国际体育活动干预近视研究的热点与前沿分析

2022-09-15周文生毛苏杰徐洪张士坤徐飞郝海亭

湖北体育科技 2022年8期

周文生，毛苏杰，徐洪，张士坤，徐飞，郝海亭

（1.南京晓庄学院体育学院，江苏南京 211171；2.南京体育学院研究生部，江苏南京 210014；3.韩国祥明大学运动健康学院，首尔 100-744；4.江苏警官学院警体教研室，江苏南京 210031；5.杭州师范大学体育与健康学院，浙江杭州 311121）

近视问题已发展成为世界性的公共卫生问题［1］，调查数据显示，全球近视人口达到19.5亿人，其中高度近视人口占14.2%。流行病调查数据预测在2050年全世界近视人口将达到47.58亿人，高度近视人口达到9.38亿人，分别占全球人口的49.8%和9.8%［2］。在我国，近视问题也是国内儿童青少年、学生主要的健康问题之一。根据国家卫生健康委员会发布的数据显示，2020年我国儿童青少年总体近视率为52.7%，其中小学生为35.6%，初中生为71.1%，高中生为80.5%［3］。教育部与国家卫生健康委员会已于2018年发布了儿童青少年近视问题的防控方案，文件中指出要从家庭、学校、学生等各方面入手，进一步加大对近视问题的防控力度，要增加户外活动和体育锻炼、减轻学业负担、减少电子产品使用，帮助儿童青少年养成健康用眼的习惯［4］。

面对儿童青少年近视问题的严峻形势，国内外学者做了很多研究探索来改善这个问题。在户外活动、体育锻炼与近视问题研究方面，有学者在2008年已证实体育活动与近视屈光改变呈现负相关关系，大学生近视得到改善［5］。2017年Yurova等人的实验研究证实体育活动可以维持现有视力水平并且降低近视的发展速度［6］。国内学者李良等人在2019年的研究中指出无论是户外活动还是体育锻炼，都对儿童期的视力水平有更显著的保护作用，防控近视要从小抓起［7］。金刚等人在2021年的实验研究中指出开放性运动技能（足球）与闭锁性运动技能（啦啦操）的体育锻炼对改善近视受试学生的动态视力与裸眼视力有积极作用，均可以作为改善近视受试学生视力的干预手段［8］。殷荣宾等人的研究深入探讨和分析了体育活动改善近视的生理机制［9］。除了以上学者的研究以外，国内外还有大量的研究专注于探索体育活动对近视问题的影响。然而，目前还没有研究从整体上梳理体育活动对近视问题影响的研究现状、热点以及研究前沿问题。

有鉴于此，本研究采用文献计量学研究方法，采用CiteSpace可视化分析工具来绘制国内外体育活动对近视问题研究主题的科学知识图谱，并采用定量和定性研究相结合的方法对本研究主题做进一步解读和分析。

1 研究方法

1.1 数据来源

研究以Web of Science核心集为数据来源。通过选择检索式为复式检索，文献类型为Article，语言=English，文献检索时间跨度为自建库至2022年4月1日，输入检索主题词TS1=（physical activity or exercise or sport or training），TS2=（myopia or short-sightedness or nearsightedness），TS1结合TS2后共检索到相关文献595篇，将检索结果以txt格式进行导出，导出内容为全纪录与引用的参考文献，并以“download.txt”命名。

1.2 研究方法

研究通过美国德雷塞尔大学陈超美教授团队开发的基于JAVA平台的CiteSpace V（5.8.3）可视化分析软件。在分析中以节点中出现频次（Frequency）以及中心性（Centrality）。本研究通过对此类主题研究的年度发文量、国家/机构发文、学科、关键词、高被引文献等节点进行分析。在CiteSpace V设置中，将Years per slice设置为1，TopN为50绘制知识图谱，阈值设定为系统默认值，绘制相应的知识图谱并对结果进行讨论分析。本研究流程图如图1所示。

图1 数据处理与分析流程图

2 研究结果

2.1 国际运动干预近视研究的发文量年度分析

国际上研究运动干预近视问题的文献数量在2001年之前较少，均低于5篇。进入21世纪以后，文献数量呈现逐年递增趋势，虽然在有些年份相比较前一年略有下降，但总体上增加的趋势非常明显，尤其在2021年，研究数量达到71篇。根据莱普斯曲线预测，未来在这个议题上的研究数量还将进一步增加。国际上运动干预近视研究数量总体上递增，说明视力问题已成为全球性的公共卫生问题，学者开始探索和研究改善视力问题的有效方法和策略。

