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调查研究
基于VOSviewer与CiteSpace的fMRI研究血管性认知障碍可视化分析
李晓陵 高瑞雪 李昂 崔璇 蔡丽娜 岳金换 曹丹娜 张秦宏

Cite this article as: Li XL, Gao RX, Li A, et al. Visual analysis of vascular cognitive impairment based on VOSviewer and CiteSpace by fMRI[J]. Chin J Magn Reson Imaging, 2022, 13(11): 99-104.本文引用格式:李晓陵, 高瑞雪, 李昂, 等. 基于VOSviewer与CiteSpace的fMRI研究血管性认知障碍可视化分析[J]. 磁共振成像, 2022, 13(11): 99-104. DOI:10.12015/issn.1674-8034.2022.11.018.


[摘要] 目的 基于VOSviewer与CiteSpace分析功能磁共振成像(functional magnetic resonance imaging, fMRI)研究血管性认知障碍(vascular cognitive impairment, VCI)的现状、热点及趋势。材料与方法 检索中国知网(CNKI)、万方数据库(Wanfang)、维普数据库(VIP)建库至2022年收录的应用fMRI研究VCI的相关文献。采用NoteExpress去重并筛选文献,VOSviewer绘制核心作者密度视图,CiteSpace绘制机构合作网络图、关键词聚类图、关键词突现图及时间线图。结果 共纳入文献475篇,涉及1168位作者、148种期刊及212家机构。年度发文量呈增长趋势,作者合作团队较少,且各团队间无联系;发表期刊以中国科技核心期刊为主,尚未形成以某一机构为核心的合作团队,研究机构独立且分散。关键词聚类包括“认知功能、发病机制、海马、痴呆、脑微出血、核磁共振、早期诊断、海马损伤、高血压”9个聚类,关键词突现中“脑血流”为2018年开始并持续至今的突现词。结论 应用fMRI研究VCI的热度逐渐增加,热点集中于“认知功能、发病机制、海马、痴呆、脑微出血、核磁共振、早期诊断、海马损伤、高血压”方向,“脑血流”为该领域研究前沿。应用fMRI研究血管性认知功能障碍领域需注重作者、机构团队合作、把握研究热点和前沿,提高相关科研成果的产出。
[Abstract] Objective Based on VOSviewer and CiteSpace, the current status, hotspots and trends of functional magnetic resonance imaging (fMRI) research on vascular cognitive impairment (VCI) were analyzed.Materials and Methods Relevant literatures on fMRI research on VCI included in the databases of CNKI, Wanfang and VIP until 2022 were retrieved. NoteExpress was used to deduplicate and screen the literature, VOSviewer drew the core author density view, and CiteSpace drew the institutional cooperation network graph, keyword clustering graph, keyword emergence graph and timeline graph.Results A total of 475 papers were included, involving 1168 authors, 148 journals and 212 institutions. The annual publication volume is increasing, and there are few co-author teams, and there is no connection between the teams; the published journals are mainly Chinese science and technology core journals, and a cooperative team with a certain institution as the core has not yet been formed, and the research institutions are independent and scattered. Keyword clusters include "cognitive function, pathogenesis, hippocampus, dementia, cerebral microbleeds, MRI, early diagnosis, hippocampal injury, hypertension" 9 clusters, "cerebral blood flow" in the keyword emergence is the emergent word that started in 2018 and continues to this day.Conclusions The popularity of fMRI research on VCI is gradually increasing. The hotspots focus on "cognitive function, pathogenesis, hippocampus, dementia, cerebral microbleeds, MRI, early diagnosis, hippocampal injury, hypertension", and "cerebral blood flow" is the research frontier in this field. In the field of fMRI research on vascular cognitive dysfunction, it is necessary to focus on institutional and team cooperation, grasp the research hotspots and frontiers, and improve the output of relevant scientific research results.
[关键词] 血管性认知障碍;轻度血管性认知障碍;血管性痴呆;可视化分析;功能磁共振成像;磁共振成像
[Keywords] vascular cognitive impairment;mild vascular cognitive impairment;vascular dementia;visual analysis;functional magnetic resonance imaging;magnetic resonance imaging

