低頻超聲聯合抗菌藥物治療細菌生物被膜感染文獻計量分析

劉 旭，項榮武

（1.沈陽藥科大學，遼寧 沈陽 110016； 2.中國人民解放軍總醫院臨床藥理藥學研究室，北京 100853）

低頻超聲聯合抗菌藥物治療細菌生物被膜感染文獻計量分析

劉 旭1，2，項榮武1

（1.沈陽藥科大學，遼寧 沈陽 110016； 2.中國人民解放軍總醫院臨床藥理藥學研究室，北京 100853）

目的 分析各類數據庫自建庫至2016年6月有關低頻超聲聯合抗菌藥物治療細菌生物被膜感染的文獻，為抗感染工作領域研究者提供參考。方法 檢索PubMed，EMbase，中國知網數據庫，采用文獻計量學方法，對納入文獻的年代、通訊作者、文章類型、期刊、研究內容、被引頻次等進行統計分析；對文獻研究內容進行討論分析。結果 共檢出文獻194篇，符合要求文獻58篇；文獻量總體呈上升趨勢；發文量最多通訊作者Pitt WG；主要文章類型為基礎研究，占50%以上；單篇文章被引頻次最高為81次；發文量最多期刊Antimicrobial Agents and Chemotherapy；體內體外基礎研究證明了低頻超聲與抗菌藥物的協同效果，但作用機制尚不明確；臨床效果有待確定。結論 低頻超聲聯合抗菌藥物治療生物被膜感染處于初步研究階段，有前景作為新的治療生物被膜感染方法。

低頻超聲；生物被膜；抗菌藥物

抗菌藥物耐藥情況日益嚴峻，《抗生素耐藥：全球監測報告2014》《2015年全國細菌耐藥監測報告》顯示，在我國多重耐藥菌檢出率較高，如耐甲氧西林金黃色葡萄球菌檢出率分別為41.1%和35.8%[1－2]。而細菌形成生物被膜，耐藥性又會大大增加。生物被膜是細菌分泌物將自身包繞其中，其耐藥能達到浮游態細菌的10～1 000倍，臨床感染遷延不愈[3]。近年有報道，低頻超聲可通過空化作用等提高抗菌藥物的殺菌或抑菌能力，有望成為新的治療細菌生物被膜（BBF）感染手段。本研究中通過對低頻超聲聯合抗菌藥物治療BBF感染進行文獻劑量分析，旨在方便廣大抗感染領域工作者了解相關現狀和發展動向。

1 資料與方法

1.1 納入和排除標準

納入低頻超聲在細菌生物被膜感染應用的基礎及臨床研究文章；排除會議、摘要、外文文獻中非英文文章，與主題無關文章。

1.2 檢索策略

計算機檢索 PubMed，Embase，中國知網（CNKI），從建庫到 2016年6月止所發表的文章。中文檢索策略包括，主題詞檢索，“超聲”或“低頻超聲”，“生物被膜”或“生物膜”，“抗菌藥物”或“抗生素”；外文檢索策略，PubMed and Embase:((((biofilm[MeSH Terms]) OR biofilm[Title／Abstract]))AND(((ultrasonics[MeSH Terms])OR ultrasonics[Title／Abstract]OR ultrasound [Title／Abstract]))AND(((Anti－Bacterial Agents[Mesh terms])OR antibiotic*[Title／Abstract])OR antimicrobial*[Title／Abstract])，將所有數據庫文章合并，以endnote×6進行重復文獻篩查結合人工篩查，剔除重復文獻。

1.3 研究方法

對臨床研究及納入的基礎研究，采用文獻計量學方法提取數據，分析文獻的年份分布、作者單位、研究內容等。數據提取過程由2個評價員獨立進行，并填入預先設計的資料提取表，而后交叉核對，缺少的數據通過與作者聯系獲得；任何分歧將通過討論或第三者仲裁來解決。

