2010—2019年国内机器人手术文献计量及可视化分析

刘爱华，杜 辉

（解放军总医院第二医学中心心血管内科，北京100039）

0 引言

目前，微创外科已步入机器人手术时代，机器人手术系统超越了传统开放手术与腹腔镜手术的局限，对破坏性手术为主的、平时手术野较深、显露较困难的患者有明显优势，将手术精度和难度提升到了新的高度[1]。解放军总医院第一医学中心麻醉科自2006年12月率先引进了世界最先进的Da Vinci S四臂机器人系统，并于2007年1月用于心脏外科手术，之后四臂机器人系统被逐渐引入国内其他省市医院，现已熟练应用于泌尿外科、胸外科、妇科、肝胆外科、普通外科、耳鼻喉头颈外科等手术中。CiteSpace是基于Java环境的多元、分时、动态的引文可视化分析软件[2]，能够直观地反映整个领域的研究趋势和发展动向，对相关领域总结和发展具有一定的积极意义。因此，为全面了解国内机器人手术的研究现状和动态趋势，本研究应用CiteSpace软件对2010—2019年国内机器人手术领域研究进行文献计量及可视化分析，对于厘清该领域发展具有重要意义。

1 资料与方法

1.1 资料

以“手术机器人/机器人手术/达芬奇机器人/Da Vinci”为检索词，检索2010年1月1日至2019年12月31日在中国知网数据库（CNKI）公开发表的文献资料，检索方式为“主题”（精确）。

1.2 方法

根据纳入、排除标准筛选检索出的文献资料。纳入标准：发表时间为2010年1月1日至2019年12月31日；以中文语言发表的；期刊文献类型；研究内容与机器人手术相关。排除标准：外文语言发表的资料；与研究不相关的文献；会议通知、征稿启事、图书、报纸及学位论文等其他形式的资料。以Refworks格式导出纳入文献，包含题名、作者、机构、摘要、关键词、年份、文献来源等信息。选择CiteSpace软件系统进行数据分析，参数设置如下：时间分区（Time Slicing）为2010—2019年，每1 a为1个时间切片；节点类型（Node Types）：分别选取作者（Author）、机构（Institution）、关键词（Keywords），各自生成不同的可视化共现图谱；阈值设置（Top N per slice）=200；修剪选项（Pruning）：关键路径（Pathfinder）、修剪图形（Pruning Sliced Networks）。其他参数均为默认设置。

2 结果

2.1 纳入研究文献情况

在CNKI数据库中共检索出1.66万篇文献，根据纳入、排除标准，从总库中剔除外文资料，剩余5 030篇文献，浏览文献题目及摘要，排除与研究不相关文献、会议通知、征稿启事、图书、报纸及学位论文等，共计纳入2 122篇文献。

2.2 研究文献发文量

2010—2019年CNKI数据库数据显示机器人手术相关研究发文量整体呈上升趋势，10 a发文量增长近4倍，尤其是2015—2016年增幅最高，2018年发文量稍有下降，但整体呈上升趋势。2010—2019年研究文献发文量年度趋势如图1所示。

图1 2010—2019年研究文献发文量年度趋势

2.3 研究作者及机构合作图谱

可视化图谱节点大小代表发文量，之间连线粗细反映合作关系强度，线条越粗表示作者间、机构间合作越密切。图2为作者的合作网络图谱，结果显示各作者之间有大量的散在合作关系，并形成几个相对稳定的小合作团体，部分团体合作密切，但也存在相对独立的团体。图3为发文机构的合作共现关系图谱，从图中可以看出各机构之间交流合作较少，局限于院内交流，各机构研究相对独立。近年来军队医院因改革发生了医院更名造成机构发文量统计误差，如中国人民解放军总医院泌尿外科与解放军总医院泌尿外科实为同一机构，发文量合并后应位居首位。

图2 作者的合作网络图谱

图3 发文机构的合作共现关系图谱

2.4 关键词可视化分析

2.4.1 关键词共现

图4为关键词共现图谱，每个节点代表一个关键词，节点大小代表出现的频次，之间的连线粗细反映共现强度，相连接的关键词提示出现在同一文献中。关键词共现可视化结果显示，机器人、机器人手术、腹腔镜、达芬奇机器人、达芬奇机器人手术系统、机器人手术系统、手术机器人、外科手术、护理等关键词出现频次较高，频次从358次到125次不等，各关键词相互间连线多而紧密。

图4 关键词共现图谱

2.4.2 关键词时间线

图5为关键词时间线图谱，共有19个大小不同的聚类，按照热度排名标记为#0~#18，分别为#0前列腺癌根治术、#1微创外科手术、#2腹腔镜手术、#3膝、#4子宫内膜癌、#5微创性等关键词聚类，聚类编号越小，代表聚类的规模越大。由图中可见，近10 a机器人手术相关问题一直是研究热点，主要涉及到泌尿外科、普通外科、心脏外科、肝胆科、妇产科等临床方向。

图5 关键词时间线图谱

2.4.3 关键词时区图

时区图着重于从时间维度上来表示知识演进，可清晰地展示文献的研究趋势与动态热点方向。图6为2010年1月1日至2019年12月31日的关键词时区图，显示近10 a来各专科同步发展，以心脏外科、结直肠肿瘤、肝胆胰手术、肾肿瘤等各系统肿瘤外科剖腹术治疗为主。