2.2 国际运动干预近视研究的国家/机构发文分析

如表1和图2所示，在本研究主题的国家发文分布中，发文量最多的是美国（163篇）和中国（124篇），其次为澳大利亚（55篇）和英国（51篇）。这4个国家发文量占国际上发文量总数的50.9%，其余国家均在50篇以下。从国家发文中心性看，美国以0.23位居第一，英格兰以0.22位居第二，其余国家的中心性均低于0.1。由此可知，美国不但发文量最多，同时与其他国家研究者之间的联系最为紧密，在国际运动干预近视研究主题上处于关键枢纽地位。其次为英格兰，在本研究主题的重要地位和关键枢纽作用仅次于美国。中国的研究数量虽然较多，达到124篇，但是与其他国家研究者之间的合作关系程度相对较低。

图2 国际上运动干预近视研究的国家发文分析

如表1和图3所示，在本研究主题的机构发文分布中，中国台湾中山大学（17篇）、美国俄亥俄州立大学（15篇）、新加坡国立大学（14篇）、中国北京首都医科大学（14篇）以及澳大利亚国立大学（12篇）5所大学发文量位居前五位，位居第六至十位的大学也有9～11篇的发文量。总体上看，排名前十位的大学均属于国（境）内外或地区的知名大学，研究实力强劲。然后，各大学的中心性值均较低（＜0.1），代表在本研究主题上各大学之间的合作与联系程度较低，在知识合作网络中尚无发挥关键枢纽作用的大学。

表1 国际上运动干预近视研究国家/机构发文分析

图3 国际上运动干预近视研究的机构发文分析

2.3 国外运动干预近视研究的学科分析

从表2可见，在本研究主题的学科分布中，本主题的研究并非局限于眼科学，还包括普通内科、公共环境和职业健康、商业经济、外科、心理学、神经科学、社会学、工程学以及运动科学等。从发文量来看，眼科学科的发文量遥遥领先，达到283篇，普通内科有46篇发文量，其他学科均低于30篇。从中心性来看，工程学最高，达到0.46，其余学科的中心性大于0.1的依次为心理学（0.20）、社会学（0.18）、商业经济学（0.16）、神经科学（0.12）、公共卫生和职业健康（0.11）等，代表这些学科在运动干预近视研究主题方面起到学科融合、合作交流等作用，发挥着学科知识传播网络中的关键枢纽作用。值得注意的是，运动科学在本研究主题也有15篇的发文量，但是中心性较低，未来运动科学研究学者可进一步加强与其他学科研究的交流与合作。

表2 国际上运动干预近视研究的学科分析

2.4 国外运动干预近视研究的热点分析

2.4.1 关键词热点分析

如表3和图4所示，表3中呈现本研究主题频次排名前15位的关键词。除了第二个关键词“近视”以外，屈光不正（87）、流行率（76）、身体活动（67）、风险因子（50）以及户外活动（46）等关键词频次位居前列，其次依次为儿童（45）、群体（34）、视力障碍（24）、在校儿童（23）等。在分析的前15位高频关键词中，研究对象主要儿童（children、school children），说明运动干预近视的研究主要集中在儿童这个群体。研究干预的方式集中在身体活动（67）、户外活动（0.11），此外，户外时间（21）也是和户外活动相关的关键词，说明在运动干预近视的研究方面，户外运动、身体活动是防控儿童群体近视的重要方式，缓解儿童近视问题必须从增加户外活动、身体活动，提高户外活动时间等方面入手。在近视的生理和病例关键词方面，主要集中在屈光不正（87）、视力障碍（24）、视敏度（19）和眼轴长度（18）。

图4 国际上运动干预近视研究的关键词频次分析

表3 国际上运动干预近视研究的关键词频次分析

从关键词中心性来看，除了近视（0.30）和眼睛（0.13）两个关键词以外，屈光不正（0.14）、流行率（0.12）、户外活动（0.11）是排在前列的高中心性关键词，表明了在运动干预近视研究的领域中，这几个高频次的关键词发挥着不同研究主题、不同研究方向之间重要的中介和纽带作用，具有核心枢纽地位。