1.4 統計學處理

采用SPSS 17.0軟件建立評價表數據庫，錄入文獻質量評價信息并進行全面統計分析。

2 結果

2.1 文獻檢出情況

共檢出外文文獻194篇，其中包括PubMed 43篇，Embase 151篇，重復39篇；排除與主題無關文獻105篇，摘要1篇，最終納入英文文獻49篇。共檢出中文文獻63篇，重復6篇；排除與主題無關文獻46篇，2篇會議，最終納入中文文獻9篇。統計為本研究共納入58篇文獻，包括49篇外文，9篇中文。

2.2 文獻量的年份分布

結果見圖1。

圖1 文獻發表的年份分布情況

2.3 文章類型、通訊作者和國家分布

文章類型：納入49篇外文文獻中，基礎研究26篇（53.06%），臨床研究4篇（8.16%），綜述19篇（38.78%）。納入9篇中文文獻中，基礎研究5篇（55.56%），綜述4篇（44.44%）。

國家：納入外文文獻的國家分布于10個國家，美國12篇，中國10篇，德國1篇，巴西1篇，意大利1篇，加拿大1篇，荷蘭1篇，瑞典1篇，土耳其1篇，丹麥1篇。

2.4 期刊分析

納入外文文獻49篇，分布于39種期刊上，其中發文量2篇及2篇以上的期刊為Antimicrobial Agents and Chemotherapy 4篇（IF 4.415），Clinical Orthopaedics and Related Research 2篇（IF 3.127），Colloids and Surfaces B:Biointerfaces 2篇（IF 3.921），Journal of Antimicrobial Chemotherapy 2篇（IF 4.919），Ultrasound in Medicine and Biology 2篇（IF 2.298），Ultrasonics Sonochemistry 2篇（IF 4.556）。IF來自2015年JCR。

納入中文文獻9篇，分布于7種期刊上，中國抗生素雜志2篇，中國超聲醫學雜志2篇，中國臨床藥理學雜志1篇，中國介入影像與治療學1篇，中國藥物應用與監測1篇，國際骨科學雜志1篇，大連醫科大學學報1篇。

2.5 引文頻率

被引頻率前5位的文獻見表1。

表1 被引頻率前5位文獻情況

2.6 低頻超聲聯合抗菌藥物治療BBF感染總結

本研究共納入58篇文獻，低頻超聲聯合抗菌藥物治療BBF相關文章見表2，外文文獻共納入49篇，排除綜述19篇和基礎研究 4篇（未提供超聲具體信息），中文文獻共納入9篇，排除綜述5篇。共計外文文獻26篇，中文5篇，見表2。可見，目前低頻超聲聯合抗菌藥物主要集中在體內、外基礎研究上，占87.09%，臨床研究占 12.91%；菌種主要集中在銅綠假單胞菌（32.3% ），表皮葡萄球菌（32.3% ），大腸埃希菌（29.03%），金黃色葡萄球菌（9.6%）；抗菌藥物中，慶大霉素研究最多，占 45.16%，其次為萬古霉素，占16.12%。體外研究中，生物被膜培養模型多采用流動連續培養，平板培養，動物建立BBF感染模型多采用膜片植入法，所選動物多為白兔。而低頻超聲的參數設置各文獻間差異較大，目前并未形成統一標準，這與模型的建立和工作環境等相關。

表2 低頻超聲聯合抗菌藥物對BBF作用基礎及臨床研究

3 分析

3.1 文獻外部特征分析

本研究共納入中、外文文獻58篇，外文49篇，中文9篇。發文數基本呈逐年上升趨勢，美國發文數量最多，其次是中國。中外文獻類型均以體內、外基礎研究為主，發文數占總文獻數的55.56%和53.06%。外文文獻發表分布在39種期刊上，發文數最多的是Antimicrobial Agents and Chemotherapy 4篇（IF 4.415）。1994年，Pitt WG發表了第1篇本領域文章“Ultrasonic enhancement of antibiotic action on gram－negative bacteria”引用率達81次。Pitt WG也是發文數最多的通訊作者，其研究機構為Brigham Young University。1994年至2005年，該科研團隊共計發表9篇相關文章，并提出“聲學生物效應”的概念，為本領域奠定了基礎[4]。2011年至2016年，中國重慶醫科大學余加林團隊在這一領域發表文章4篇，進一步拓寬了研究方向。

