基于万方数据库对Mimics 医学影像软件应用的文献计量与热点可视化分析

王 颖，杨 杰，鲜恩英，童庆华，钟 铧，5

（1.西藏大学医学院人体解剖学教研室，西藏 拉萨 850000；2.解放军西藏军区总医院影像科，西藏 拉萨 850000；3.西藏大学医学院妇产科教研室，西藏 拉萨 850000；4.解放军西藏军区总医院妇产科，西藏 拉萨 850000；5.成都中医药大学基础医学院人体解剖学教研室，四川 成都 611137）

随着医疗设备性能的提高以及计算机处理能力的提升，三维重建技术现已进入稳步增长期[1]。目前三维重建软件种类多、应用范围广。Mimics 生成的三维图像可进一步运用于计算机辅助设计、快速成型与虚拟仿真技术和有限元分析[2]，涉及的生命科学领域包括基础医学[3]、临床医学[4]、口腔医学[5]和生物医学工程[6]等，是连接CT 或MRI 图像的桥梁。文献计量学是借助文献来研究学科发展状况，分层探索现有信息和已发表数据的意义和相关性，把握文献中发现的模式和趋势存在[7]。文献计量分析软件Citespace 基于JAVA 语言不仅能对文献进行可视化，而且能对研究领域现状及前沿发展趋势进行分析预测[8]。本文旨在运用Citespace 软件对Mimics 软件近27 年来的应用的中文期刊文献进行分析，梳理出软件应用领域前沿热点及应用机构分布情况，旨在为国内应用Mimics 软件的研究人员提供研究方向指导和研究前景的预测。

1 资料与方法

1.1 文献来源及检索方式 文献来源：万方数据库。检索方式：在高级检索中，文献类型选择“期刊论文”，制定检索式SU=（mimics OR SU=mimics 软件OR SU=materialise's interactive medical image control system and SU=应用）。检索条件为模糊，主题词扩展。检索时段为1992 年1 月1 日～2019 年12 月31 日。语言种类：中文。

1.2 研究方法 人工删除不符合主题的文献后，共检索出有效文献2654 篇，将所有文献导入NoteExpress 中进行去重处理，结果转化为refworks 格式后导入citespaceV5.2.R2 分析软件中进行图谱制作。关键词共现分析时的参数设置：Time slicing:From 2003 to 2019、Years per slice=3，Term sourse 默认全选，Node type=keyword，TopN=50，Thresholding 中c，cc，ccv 默认选 择，Pruning 中选择Pathfinder、Pruning Sliced networks、Pruning the merged networks，余默认选择。机构合作的参数设定：From 2003 to 2019，Years per slice=3，Node type=instuition，TopN=50，Thresholding 中c，cc，ccv 分别选择为（1，1，20）、（4，3，20）、（4、4，20），其余默认选择。运用Citespace 软件进行关键词共现分析时，通过生成共词网络来描绘学科领域。网络中节点代表关键词，整个网络由多个节点构成，节点大小不一，颜色不同，意味着关键词出现次数不同、出现时间不同。节点间连线代表关键词间关系，各个连线颜色不同，颜色越浅，年份越近。运用Citespace 软件进行机构合作分析时，每一个节点代表机构出现的频次、节点间连线代表机构间合作，连线越粗，合作越频繁。

1.3 数据处理 采用NoteExpress V3.2 进行文献管理、格式转换；利用Microsoft office 2019 专业增强版进行数据处理；在JAVA 环境下通过Citespace V5.2.R2 软件对检索的文献进行分析并绘制图谱。

2 结果

2.1 发文量 1992 年～2002 年国内无Mimics 软件应用研究。2003 年～2019 年Mimics 软件应用的文献量不断增加。最早年份发文量为1 篇，即《建立数字化虚拟中国男性一号膝关节的有限元模型》；作者：张蔓超，赵卫东，原林，李鍪轶，唐雷，钟世镇；作者单位：第一军医大学中国人民解放军医学生物力学重点实验室（现南方医科大学），见图1。