李晓陵 1   高瑞雪 2   李昂 3   崔璇 2   蔡丽娜 2   岳金换 4   曹丹娜 1   张秦宏 4*  

1 黑龙江中医药大学附属第一医院CT磁共振科,哈尔滨 150040

2 黑龙江中医药大学研究生院,哈尔滨 150040

3 哈尔滨医科大学公共卫生学院,哈尔滨 150076

4 深圳九味中医门诊部针灸推拿科,深圳 518000

张秦宏,E-mail:zhangqh0451@163.com

作者利益冲突声明:全体作者均声明无利益冲突。


基金项目: 国家自然科学基金面上项目 82074537,81373714 黑龙江省自然科学基金联合引导项目 LH2020H103,LH2021H101 深圳市龙华区科技创新项目 2022010
收稿日期:2022-07-11
接受日期:2022-11-07
中图分类号:R445.2  R749.2 
文献标识码:A
DOI: 10.12015/issn.1674-8034.2022.11.018
本文引用格式:李晓陵, 高瑞雪, 李昂, 等. 基于VOSviewer与CiteSpace的fMRI研究血管性认知障碍可视化分析[J]. 磁共振成像, 2022, 13(11): 99-104. DOI:10.12015/issn.1674-8034.2022.11.018

       血管性认知障碍(vascular cognitive impairment, VCI)是指血管因素导致的任何程度认知障碍,包括从轻度血管性认知障碍(mild vascular cognitive impairment, mVCI)到血管性痴呆(vascular dementia, VD)的整个病理过程[1]。统计指出,VD是痴呆的第二大常见疾病,约占痴呆病例15%~30%[2],在我国60 岁以上老年人中约有1507万患痴呆症,其中VD患者约有392万[3]。VCI起病隐匿,早期干预治疗具有可逆性,因此尽早识别、诊断疾病对患者预后至关重要[4]。近年来随着影像学快速发展,功能磁共振成像(functional magnetic resonance imaging, fMRI)对疾病研究发挥了重要作用,无创实时成像、高分辨率的优势为VCI早期识别、鉴别诊断及评估预后等方面提供可靠证据[5, 6]。随着该领域研究的增加,一些综述对影像学研究VCI进行论述,但尚无学者用可视化分析方法对应用fMRI研究VCI的概况、热点和前沿进行总结。本文采用CiteSpace、VOSveiwer软件将信息可视化,较传统综述展现得更直观、更全面,为今后研究提供可靠依据。

       VOSviewer[7]和CiteSpace[8]分别是由荷兰莱顿大学VanEck教授和美国德雷塞尔大学陈超美教授开发的可视化分析软件,两款软件实现了各研究领域多元可视化知识图谱的绘制。本文检索中国知网(CNKI)、万方数据库(Wanfang)、维普数据库(VIP)数据库,采用VOSviewer、CiteSpace软件绘制相关领域知识图谱,以期了解近30年来应用fMRI研究VCI的概况、热点及前沿,为今后提供理论支持。

1 材料与方法

1.1 数据来源

       在中国知网(CNKI)、万方数据库(Wanfang)、维普数据库(VIP)中检索应用fMRI研究VCI的相关文献。

1.2 检索策略

       检索式为主题1(功能磁共振成像or fMRI)and主题2(血管性认知障碍or血管性认知损害or非痴呆性血管性认知障碍or血管性痴呆),选择中文期刊论文和学位论文。共检索到1052篇文献,NoteExpress软件去重后获得849篇,经研究人员阅读文献摘要,最终纳入475篇。纳入标准:(1)文献来源:中国知网(CNKI)、万方数据库(Wanfang)、维普数据库(VIP);(2)应用fMRI研究VCI的相关文献;(3)时间为各数据库建库至2022年04月25日;(4)文献为期刊、硕、博学位论文。排除标准:(1)个案报道、会议论文或新闻报道等无效通知;(2)重复发表文献;(3)与主题无关文献。

1.3 统计方法

       采用Excel绘制年度发文量、作者发文量、期刊发文量、机构发文量柱状图。采用VOSviewer 1.6.17软件绘制作者合作网络密度视图,作者间联系越紧密,图中颜色越突出。采用CiteSpace 5.8.R3软件对机构、关键词进行可视化分析,软件参数设置为Time Slicing:1991年至2022年,Years Per Slice:1年,Text processing:Term Source默认选择Title、Abstract、Author Keywords、Keywords Plus,Term Type:默认不选择,Node Types:分别选择Keyword、Institution,Links:Strength默认选择Cosine,Scope:默认选择Within Slices,Selection Criteria:默认,Pruning:不选择。CiteSpace 5.8.R3(美国)软件网址:https://citespace.podia.com/,VOSviewer 1.6.17(美国)软件网址:https://www.vosviewer.com。

2 结果

2.1 发文趋势

       应用fMRI研究VCI领域的年度发文量总体呈增长趋势见图1。1991年至2008年,平均年发文量1.6篇;2009年至2014年,平均年发文量17.9篇;2015年至2020年,平均发文量40.7篇;2021年发文48篇,较2019(55篇)、2020(80篇)年有所下降。因检索日期截至2022年4月25日,故不确定2022年总发文量。

图1  年发文量情况(篇)。
Fig. 1  Annual document issuance (piece).

