2010—2019年國內機器人手術文獻計量及可視化分析

劉愛華，杜 輝

（解放軍總醫院第二醫學中心心血管內科，北京100039）

0 引言

目前，微創外科已步入機器人手術時代，機器人手術系統超越了傳統開放手術與腹腔鏡手術的局限，對破壞性手術為主的、平時手術野較深、顯露較困難的患者有明顯優勢，將手術精度和難度提升到了新的高度[1]。解放軍總醫院第一醫學中心麻醉科自2006年12月率先引進了世界最先進的Da Vinci S四臂機器人系統，并于2007年1月用于心臟外科手術，之后四臂機器人系統被逐漸引入國內其他省市醫院，現已熟練應用于泌尿外科、胸外科、婦科、肝膽外科、普通外科、耳鼻喉頭頸外科等手術中。CiteSpace是基于Java環境的多元、分時、動態的引文可視化分析軟件[2]，能夠直觀地反映整個領域的研究趨勢和發展動向，對相關領域總結和發展具有一定的積極意義。因此，為全面了解國內機器人手術的研究現狀和動態趨勢，本研究應用CiteSpace軟件對2010—2019年國內機器人手術領域研究進行文獻計量及可視化分析，對于厘清該領域發展具有重要意義。

1 資料與方法

1.1 資料

以“手術機器人/機器人手術/達芬奇機器人/Da Vinci”為檢索詞，檢索2010年1月1日至2019年12月31日在中國知網數據庫（CNKI）公開發表的文獻資料，檢索方式為“主題”（精確）。

1.2 方法

根據納入、排除標準篩選檢索出的文獻資料。納入標準：發表時間為2010年1月1日至2019年12月31日；以中文語言發表的；期刊文獻類型；研究內容與機器人手術相關。排除標準：外文語言發表的資料；與研究不相關的文獻；會議通知、征稿啟事、圖書、報紙及學位論文等其他形式的資料。以Refworks格式導出納入文獻，包含題名、作者、機構、摘要、關鍵詞、年份、文獻來源等信息。選擇CiteSpace軟件系統進行數據分析，參數設置如下：時間分區（Time Slicing）為2010—2019年，每1 a為1個時間切片；節點類型（Node Types）：分別選取作者（Author）、機構（Institution）、關鍵詞（Keywords），各自生成不同的可視化共現圖譜；閾值設置（Top N per slice）=200；修剪選項（Pruning）：關鍵路徑（Pathfinder）、修剪圖形（Pruning Sliced Networks）。其他參數均為默認設置。

2 結果

2.1 納入研究文獻情況

在CNKI數據庫中共檢索出1.66萬篇文獻，根據納入、排除標準，從總庫中剔除外文資料，剩余5 030篇文獻，瀏覽文獻題目及摘要，排除與研究不相關文獻、會議通知、征稿啟事、圖書、報紙及學位論文等，共計納入2 122篇文獻。

2.2 研究文獻發文量

2010—2019年CNKI數據庫數據顯示機器人手術相關研究發文量整體呈上升趨勢，10 a發文量增長近4倍，尤其是2015—2016年增幅最高，2018年發文量稍有下降，但整體呈上升趨勢。2010—2019年研究文獻發文量年度趨勢如圖1所示。

圖1 2010—2019年研究文獻發文量年度趨勢

2.3 研究作者及機構合作圖譜

可視化圖譜節點大小代表發文量，之間連線粗細反映合作關系強度，線條越粗表示作者間、機構間合作越密切。圖2為作者的合作網絡圖譜，結果顯示各作者之間有大量的散在合作關系，并形成幾個相對穩定的小合作團體，部分團體合作密切，但也存在相對獨立的團體。圖3為發文機構的合作共現關系圖譜，從圖中可以看出各機構之間交流合作較少，局限于院內交流，各機構研究相對獨立。近年來軍隊醫院因改革發生了醫院更名造成機構發文量統計誤差，如中國人民解放軍總醫院泌尿外科與解放軍總醫院泌尿外科實為同一機構，發文量合并后應位居首位。