3.2 臨床研究分析

BBF是細菌為適應環境，有利于生存而特有的生命現象。BBF的細菌特點是對大多數抗生素具有耐藥性，能長期存活，不斷釋放，成為感染源。其所造成的感染常見于各種導管（呼吸機導管、導尿管等）、體內的人工置留物（如起搏器、人工股骨頭、人工瓣膜等）。一旦造成感染，治療相當困難。如BBF造成植入假體感染，目前臨床上最常用的有效手段是更換新的植入假體，但是這一方法不僅花費大而且不能保證不會再感染，臨床急需非手術、有效治療植入假體BBF感染的方法[5]。低頻超聲具有靶向、非侵入性特點，有前景突破目前臨床治療BBF感染瓶頸，成為新的治療手段。近年來，研究者不斷嘗試低頻超聲在臨床上的應用，如應用低頻超聲促進骨水泥中抗生素的殺菌或抑菌效果顯著。同時，在糖尿病足、靜脈下肢潰瘍、牙周炎、鼻竇炎的治療中都取得了一定的進展[6]。本研究統計了低頻超聲聯合抗菌藥物治療BBF感染文獻4篇，其中包括1篇隨機對照研究，1篇臨床回顧性分析。其中2篇與口腔BBF感染相關。研究結果顯示，超聲已能有效地清除口腔內的BBF感染，聯合殺菌劑沒有協同效果[7－8]；Carmo等[9]應用超聲治療人工血管BBF感染，認為超聲是有效的方法，但該試驗并未對超聲聯合抗菌藥物的效果作出評價；Tewarie等[10]應用超聲聯合抗菌藥物（根據藥物敏感性試驗結果選擇）治療sternocutaneous fistula，療效較好。故臨床上應用低頻超聲聯合抗菌藥物治療文章較少，協同效果尚不確定，需進一步驗證。

3.3 基礎研究分析

1994年，Pitt WG發表第1篇有關低頻超聲與抗菌藥物聯合治療BBF感染的研究，證明了低頻超聲聯合慶大霉素對革蘭陰性菌（銅綠假單胞菌、大腸埃希菌）具有協同作用，但對革蘭陽性菌（金黃色葡萄球菌、表皮葡萄球菌）無效，并提出這種協同作用可能只對革蘭陰性菌有效[4]。之后，該科研團隊一直致力于低頻超聲聯合慶大霉素對革蘭陰性菌BBF感染的體內外研究。直到2004年，該團隊成員Carmen JC發現低頻超聲聯合萬古霉素對表皮葡萄球菌BBF具有協同作用，打破了這一說法[11]。在協同機制研究方面，Pitt WG通過共聚焦激光顯微鏡掃描證明低頻超聲單獨作用不能破壞BBF，為解釋這種協同作用，該團隊提出“聲學生物效應”概念[12]，指出這可能是由于以下幾個原因產生：1）空化效應。是指周期性變化的高、低聲壓導致液體中微泡的周期性膨脹和壓縮；細菌BBF可能由于空化效應致通透性增加，從而增強抗菌藥物的殺菌或抑菌效果。2）聲孔效應。由于空化效應產生的沖擊波、微射流對細胞膜作用，細胞膜上產生可逆的小孔，抗菌藥物通過這種“臨時通道”進入細菌內部，增強抗菌效果。3）恢復生物被膜內細菌的敏感性。BBF內的細菌處于厭氧和缺少養分的環境中，處于低代謝狀態，超聲促進氧分子和營養物質穿過生物膜，同時加快細菌代謝產物排出，使“饑餓”狀態的細菌得到必要的氧分子和營養物質，低代謝細菌從“冬眠”中復蘇，恢復對抗菌藥物的敏感性。4）聲化學效應，低頻超聲作用產生的自由基攻擊細菌細胞膜，增加細胞膜通透性，增強抗菌效果。5）促進抗菌藥物與靶點結合或抑制細菌蛋白質合成。至今，該領域機制研究主要圍繞前四點進行研究。在所發表的外文文獻中，重慶醫科大學余加林作為通訊作者發表文獻1篇，另發表中文文獻3篇，共計4篇，是我國在這一研究領域發文數量最多的作者。其研究方向集中在低頻超聲聯合環丙沙星，萬古霉素等對銅綠假單胞菌，表皮葡萄球菌BBF感染的體內外研究[13－14]。近年來，外文文獻中發表5篇有關低頻超聲介導微泡聯合抗菌藥物治療BBF感染的協同作用研究，如低頻超聲介導微泡聯合萬古霉素對表皮葡萄球菌BBF作用，低頻超聲介導微泡聯合人β－防御素3對葡萄球菌BBF作用[15]，超聲介導微泡聯合氨基苷類藥物對銅綠假單胞菌BBF感染作用[5]，研究證明三者聯合殺菌或抑菌效果更強，這可能是由于微泡增加了空化效應導致。微泡不僅能作為一種超聲造影劑在臨床上廣泛應用，還可攜帶基因或藥物，超聲介導微泡靶向治療BBF感染，這有可能成為新的治療途徑。