2.2 关键词 三维重建作为关键词出现在421 篇文章中，其次有限元分析390 篇、生物力学为293 篇、三维有限元为165 篇、有限元为158 篇；中心性前5名分别为腰椎、骨质疏松、x 线计算机、计算机辅助、图像处理；Sigma 大于1 的重点词汇前5 名分别为骨科植入物、有限元模型、模型、骨质疏松、腰椎，见表1。

图1 Mimics 软件年度发文量折线图

表1 Mimics 软件应用领域关键词TOP10

2.3 凸现词 凸现词（热点）指近期有大的变化的词汇，文中借用热点进行描述。对热点进行探索，得到25 个热点，由高到低排列热点值，前10 名分别：3D打印、骨科植入物、3D 打印技术、有限元模型、植入物、CT 图像、模型、数字化骨科、国家自然科学基金、颞下颌关节。结合表2 与图2，聚类6 为研究前沿，在前沿中进行热点探索，分别为3D 打印、骨科植入物、植入物、数字化骨科、国家自然科学基金、数字化设计、脊柱植入物、CT 扫描。其中国家自然科学基金这一关键词出现于25 篇文章中，收录期刊均为《中国组织工程研究》，收录时间段为2015 年～2019 年，见图3、表3。

表2 第6 聚类burst 信息

图2 Mimics 软件应用文献中关键词共现分析

图3 mimics 软件应用领域前沿热点分析

表3 Mimics 软件应用领域突现词TOP10

2.4 机构 发文量前10 名的机构分别为：南方医科大学189 篇、南方医科大学南方医院130 篇、上海交通大学89 篇、第四军医大学83 篇、南方医科大学珠江医院/南方医科大学第二临床医学院48 篇、解放军总医院（北京301 医院）&军医进修学院47 篇、内蒙古医科大学36 篇、广州军区广州总医院32 篇、西安交通大学27 篇、河北医科大学23 篇；按高校发文量倒序排序，依次为：南方医科大学、上海交通大学、第四军医大学、军医进修学院、内蒙古医科大学、西安交通大学、河北医科大学。按医院发文量倒序排序，依次为：南方医科大学南方医院、南方医科大学珠江医院/南方医科大学第二临床医学院、解放军总医院（北京301 医院）、广州军区广州总医院。按照中心性进行排序，中心性大于0.1 的机构为南方医科大学，中心性0.16，见图4、表4。

图4 Mimics 软件应用领域机构合作图谱

表4 Mimics 软件应用领域机构数量及中心度TOP10 统计情况

表4（续）

3 讨论

3.1 发文量 发文量的变化可以反映某学科的研究热度变化情况，对分析研究动态和预测研究发展趋势有重要的意义[9]。本研究显示，Mimics 软件应用的文献量随时间不断增长，发文量在2013 年达高峰292 篇，尽管在2015 年和2019 年该软件发文量有所下降，但据线性预测Mimics 软件的应用呈总体上升趋势。据科学发展的模式来观察科学文献增长的规律，Mimics 软件正处于发展时期。Mimics 软件于1992 年诞生于比利时，最初旨在快速制造领域的应用。通过对PubMed 数据库进行检索，该软件从1997 年开始应用于医学领域，随后6 年，应用领域均为骨科，2002 年后该软件应用领域逐渐扩展。发文量于2006 年开始骤增，这与Materalise 公司2005年正式进入中国市场有关。

2013 年～2015 年发文量小幅度下降，2015 年后发文量再次增加，探其原因如下：①在原有技术及应用领域上难以有新的突破；②在从2014 开始，该公司进行产品更新，以满足更多需求；③应用领域的拓展[10]，3D 打印产业成为潜力股。2019 年发文量稍有减少，但整体发文量持续高水平，笔者认为这与医疗领域3D 打印的材料学限制有关[11]，随着对打印材料的不断探索，Mimics 软件在医疗领域将会有新的应用高峰。

