近20年低強度脈沖超聲相關研究的國際趨勢和熱點分析

摘要：目的" 分析低強度脈沖超聲近20年的研究現狀、熱點及發展趨勢，為后續相關研究提供參考。方法" 以Web of Science中SCI-EXPANDED索引為文獻來源，檢索2003-2022年低強度脈沖相關研究，采用CiteSpace進行國家、機構、作者的合作網絡分析；對被引文獻繪制共現圖譜；對關鍵詞進行共現分析、聚類分析和突現分析。結果" 共納入文獻1762篇。高產國家為中國、美國、日本；高產機構為重慶醫科大學、阿爾伯塔大學；高產作者以TAREKEL-BIALY、FENGYI YANG、KWOKSUI LEUNG為代表。研究熱點為骨折愈合、細胞增殖、成骨分化等。預測探索低強度脈沖超聲作用于骨與軟骨愈合微觀分子機制、探索低強度脈沖超聲在新場景的應用成為未來一段時間內的研究趨勢。結論" 低強度脈沖超聲這一研究領域在近20年發展穩步上升，但仍處于初級階段，未來具有良好的發展前景。

關鍵詞：低強度脈沖超聲；Web of Science；CiteSpace；可視化分析

中圖分類號：R318.5" " " " " " " " " " " " " " " " "文獻標識碼：A" " " " " " " " " " " " " " " " "DOI：10.3969/j.issn.1006-1959.2024.16.004

文章編號：1006-1959（2024）16-0018-05

International Trends and Hotspots of Low-intensity Pulsed Ultrasound Related Research

in the Past 20 Years

ZHANG Xin，LIU Fan，SUN Ming-li

（College of Kinesiology，Shenyang Sport University，Shenyang 110102，Liaoning，China）

Abstract：Objective" To analyze the research status， hotspots and development trends of low-intensity pulsed ultrasound in the past 20 years， and to provide reference for subsequent related research.Methods" The SCI-EXPANDED index in Web of Science was used as the literature source to search for studies related to low-intensity pulsed ultrasound from 2003 to 2022， and CiteSpace was used to analyze the cooperation network of countries， institutions and authors. Draw a co-occurrence map of the cited literature; the keywords were analyzed by co-occurrence analysis， cluster analysis and Burst analysis.Results" A total of 1762 articles were included. High-yield countries were China， the United States， Japan; the high-yield institutions were Chongqing Medical University and University of Alberta. TAREKEL-BIALY， FENGYI YANG and KWOKSUI LEUNG were the representatives of high-yield authors. The research hotspots were fracture healing， cell proliferation， osteogenic differentiation and so on. It was predicted that exploring the micro-molecular mechanism of low-intensity pulsed ultrasound on bone and cartilage healing and exploring the application of low-intensity pulsed ultrasound in new scenarios might become a research trend in the future.Conclusion" The research field of low-intensity pulsed ultrasound has developed steadily in the past 20 years， but it is still in its infancy and has good development prospects in the future.

Key words：Low-intensity pulsed ultrasound;Web of Science;CiteSpace;Visual analysis

低強度脈沖超聲（low-intensity pulsed ultrasound， LIPUS）屬于超聲波的一種形式，是指采用脈沖波的形式以小于0.1 W/cm2強度作用于人體病變部位，調節體內微環境的物理治療手段，其特點是低成本且無創安全[1]。低強度脈沖超聲的作用機制主要通過空化效應、機械效應和熱效應發揮作用，目前已經廣泛應用于骨科、軟組織等疾病，備受相關研究人員的關注[2]。CiteSpace是陳超美博士基于引文分析理論開發的一款呈現科學知識圖譜的可視化軟件，能對某一學科領域文獻進行多角度的文獻計量分析，并據此繪制可視化圖譜，以展現此領域的知識基礎和研究熱點，并探索學科發展前沿[3]。低強度脈沖超聲作為一種有效的物理治療手段，近年來發文量逐漸上升，但尚未有清晰的文獻計量總結。鑒于此，本研究應用CiteSpace軟件對該領域的研究概況和熱點進行可視化分析，并預測前沿趨勢，為相關研究的進一步發展提供參考。