图6 2010—2019年的关键词时区图

3 讨论

3.1 机器人手术文献发文情况分析

微创外科是近十几年来外科发展的趋势，机器人手术是其研究热点与重点，它与腹腔镜手术相比，操作更加灵活、协调，精确性更高；与开腹手术相比，其具有创伤小、出血少、疼痛轻、康复快等优点[3]。本研究可视化分析结果显示，近10 a来机器人手术发文量整体呈上升趋势，截至2019年已创历年新高，这与近些年国家对其支持力度有关。目前《中华人民共和国国民经济和社会发展第十三个五年规划纲要》《中国制造2025》以及科技部的“十三五”规划等均将其列为重点发展项目[4]。机器人手术最早应用于心脏外科，但其发展相对缓慢，目前远不如在妇科、泌尿外科、普通外科等其他外科领域。有研究显示，机器人手术在普通外科、妇产科、泌尿外科等微创外科领域快速发展，年手术量以15%的速度增长[5]，足以证明机器人手术是目前发展热点、未来发展趋势。目前，机器人手术在各专科领域的研究多聚焦于现状与展望、经验总结、技术分析、临床对比、护理配合、护理管理等方向，尚缺乏关于机器人手术标准操作流程和规范，这也是下一步的研究重点。另外，本研究仅检索了CNKI数据库，尚未统计其他数据库独家加载的文献以及外文文献，可能也会对结果有影响，下一步为丰富数据，可以检索我国学者在国内外期刊杂志上发表的中英文文献进行可视化分析，以增加文献计量的说服力。

3.2 研究作者、机构与关键词可视化分析

本研究通过应用CiteSpace软件对多元、分时、动态的机器人手术相关文献进行可视化分析，结果显示各作者间存在大量散在合作关系，对学科领域的发展有重要意义，形成以张旭、王刚、刘荣、余佩伍等为中心的相对稳定的合作团体。但是，在机构合作关系分析中，因军队医院改革发生了更名，造成部分统计的单位发文量与实际有出入，导致可视化结果显示机构发文量出现断层现象，对本文分析结果造成影响，如以解放军总医院为主的机构单位，出现解放军总医院、中国人民解放军总医院、解放军总医院第一医学中心等命名形式。尽管如此，解放军总医院发文量仍居首位，可见其在该领域的学术影响地位。此外，本研究结果显示医院内部各科室交流较为密切，如解放军总医院泌尿外科、麻醉科、普通外科等之间合作比较频繁，但各机构单位相对独立，缺乏沟通与合作交流。这可能与平时工作接触、医生进修学习、科室交流等有关，如有进修合作关系，则促进各机构单位交流。因此，建议搭建机器人手术培训中心这一交流平台，增设基于虚拟现实的机器人手术仿真系统，提高机构间交流频次，促进机器人手术全科全域快速发展。

此外，机器人手术融合了计算机远程控制、三维图像处理、仿生学和人体工程学技术等创新科技[6]，其应用领域逐步拓宽，目前已成熟应用于心脏[7]、泌尿[8-9]、妇产[10]、肝胆[11]、胃肠[12]手术等重要方向。本研究关键词可视化结果显示，前列腺癌根治术、微创外科手术、腹腔镜手术等关键词聚类的规模较大，提示近10 a机器人手术多聚焦于泌尿外科、普通外科、妇产科等临床方向，这与临床实际现状相符。关键词时区图显示机器人已用于各部位癌症切除及剖腹术中，可减轻患者痛苦，促进患者伤口愈合，提高医院的工作效率。

3.3 机器人手术未来发展趋势

2020年新型冠状病毒肺炎疫情的暴发，刺激了远程会诊、5G通信、智能测温、智能机器人等科技创新设施的飞跃发展，也证明了科技医疗、智慧医疗的重要意义。本研究共现结果显示，机器人手术向细致化、精准化、智能化等方向倾斜发展，逐步应用于神经外科[13]、眼科[14]等精细手术中，但可能由于医疗费用、设备费用昂贵等问题，抬高了机器人手术的门槛，也局限了机器人手术的广泛开展。目前国内仅有部分三级甲等医院引进并使用机器人设备进行手术。截至2018年9月底，达芬奇手术机器人在全球范围内累计安装总数为4 814台，其中美国和我国大陆地区的安装数量分别为3 110台和78台[15]，这说明我国在该领域仍有较大的提升与发展空间。有专家预测手术机器人未来将在智能手术机器人和远程手术机器人方面做出突破，将逐步向常规手术微创化、复杂手术精准化、关键操作智能化、医疗资源均质化、临床应用安全化等目标迈进[4]。此外，如何准确地做好精准的机器人辅助手术系统术前规划也是提升机器人手术系统的关键问题[16]。目前已有利用5G网络实施远程手术的报道，解放军总医院第一医学中心肝胆医学部主任刘荣教授团队设计并成功完成全球首例多点协同5G远程多学科机器人手术试验，2位手术者分别在苏州和北京利用中国联通5G通信网络远程操控手术机械臂对试验动物实施了胃肠切除和肝切除手术，为未来机器人网络系统协同操作远程手术奠定了技术基础，实现从4G时代的“千里眼”到5G时代的“千里手”[17]。未来远程手术不仅能够解决目前医疗资源供需不平衡的矛盾，实现优质医疗资源“下沉”，有效降低医疗开支，对战时医疗救援、自然灾害救援、疫情防控救治等更具有十分重要的意义。

4 结语

随着精准微创外科技术的普及，机器人手术逐步成为近几年来的研究热点与重点。本研究通过应用CiteSpace软件对2010—2019年国内机器人手术领域研究进行文献计量及可视化分析，直观地反映出整个领域的研究现状和热点，为厘清领域发展趋势提供了重要理论支撑。研究结果提示机器人手术在我国已发展成熟，但仍需在全国推广与普及；未来可能向更复杂、更精细、更微创的外科手术方向发展，并逐步推进5G远程多学科机器人手术成熟发展。