究方向上提供借鑒和參考。由于選擇數據具有局限性,納入文獻時間跨度較大,關鍵詞表述存在相似現象,本研究分析結果可能存在一定偏差,但并不影響對抗菌藥物治療腹腔感染領域中重要研究方向的挖掘。