2.2 期刊来源统计

       475篇文献分别在148种期刊发表,发文量≥6篇的期刊共10种。发文最多的期刊是《中华老年心脑血管病杂志》(14篇),占发文总数2.95%。其次是《国际脑血管病杂志》《中国卒中杂志》,分别发文12篇和9篇,占发文总数2.53%、1.89%。《中风与神经疾病杂志》《医学影像学杂志》《中国现代神经疾病杂志》及《中国老年学杂志》4个期刊均发文7篇,分别占发文总数1.47%。《中国实用神经疾病杂志》《实用放射学杂志》及《中华行为医学与脑科学杂志》均发文6篇,分别占发文总数1.26%。

2.3 作者发文量及网络可视化分析

       475篇文献中共有1170名作者参与发表,发文量≥5篇的作者7位。发文量最高的作者是张玉梅、王金芳、李越秀,每人发文6篇;徐运、曹雯炜、徐群、冯丽每人发文5篇。根据普莱斯定律[9]N=0.749×max确定核心作者发文数量,即N=0.749×6=1.83≈2,则发文量达到2篇的作者为该领域核心作者。VOSviewer绘制作者合作网络密度视图(图2),符合条件的作者166人,形成3个聚类,聚类1和聚类2分别由6人组成,聚类3由2人组成,合作团队较少,且各团队间无联系。

图2  作者合作网络密度视图。
Fig. 2  Author collaboration density visualization.

2.4 研究机构发文量及网络可视化分析

       发文量≥4篇的研究机构共7个,发文最多机构是安徽医科大学第一附属医院(8篇),其次是首都医科大学附属北京天坛医院(6篇)。复旦大学附属华山医院、南京大学医学院附属鼓楼医院及上海交通大学医学院附属仁济医院分别发文5篇,河北省人民医院、济宁医学院附属医院发文量均为4篇。从机构合作网络图谱(图3)中可见,机构名称字号越大则发文数量越多,连线越多代表机构合作越密切[10]。网络中有243个节点和114条连线,提示共有243个机构被纳入,机构总体发文量较低。中介中心性均为0,提示未形成以某一机构为核心的合作团队,研究机构独立且分散。

图3  研究机构合作网络。
Fig. 3  Research institution cooperation network.

2.5 关键词聚类可视化分析

       对关键词进行聚类,采用对数似然比(log likelihood ratio, LLR)算法,得到9个聚类(见图4),分别为“#0认知功能、#1发病机制、#2海马、#3痴呆、#4脑微出血、#5核磁共振、#6早期诊断、#7海马损伤、#8高血压”。聚类模块化值(modularity, Q值)为0.6347(>0.3),表示聚类有效。平均轮廓值(silhouette, S值)为0.8992(>0.7),表明聚类成员的一致性高,结果可信[11]。其中,“#0认知功能、#3痴呆、#5核磁共振”是与研究主题相关的聚类,“#1发病机制、#2海马、#4脑微出血、#8高血压”是与疾病病因病机及危险因素相关的聚类,“#6早期诊断”表明fMRI对VCI早期诊断具有重要意义。

图4  关键词聚类图谱。
Fig. 4  Keyword clustering map.

2.6 关键词时间线图谱分析

       关键词时间线视图是将关键词按时间分布显示,表明该领域关键词的热点演变和阶段性特征[12](图5)。1991年至2022年研究的内容和进展趋势包括从患者脑功能结构病理改变、病因病机及危险因素的相关性研究,到针灸、丁苯酞等治疗效果的评估,再到结合人工智能技术帮助疾病早期识别、分类、诊断及预测。

图5  关键词的时间线图谱。
Fig. 5  Timeline map of keywords.

2.7 关键词突现分析

       关键词突现是指在某段时间关键词的频次激增,可据此判断研究热点和前沿[13, 14]。蓝色线条表示1991年至2022年,红色线条表示关键词突现从出现到结束的时间段。“核磁共振”是突现最早(1996年)、强度最大(3.09)且持续时间最长的关键词(16年);随后“海马”“痴呆”“血管性”“白质疏松”等突现词出现,持续时间相对较长;“危险因素”“脑梗死”于2010年开始突现,分别持续4年、6年。“相关性“综述”“脑微出血”“脑血流”是近几年出现的突现词,但突现时间不长,“脑血流”于2018年突现并持续至今,考虑为应用fMRI研究VCI的前沿方向(图6)。

图6  文献关键词突现检测。
Fig. 6  Keywords with the strongest citation bursts.