圖2 作者的合作網絡圖譜

圖3 發文機構的合作共現關系圖譜

2.4 關鍵詞可視化分析

2.4.1 關鍵詞共現

圖4為關鍵詞共現圖譜，每個節點代表一個關鍵詞，節點大小代表出現的頻次，之間的連線粗細反映共現強度，相連接的關鍵詞提示出現在同一文獻中。關鍵詞共現可視化結果顯示，機器人、機器人手術、腹腔鏡、達芬奇機器人、達芬奇機器人手術系統、機器人手術系統、手術機器人、外科手術、護理等關鍵詞出現頻次較高，頻次從358次到125次不等，各關鍵詞相互間連線多而緊密。

圖4 關鍵詞共現圖譜

2.4.2 關鍵詞時間線

圖5為關鍵詞時間線圖譜，共有19個大小不同的聚類，按照熱度排名標記為#0~#18，分別為#0前列腺癌根治術、#1微創外科手術、#2腹腔鏡手術、#3膝、#4子宮內膜癌、#5微創性等關鍵詞聚類，聚類編號越小，代表聚類的規模越大。由圖中可見，近10 a機器人手術相關問題一直是研究熱點，主要涉及到泌尿外科、普通外科、心臟外科、肝膽科、婦產科等臨床方向。

圖5 關鍵詞時間線圖譜

2.4.3 關鍵詞時區圖

時區圖著重于從時間維度上來表示知識演進，可清晰地展示文獻的研究趨勢與動態熱點方向。圖6為2010年1月1日至2019年12月31日的關鍵詞時區圖，顯示近10 a來各專科同步發展，以心臟外科、結直腸腫瘤、肝膽胰手術、腎腫瘤等各系統腫瘤外科剖腹術治療為主。

圖6 2010—2019年的關鍵詞時區圖

3 討論

3.1 機器人手術文獻發文情況分析

微創外科是近十幾年來外科發展的趨勢，機器人手術是其研究熱點與重點，它與腹腔鏡手術相比，操作更加靈活、協調，精確性更高；與開腹手術相比，其具有創傷小、出血少、疼痛輕、康復快等優點[3]。本研究可視化分析結果顯示，近10 a來機器人手術發文量整體呈上升趨勢，截至2019年已創歷年新高，這與近些年國家對其支持力度有關。目前《中華人民共和國國民經濟和社會發展第十三個五年規劃綱要》《中國制造2025》以及科技部的“十三五”規劃等均將其列為重點發展項目[4]。機器人手術最早應用于心臟外科，但其發展相對緩慢，目前遠不如在婦科、泌尿外科、普通外科等其他外科領域。有研究顯示，機器人手術在普通外科、婦產科、泌尿外科等微創外科領域快速發展，年手術量以15%的速度增長[5]，足以證明機器人手術是目前發展熱點、未來發展趨勢。目前，機器人手術在各專科領域的研究多聚焦于現狀與展望、經驗總結、技術分析、臨床對比、護理配合、護理管理等方向，尚缺乏關于機器人手術標準操作流程和規范，這也是下一步的研究重點。另外，本研究僅檢索了CNKI數據庫，尚未統計其他數據庫獨家加載的文獻以及外文文獻，可能也會對結果有影響，下一步為豐富數據，可以檢索我國學者在國內外期刊雜志上發表的中英文文獻進行可視化分析，以增加文獻計量的說服力。