1資料與方法

1.1數據來源" 計算機檢索Web of Science核心合集數據庫，索引為“SCI-EXPANDED”。檢索式選取“TS=（Low intensity pulse ultrasound）OR TS=（LIPUS）”進行主題檢索，文獻檢索時間范圍為2003年1月1日至2022年12月31日。本研究中納入文獻類型選擇“Article”“Review”，語種選擇“English”，排除新聞、會議論文和撤稿通知的文獻。最終納入1762篇相關文獻。

1.2方法" 將所得文獻以純文本的形式導出到Input文件夾中，以“download_*.txt”的格式命名，采用CiteSpaceV.5.7.R5軟件進行文獻計量和可視化分析。可視化參數設置中，將時間跨度設置為2003-2022年，時間切片設置為2，主題詞術語來源為默認值，閾值項選擇“g-index，K=25”；關聯強度選擇cosine；聚類方法選擇對數似然比（Log-likelihood ratio， LLR）算法；根據不同的節點需要，選擇不同的閾值和剪裁方式達到簡化網絡結構、圖片美觀的目的；節點類型分別選擇國家、機構、作者、文獻和關鍵詞5個方面進行分析，繪制可視化圖譜。

2結果

2.1文獻年度分布" 基于WOS核心合集數據庫，2003年1月-2022年12月關于低強度脈沖超聲文獻共有1762篇文獻。自2003年以來，年平均發文量為88篇，最高年發文量為2021年的162篇，除2004-2005年、2008-2009年、2014-2015年、2021-2022年稍有回落外，總體呈現逐年增加的趨勢；此外，年累計發文量逐年上升，且趨勢擬合線相關系數為R2=0.949，吻合度較高，說明受學者關注程度高，有較大的發展前景，見圖1。

2.2國家合作分析" 以“country”為節點，進行國家合作網絡共現分析，發文量前3的國家分別為中國（464篇）、美國（450篇）、日本（201篇），中心度排名前3的國家是美國（0.46）、中國（0.42）、日本（0.34），見圖2。

2.3研究機構合作分析" 以“Institution”為節點，進行機構合作網絡共現分析，結果顯示截止2022年12月，共有382個機構參與了低強度脈沖超聲領域的研究。以發文量進行排名，前3的機構分別為重慶醫科大學（56篇）、阿爾伯塔大學（46篇）、中國科學院（44篇）。圖中連線成小規模聚集形式，表明以區域性合作為主，見圖3。

2.4作者合作分析" 以“Author”為節點，進行作者合作網絡共現分析，結果顯示TAREK ELBIALY發文量最高，為22篇；FENGYI YANG、KWOKSUI LEUNG、LING QIN、YAN WANG發文量為并列第2，為17篇。根據普萊斯定律，計算公式為m=0.749×■，Nmax為文獻發表量最多的作者論文數量，m為核心作者最低發文量[4]。將數據代入公式，m=0.749×4.7=3.5，計算得出低強度脈沖超聲領域發表論文4篇以上的為核心作者，共127人，共計發表論文836篇，占發文總量的48.05%，接近普萊斯定律的半數標準，說明低強度超聲領域作者尚未形成穩定和合作群體，但有較大的發展潛力，見圖4。

2.5關鍵詞共現分析和聚類分析" 以“Keyword”為節點，進行關鍵詞共現分析和聚類分析，結果顯示出現頻次前5的關鍵詞為“gene expression”（329次）、“in vitro”（226次）、“stimulation”（217次）、“differentiation”（156次）、“cell”（151次），見圖5。進行關鍵詞聚類分析，得到Q值為0.7883，S值為0.9042的關鍵詞聚類圖，代表聚類效果良好，見圖6。模塊值Q和輪廓值S是衡量聚類結構合理性的兩個主要參數，Q值＞0.3表示聚類結構顯著，S值＞0.5表示結果同質性較高[5]。聚類圖所得低強度脈沖超聲研究共有10個聚類標簽：drug delivery（藥物輸送）、pain（疼痛）、histotripsy（組織撕裂術）、bone formation（骨形成）、microbubble（微泡）、chondrocyte（軟骨細胞）、aged（老化的）、sonoporation（聲孔效應）、integrin（整合素）、neuromodulation（神經調控）。圖中各聚類交錯重疊，表明相關研究聯系緊密。