2.4.2 文献共被引热点

本研究对共被引文献频次和中心性进行分析，共被引频次排名前十位的文献信息如图5和表4所示。这次文献被引频次处于20～56次，所有被分析文献的中心性均低于0.1，代表在本研究主题上尚没有一篇文献在知识网络中发挥着中介性的核心作用。被引用频次排在第一位（56次）的是发表在《Ophthalmology》杂志上的研究，作者Holden等人于2016年发表的“Global prevalence of myopia and high myopia and temporal trends from 2000 through 2050”，研究采用系统性回顾和Meta分析方法对1995年以来发表的涵盖210万参与者的145项研究的数据进行分析，结果显示全世界有14.06亿人群患有近视（占世界人口的22.9%），其中高度近视者达到1.63亿人（占世界人口的2.7%），研究预测到2050年将有47.58亿人患有近视（占世界人口的49.8%），高度近视者将达到9.38亿（占世界人口的9.8%）。排在第二位（47次）的研究来自中国广州中山大学等学者，2015年研究发表在《JAMA》杂志上，探讨和评估在校户外活动时间增加对预防近视的影响效果，试验于2010年10月至2013年10月对中国广州12所小学一年级学生进行的整群随机试验，6所实验组学校（952名学生）在每个上学日增加一节40min的户外活动课，并鼓励家长在放学后让孩子参加户外活动，特别是在周末和假期，另外6所控制组学校的儿童和家长（951名学生）被要求保持他们日常活动模式，结果显示实验学校学生的近视发病率为30.4%，对照组为39.5%，与对照组（-1.59 D）相比，实验组学校（-1.42 D）在3年内的球面等效屈光（spherical equivalent refraction）变化也有显著差异（差值=0.17 D，p=0.04），以上结果证实在中国广州的6岁儿童中，与平时活动相比，在学校增加40min的户外活动可降低未来3年的近视发病率。排名第三位的研究（36次）于2012年发表在《Investigative Ophthalmology & Visual Science》杂志，作者来自英国卡迪夫大学研究团队，旨在调查近视发病率与户外时间和体育活动的关系，研究采用前瞻性队列研究方法对受试者分别在7、10、11、12和15岁时进行非近视自动验光（noncycloplegic autorefraction），并在不同年龄段采用父母问卷或佩戴加速计对户外活动时和体育活动情况进行评估和测量，结果显示在整个研究期间（7～15岁），特别是在11～15岁之间，8～9岁儿童户外活动时间越长，近视发生率越低，从事体育活动的时间也与近视发病有关，但程度较低。除了以上频次排名前三位的研究以外，其余研究频次均低于30次，且各项研究的中心性程度相对较低，在运动干预近视研究主题文献方面还没有发挥中介性核心枢纽作用的研究。

表4 国际上运动干预近视研究的共被引文献分析

图5 国际上运动干预近视研究的共被引文献分析

2.5 国外运动干预近视研究的前沿分析

运用CiteSpace软件对关键词进行Burst分析，得到12个突现词。借助于突现词的动态变化特性，真实地反映出2000～2022年运动干预近视研究的前沿内容，如图6。根据突现词强度强弱排序可知，流行率（prevalence）、儿童（children）、光暴露（light exposure）、协会（association）、身体活动（physical activity）、机器学习（machine learning）以及危险（risk）等关键词是从2020年开始至今被本主题研究者持续关注的关键词，发展（progression）和学校（school）是从2019年开始至今被关注的关键词，糖尿病视网膜病（diabetic retinopathy）被关注再早一些，从2018年至今依然是本研究主题方面被持续关注的关键词。

图6 国际上运动干预近视研究的关键词突显分析

3 讨论

本研究采用文献计量学研究方法和CiteSpace分析软件对国际运动干预近视研究进行可视化分析。结果显示，本主题的研究在进入21世纪以后逐年快速递增，美国和中国是发文量最多的国家，美国和英格兰在国际知识合作中发挥关键枢纽作用，中国台湾中山大学、美国俄亥俄州立大学和新加坡国立大学的发文量最多；眼科学科的发文量最高，而工程学在学科合作网络中发挥的关键枢纽作用最大；近年来运动干预近视研究的热点主要集中在屈光不正、流行率、身体活动研究、风险因子以及户外活动等方面，而研究前沿集中在近视流行率、儿童近视问题、身体活动影响等方面。