3.2 关键词 关键词出现频率前3 名为三维重建、有限元分析、生物力学。三维重建作为Mimics 的基础模块，在医学教育、医学研究中广泛运用。在医学教育方面，Mimics 软件主要应用于口腔颌面部[12]、骨科[13]、人体解剖学[14]等教学中；在医学研究领域，Mimics 软件最主要的应用是处理断层扫描后的数据，重建人体骨骼的三维网格数据，或是结合快速成型机来复制人体骨骼，找出需要修补的位置[15]。由于力学实验无法直接研究人体力学结构，因此有限元成为有效手段。有限元分析法作为生物力学的新兴研究方法，研究方向由心血管流体力学，逐步扩展到骨科生物力学[16]，现已广泛应用于人体脊柱、牙齿及附属结构、肌肉血管等研究。构建有限元模型，并对该模型进行力学仿真实验，弥补了普通线性模型难以精确构建人体结构的弊端，对人体不规则区域进行非线性三维模型的构建，完整再现解剖结构和动态功能结构。

3.3 凸现词 凸现词是从关键词中提取的能探索某一学科领域发展趋势和突变的词汇，在一定程度上可揭示具有潜在价值的研究方向[17]。本研究显示，热点值排名前3 的为3D 打印、骨科植入物和3D 打印技术。在研究前沿中探索研究热点，结果显示3D打印为最新最热点。3D 打印最初应用于工业，随后逐渐应用于医学等领域。史云涛[18]认为在医疗领域，3D 打印技术主要运用于骨科、口腔领域、胚胎模型、器官移植和老年退变性腰椎侧弯手术中。陈艳玫等[19]研究表明，2015 年～2050 年我国老年人口总量呈递增趋势，其中2020 年～2030 年为老龄化高速发展期，老年慢性疾病例如骨质疏松、脊柱退化等日益增多。结合以上观点，3D 打印技术在老年退行性变的应用比例将会增加，预测未来Mimics 软件在老年性病变中的应用会急剧增加。

在生物医学领域，3D 打印植入物起着重要的作用，尤其在骨科和脊柱外科显示出特殊的价值[20]。骨科植入物与脊柱植入物在最近年份研究力度强，随着材料学不断发展及各学科不断交叉，未来3D打印技术在骨科及脊柱外科的运用将会是研究重点。国家自然科学基金作为我国基础研究领域的主要经费之一，具有权威性和科学性。国家自然科学基金作为关键词出现在文献中并不恰当。国家自然科学基金对生物医学领域论文的数量和增长率具有促进作用[21]，而非关键性决定作用。研究表明[22]，被SCI、EI、ISTP 检索收录的科技论文能够代表基金资助论文的总体水平和质量高低，但是基金资助论文仍有大量未被SCI、E1、ISTP 检索收录，即使被SCI、EI、ISTP 检索收录也未必都得到自科基金资助，故不能仅因为有无被国家自然科学基金资助而作为评判文章质量的依据。研究基金资助效果时，年份、学科或文献类型等均为混淆因素，仅依据关键词在文献中出现的频数不能简单地说明问题。

3.4 机构 在Mimcs 软件应用领域中，南方医科大学的发文量和影响力均为国内领先。结合可视化图谱，发文量机构所在地分布情况揭示了经济发展与科学研究发展呈正相关性[23]。本研究显示，主要合作机构为南方医科大学及其附属南方医院、上海交通大学。新兴合作机构为内蒙古医科大学及其附属医院、第二附属医院。其余机构间合作较少，大致呈现邻近地区相互合作。从各机构之间合作来看，同一经济区域合作更加频繁，随着市场化的深入，各区域间发展依赖程度提高，加强各区域间合作是大势所趋[24]。

综上所述，数字化医学在当今医疗体系中占据日益重要的地位，呼吁医疗领域实践者进行数字化实践，加强全国范围内的数字化教学推广迫在眉睫。