2.6 關鍵詞突現分析" 選擇“Burstness”選項，對低強度脈沖超聲文獻進行關鍵詞突現分析，結果顯示acceleration（加速）突現強度最強，強度值為10.44，說明在2003-2008年，低強度脈沖超聲加速組織再生的功能研究熱度高，是當時的研究熱點；而aggrecan gene expression（聚集蛋白聚糖基因表達）、fracture model（骨折模型）突現時間長，說明對于關節軟骨和骨折模型的研究一直保持較高的研究熱度，見圖7。

3討論

3.1低強度脈沖超聲領域研究現狀" 通過文獻年度發文量統計，可以宏觀把握低強度脈沖超聲領域的研究現狀。自2003年起到2022年，低強度脈沖超聲相關研究文獻年發文量相對較少，個別年份略有回落，但總體處于穩步上升趨勢，由此可知低強度脈沖超聲在近20年逐漸得到了研究人員的關注，但仍處于初級發展階段，表現出很大的發展潛力。通過國家、機構及作者合作網絡分析可知，我國憑借發文量和影響力優勢在該領域具有舉足輕重的地位，各國之間主要以大學機構的形式進行合作。高產作者中，TAREKEL-BIALY為代表的加拿大阿爾伯塔大學團隊，研究內容是低強度脈沖超聲對牙根吸收和下頜骨生長的作用[6，7]，其次為國立陽明大學的FENGYIYANG，研究內容為超聲在神經科學領域的應用[8]；再次為KWOKSUI LEUNG為代表的香港中文大學與中科院團隊，研究內容為低強度脈沖超聲促進骨折愈合的療效和相關機制[9，10]，尤以上述團隊內部合作密切。從整體看，大部分作者和機構之間缺乏聯系，尚未形成密集的合作網絡，國際合作有待加強。

3.2低強度脈沖超聲領域研究熱點和未來趨勢" 近年來低強度脈沖超聲領域的研究逐漸熱門，通過共被引文獻和關鍵詞共現、聚類可視化分析可知，低強度脈沖超聲研究主要圍繞骨再生、骨折、骨關節炎、疼痛等運動系統相關疾病的治療與恢復[11，12]，以及潛在的組織形態學、細胞生物學和分子生物學的機制展開[13-15]。同時，對低強度脈沖超聲的研究不局限于單獨應用，在藥物輸送場景也有一定的研究[16]。以上結果說明，低強度脈沖超聲在臨床應用價值較高，其作用機制研究是一個重要方向。通過關鍵詞突現圖分析可得，從前期以加速愈合、骨折模型、細胞增殖等關鍵詞為關注點，到近5年更加關注信號通路、炎癥、氧化應激、自噬等主題[8，17，18]，研究方向逐漸由宏觀的器官功能水平的研究向微觀的信號通路、分子表達等機制方向轉變，可推測未來幾年的研究趨勢將圍繞微觀機制展開。目前低強度脈沖超聲研究中，仍以運動系統疾病研究為主，但研究人員也在探求不同場景的應用，已有研究證明低強度脈沖超聲在神經調節[19]、新型冠狀病毒感染[20]、心肌炎[21]中也具有治療效果。隨著醫學的發展和診療觀念的進步，微創乃至無創治療技術在患者群體認可度越來越高，也越來越受到醫學領域的重視。因此，拓展低強度脈沖超聲的應用場景顯得尤為重要。

綜上所述，低強度脈沖超聲研究處于發展上升階段，國內研究與國外研究差距較小，且國內相關研究基礎扎實，但跨團體間合作不夠密切。應充分發揮現有的先發優勢，以高校研究團體為橋梁，積極尋求國內、國外合作，以期取得更高質量的研究成果，持續推進我國低強度脈沖超聲領域的發展。

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收稿日期：2023-08-12；修回日期：2023-09-14

編輯/杜帆

基金項目：遼寧省社會科學規劃基金項目（編號：L21ATY005）

作者簡介：張鑫（1996.11-），男，山東青島人，碩士研究生，主要從事運動損傷的預防與康復研究

通訊作者：孫明立（1980.2-），男，遼寧丹東人，博士，教授，主要從事運動/營養干預慢性病策略及生物學機制