3.1 运动干预近视研究的时间与地域分析

近几十年来，近视已经发展为全世界大规模流行的公共卫生问题［1］。Holden的研究指出，在2050年近视人口将占全世界人近一半［2］。我国也是近视率高发的国家，这个问题在青少年儿童群体中尤为凸显，且出现持续增长态势。国家卫健委公布的信息显示，2020年我国青少年儿童近视率已达到52.7%，其中小初高学生分别为35.6%、71.1%和80.5%［3］。近年来，运动以及户外体育锻炼方式成为改善视力、预防近视的重要手段［10］。本研究显示从21世纪初开始，运动干预近视研究逐年递增，代表运动作为一种干预近视问题的策略已成为国际研究学者探讨的重点，受到了更多国家和地区的关注和探讨。早在20世纪90年代，国外学者就已发现学生近视程度发展较快的原因和户外体力活动时间减少有关［11］。Rose等人在2008年的研究也指出了户外活动时间和近视发生率的高度相关性。研究同时发现新加坡6～7岁华裔儿童的户外活动时间3.05h/周，近视率为29.1%，而悉尼儿童户外活动时间13.75小时/周，近视率仅为3.3%，研究证实户外活动方式以及户外活动时间因素是降低儿童近视率的重要干预方式［12］。美国和中国是运动干预近视研究发文量最多的国家，均超过100篇，这表明相比较其他国家，中美学者尤其关注到近视的运动干预研究方面。美国总体上近视人口达到30～40%，中国总体上近视问题更为严重一些，大陆地区达到53%，而香港地区和台湾地区达到80%及以上［13］。发文量排名第三的澳大利亚其总人口近视率也达到了20～30%。近视问题在以上国家和地区较为严重，这些地域产生的研究文献也相对较多。因此，体育锻炼、运动干预以及户外活动等方式是其主要探讨的议题。

3.2 运动干预近视研究的热点分析

关键词作为提炼的研究内容核心词，根据其在某个研究主题上出现的频次可以反映出这个研究主题的热点议题［14］。本研究结果显示屈光不正、流行率、身体活动、风险因子、户外活动、儿童、群体、视力障碍、在校儿童等关键词是本研究主题的高频关键词，代表运动改善近视研究主题集中在流行率调查、风险因子分析、儿童群体以及户外活动与身体活动干预等方面。

近视是屈光不正的问题之一，是指眼睛在不使用调节时，平行光线通过眼的屈光作用后，不能在视网膜上形成清晰的物象，而在视网膜前或后成像，包括远视、近视及散光［15］。2019年中国疾病预防控制中心慢性非传染性疾病预防控制中心和北京同仁医院眼科中心团队共同主持的一项研究发表在柳叶刀公共卫生杂志上，研究指出从1990年至2019年，我国不同年龄段的中度视力障碍患病率上升了12%～17%，增速超过其他G20国家。其中在2019年，我国中度视力障碍人口达到了4 592万，占全国总人口的3.23%［16］。近视问题已成为全世界各个国家青少年儿童的主要视力问题，视力下降在中国也是一个重要的公共卫生问题。不同年龄段视力下降的原因各不相同，青少年儿童长期的看书写字、使用手机、电子平板等导致用眼过度，不良生活方式引发的肥胖、代谢综合症以及糖尿病问题而造成成年人视力受损等，都进一步导致国人的视力低下和视力障碍问题。