3 讨论

3.1 基于fMRI研究VCI的基本情况

       通过fMRI研究VCI相关文献年发文趋势、期刊分布、作者发文及合作网络、机构发文及合作网络,了解此领域研究的基本情况。发文量整体呈上升趋势,说明研究热度逐渐增高。大致可分为两个阶段,第一阶段为发展初期(1991年至2008年),该时期从1991年提出神经影像学在痴呆诊断中的重要作用[15]开始,学者们逐步开展了VD患者脑白质病变[16]、发病危险因素[17]及VD患者海马病变的探索研究[18];第二阶段为快速发展期(2009年至2021年),该时期应用fMRI探索VCI患者脑功能、结构病理改变的相关研究开始大量涌现。磁共振波谱技术、磁共振弥散张量成像在近些年的研究中被广泛应用,重点集中于血管性危险因素[19]、发病机制[20]及疗效评估[21]方面。2020年发文量达到高峰后,开始出现下降趋势,推测可能由于新冠肺炎疫情原因影响研究结果的产出。且因2022年发文检索不全,尚不能确定该领域研究热度是否减退。

       发文量较高的期刊主要是中国科技核心期刊,《中华老年心脑血管病杂志》是该领域研究发文量最多的刊物,发文涉及多种危险因素与VCI相关性[22, 23]、影像学生物标记物[24, 25]等方向。发文最高的作者为来自首都医科大学附属北京天坛医院王金芳、李越秀等,该团队研究重点是脑白质病变伴认知障碍的影像学研究[26, 27];其次是来自上海交通大学医学院附属仁济医院的曹雯炜、徐群等,该团队研究重点方向是脑小血管病认知障碍的影像学研究[28, 29, 30]。根据作者合作网络可知,该领域研究团队较少,且团队间无合作关系。研究机构以安徽医科大学第一附属医院发文最多,该机构李晓舒等[31]应用静息态fMRI研究遗忘型与小血管性mVCI功能连接密度变化,发现二者连接密度表现不一致,提出两者间神经病理机制可能不同,但后续尚无进一步报道。该机构朱小群等[32]提出尿液AD7c-NTP与1H-MRS联合应用可能成为遗忘型认知障碍和VCI早期诊断、鉴别的更准确检测方法。根据机构网络了解到,目前研究机构独立分散,尚未形成以某一机构为核心的合作团队。合作有助于研究人员知识交流和资源共享,建议各机构、作者之间开展研究合作,对未来发展至关重要。

3.2 基于fMRI研究VCI的热点和前沿

       分析关键词聚类、关键词时间线及突现,探索该领域研究热点和前沿。因关键词通常表示文献的核心内容,故以关键词聚类反应研究热点[33, 34]。本次共提取出9个聚类,阅读各聚类中代表文献,大致将热点内容归纳为三方面:(1)评估危险因素与疾病相关性:磁敏感加权成像评估认知障碍与脑微出血相关性[35, 36, 37],动脉自旋标记评估VCI与脑血流灌注相关性[38, 39, 40],弥散张量成像评估VCI与脑白质病变相关性[41, 42],磁共振波谱评估VCI与海马损伤相关性[43]等。另有研究指出,mVCI患者早期丘脑可能存在神经元缺失和扩散异常,1H-MRS与DTI结合更有助于检测出丘脑存在的隐匿性损伤[44]。(2)评估治疗效果。应用fMRI评估电针头穴[45, 46, 47]、穴位埋线[48]治疗VCI,同时说明针灸疗法是治疗VCI的重要手段。(3)结合人工智能技术提高早期诊断能力。3D神经网络有效提高了检测敏感度和精确度,减少了所获假阳性样本数量[49],对于脑MR影像为不对称性痴呆症的早期诊断可通过基于封装式特征学习分类集成模型,提取不对称信息进行分类,提高痴呆症诊断准确率[50]。利用图像分割、纹理分析等处理方法,构建基于随机森林的非痴呆型VCI诊断模型,提高早期诊断效率[51]。关键词突现分析提示,“相关性”“综述”“脑微出血”“脑血流”为近几年出现的突现词,其中“脑血流”于2018年突现并持续至今,是目前应用fMRI研究VCI的前沿。但fMRI对VCI的研究尚未应用在临床,血氧水平依赖信号、噪声等度量神经元活动的有效性有待进一步权威考证。未来需完善实验设计和统计方法,开展多中心、大样本临床观察和试验研究,以克服该领域研究的局限性。

3.3 本研究的局限性

       本次检索数据库及软件存在一定局限性,尚无法覆盖该领域的全部数据,故分析结果可能存在疏漏或片面,希望后续分析能够覆盖更多文献,为fMRI研究VCI提供充分证据。

       综上所述,本文基于中国知网、万方、维普国内三大数据库,采用CiteSpace、VOSveiwer软件对近30年来应用fMRI研究VCI领域的相关文献进行可视化分析,较传统综述更直观、更全面地展现了研究现状、热点和前沿,为今后研究提供参考依据。

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