3.2 研究作者、機構與關鍵詞可視化分析

本研究通過應用CiteSpace軟件對多元、分時、動態的機器人手術相關文獻進行可視化分析，結果顯示各作者間存在大量散在合作關系，對學科領域的發展有重要意義，形成以張旭、王剛、劉榮、余佩伍等為中心的相對穩定的合作團體。但是，在機構合作關系分析中，因軍隊醫院改革發生了更名，造成部分統計的單位發文量與實際有出入，導致可視化結果顯示機構發文量出現斷層現象，對本文分析結果造成影響，如以解放軍總醫院為主的機構單位，出現解放軍總醫院、中國人民解放軍總醫院、解放軍總醫院第一醫學中心等命名形式。盡管如此，解放軍總醫院發文量仍居首位，可見其在該領域的學術影響地位。此外，本研究結果顯示醫院內部各科室交流較為密切，如解放軍總醫院泌尿外科、麻醉科、普通外科等之間合作比較頻繁，但各機構單位相對獨立，缺乏溝通與合作交流。這可能與平時工作接觸、醫生進修學習、科室交流等有關，如有進修合作關系，則促進各機構單位交流。因此，建議搭建機器人手術培訓中心這一交流平臺，增設基于虛擬現實的機器人手術仿真系統，提高機構間交流頻次，促進機器人手術全科全域快速發展。

此外，機器人手術融合了計算機遠程控制、三維圖像處理、仿生學和人體工程學技術等創新科技[6]，其應用領域逐步拓寬，目前已成熟應用于心臟[7]、泌尿[8-9]、婦產[10]、肝膽[11]、胃腸[12]手術等重要方向。本研究關鍵詞可視化結果顯示，前列腺癌根治術、微創外科手術、腹腔鏡手術等關鍵詞聚類的規模較大，提示近10 a機器人手術多聚焦于泌尿外科、普通外科、婦產科等臨床方向，這與臨床實際現狀相符。關鍵詞時區圖顯示機器人已用于各部位癌癥切除及剖腹術中，可減輕患者痛苦，促進患者傷口愈合，提高醫院的工作效率。

3.3 機器人手術未來發展趨勢

2020年新型冠狀病毒肺炎疫情的暴發，刺激了遠程會診、5G通信、智能測溫、智能機器人等科技創新設施的飛躍發展，也證明了科技醫療、智慧醫療的重要意義。本研究共現結果顯示，機器人手術向細致化、精準化、智能化等方向傾斜發展，逐步應用于神經外科[13]、眼科[14]等精細手術中，但可能由于醫療費用、設備費用昂貴等問題，抬高了機器人手術的門檻，也局限了機器人手術的廣泛開展。目前國內僅有部分三級甲等醫院引進并使用機器人設備進行手術。截至2018年9月底，達芬奇手術機器人在全球范圍內累計安裝總數為4 814臺，其中美國和我國大陸地區的安裝數量分別為3 110臺和78臺[15]，這說明我國在該領域仍有較大的提升與發展空間。有專家預測手術機器人未來將在智能手術機器人和遠程手術機器人方面做出突破，將逐步向常規手術微創化、復雜手術精準化、關鍵操作智能化、醫療資源均質化、臨床應用安全化等目標邁進[4]。此外，如何準確地做好精準的機器人輔助手術系統術前規劃也是提升機器人手術系統的關鍵問題[16]。目前已有利用5G網絡實施遠程手術的報道，解放軍總醫院第一醫學中心肝膽醫學部主任劉榮教授團隊設計并成功完成全球首例多點協同5G遠程多學科機器人手術試驗，2位手術者分別在蘇州和北京利用中國聯通5G通信網絡遠程操控手術機械臂對試驗動物實施了胃腸切除和肝切除手術，為未來機器人網絡系統協同操作遠程手術奠定了技術基礎，實現從4G時代的“千里眼”到5G時代的“千里手”[17]。未來遠程手術不僅能夠解決目前醫療資源供需不平衡的矛盾，實現優質醫療資源“下沉”，有效降低醫療開支，對戰時醫療救援、自然災害救援、疫情防控救治等更具有十分重要的意義。

4 結語

隨著精準微創外科技術的普及，機器人手術逐步成為近幾年來的研究熱點與重點。本研究通過應用CiteSpace軟件對2010—2019年國內機器人手術領域研究進行文獻計量及可視化分析，直觀地反映出整個領域的研究現狀和熱點，為厘清領域發展趨勢提供了重要理論支撐。研究結果提示機器人手術在我國已發展成熟，但仍需在全國推廣與普及；未來可能向更復雜、更精細、更微創的外科手術方向發展，并逐步推進5G遠程多學科機器人手術成熟發展。