造成近视风险因子很多，除了遗传因素以外，过去研究已证实户外活动时间和日照暴露时间缺少、夜间暗光时间和学习时间过长等因素均是近视形成的影响因素，均与近视发病率有关［17］。临床研究证实近视形成主要与睫状肌调节功能降低有关，尤其表现在调节的准确性下降和协调功能紊乱。Troilo等人的研究显示指出，睫状肌调节功能异常，引起视网膜成像模糊而产生近视问题［18］。在眼的调节功能降低后，观看远处时睫状肌无法适时松弛，诱发了眼轴增长，造成近视程度进一步加深［19］。因此，针对睫状肌功能改善的干预方式需要加以探索和研究。目前已有研究指出睫状肌功能改善可对青少年儿童近视问题产生正向积极作用。在近视诊断和治疗中，针对假性近视问题常采用散瞳药物来使睫状肌麻痹，降低睫状肌张力，恢复正常视力（调节训练对假性近视的疗效观察）。在真性近视患者中，在药物作用过后仍存在视力障碍问题［20］。户外体育活动是改善近视问题的良好方式。2008年Jacobsen等学者对156名大学一年级学生进行为期2年的跟踪调查，结果显示体育活动能够改善屈光指标，有效缓解近视问题［5］。2009年Dirani等人的研究也证实较多参加户外活动的青少年更不容易发生近视［21］。来自印度、澳大利亚以及荷兰的国家近视人口研究数据显示户外活动的时间减少与青少年近视的发生有紧密的关系［22-24］。过去研究认为青少年在进行户外活动时，尤其进行球类运动时，随着视线不断移动、视近、视远不断变化，眼部睫状肌、韧带以及其他辅助性肌群可以得到良好的疲劳缓解，进而改善屈光系统调节功能［25-26］。也有研究认户外体育锻炼在一定程度上降低眼压，提高脉络膜血流状况，从而改善眼部肌肉、神经以及眼球组织的健康程度，起到预防近视和改善视力的效果［7，27］。

3.3 运动干预近视研究的前沿分析

近些年来，各个国家学者研究的热点议题都在近视流行率以及发病率原因等方面，近视人群集中在儿童、青少年以及学生群体。本研究采用关键词突显分析证实从2020年开始至今，近视流行率、儿童近视问题以及光暴露和近视相关性等是当前研究的前沿议题。同时这些议题也被证实是近些年来的热点议题，建议学者针对这几个方面议题继续做更全面和深入的研究。与学校相关的近视问题以及近视的发展问题是从2019年至今一直持续的研究前沿议题。从2018年至今，糖尿病视网膜病变也是本研究主题方面的前沿议题。机器学习方法预测近视也是从2020年开始爆发的前沿议题。近年有学者的研究基于导致近视的风险因子数据来建立了各种近视和视网膜病变问题的人工智能预测模型。机器学习是一种人工智能数据分析的方法，可自动建立分析模型，并已成功用于图像识别和分类［28］。机器学习模型从各种因素的组合中预测自变量的能力。在眼科领域，机器学习已被用于糖尿病视网膜病变的诊断［29］、近视发展的预测［30-31］、角膜塑形镜处方开发［32］以及治疗新生患者的视力问题［33］。2022年我国学者Tu等人的研究对湖北省17个城市的小学生进行了近视相关因素的调查，并进行了视力和屈光状态检查。随后建立了机器学习模型来分析近视患病率的各种影响，并确定重要的影响因素和风险因素。研究补充了华中地区近视眼大规模流行病学调查数据的空白，并采用了新的机器学习模型方法从大数据中挖掘近视的影响因素，为儿童近视的防治提供科学合理的依据［34］。2021年国内学者Li等人采用机器学习方法对2 740名1～6年级的小学生近视进展的危险因素进行计算分析，来建立预测睫状肌麻痹的纵向自折射人工智能运算预测模型，结果证实了机器学习模型可以较好地预测儿童近视的发展，其中，未矫正距离视力（uncorrected distance visual acuity）和球面当量（spherical equivalent）是小学儿童近视进展的良好预测因素。并且在研究还指出父母近视问题在小学生近视的初期发展阶段起着重要作用，但这种作用随着小学生年龄的增长而逐渐减弱［35］。2021年Kim等人的研究采用机器学习算法对860名近视患者的眼睛中央凹、视盘、轴长、脉络膜厚度和眼最深点等关键指标进行计算，结果证实预测病理性近视的AUROC（区分度）为0.828，具有77.5%的敏感性和88.07%的特异性，当应用所有6项指标（4个眼最深点、眼轴长度和量化后巩膜）时，模型的鉴别能力非常好，AUROC为0.868，敏感性为80.0%，特异性为93.58%，这项研究为鉴别病理性近视患者提供了一种准确的模式［36］。机器学习的人工智能技术的发展在医疗科学、运动科学等领域席卷而来，尤其在近视预测与防控以及视力改善等方面的应用程度逐步发展壮大。在运动干预近视眼领域，研究者可以结合体力活动、户外运动以及日光和夜光暴露时间等因子做更全面和更精准的人工智能化近视预测与干预分析。