綜上所述，低頻超聲聯合抗菌藥物治療BBF感染的研究較少，還處于初步發展階段，體內、外基礎研究證明了低頻超聲與抗菌藥物的協同作用，但臨床研究效果還需進一步確證。低頻超聲聯合抗菌藥物有可能成為一種高效、經濟、靶向的新型BBF感染治療方法。

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Bibliometric Analysis of Low－Frequency Ultrasound Combined with Antimicrobial Agents in Treating Bacterial Biofilm Infection

Liu Xu1,2,Xiang Rongwu1
(1.Shenyang Pharmaceutical University,Shenyang,Liaoning,China 110016; 2.Department of Clinical Pharmacology and Pharmacy,PLA General Hospital,Beijing,China 100853)

Objective To investigate the combination of low－frequency ultrasound combined with antimicrobial agents in treating bacterial biofilm infection in the databases since establishment to June 2016 based on a bibliometric approach,to provide reference in the anti－infection research.M ethods PubMed,EMbase and CNKI were searched.The amount of year,corresponding authors,literature types, journal,content and cited frequency were statistically analyzed.The contents of the researches were discussed.Results A total of 194 papers were found and 58 papers were included in this study.The number of papers published showing an overall upward trend.Pitt WG was the corresponding author that published the most number of papers.The main publication type was basic research,accounting for more than 50%.The highest cited frequency of paper was 81 times.The maximum number of journal was Antimicrobial Agents and Chemotherapy.The contents of basic researches suggested that low frequency ultrasound and antimicrobial agent combination had synergy efficacy,but the mechanism was not clear and the synergistic effect in clinic needed further research.Conclusion The research of low－frequency ultrasound and antimicrobial agent combination against bacterial biofilm is in the stage of preliminary study and could be a promising method to treat biofilm infection.

low－frequency ultrasound;bacterial biofilm;antibacterial agents

R969.4；R978.1；R454.3

A

1006－4931(2016)21－0020－05

外文文獻中發文數量最多的通訊作者Pitt WG（10篇）也是這一領域第1篇文章作者，作者機構為Brigham Young University，其文章均發表于1994～2005年之間，為該領域的研究奠定了基礎。其余通訊作者發文數均為1篇。中文文獻中發文數最多的通訊作者為余加林，作者機構為重慶醫科大學。

劉旭（1990－），女，大學本科，研究方向為抗感染及藥物合理應用，（電子信箱）liuxu199061＠sina.com；項榮武（1977－），男，副教授，碩士研究生，主要研究方向為循證醫藥學生物醫藥信息3D虛擬技術應用，本文通訊作者，（電話）024－23986529（電子信箱）xrwlove＠163.com。

2016－07－11)

中國人民解放軍總醫院臨床扶持基金，項目編號：2015FC－TSYS－1042。