庞凤祥 龚水帝 陈立新 何晓铭 李伟峰 沈莹姗 何伟 魏秋实 方斌

膝骨关节炎（osteoarthritis of knee,KOA）是一种常见于中、老年人的退行性疾病。据统计，骨关节炎病人已超过2.5 亿人，预计到2020 年将成为第四大致残性疾病［1］。其中半数60岁以上人群的X线片可见骨性关节炎的表现；75岁以上的人群中，80%有骨性关节炎症状［2］。由于关节置换存在风险高、经济成本高等不足，“保膝”手术近年来逐渐受到外科医生的重视。胫骨高位截骨术（high tibial osteotomy,HTO）自1965 年由Coventry［3］首先报道并推广使用以来，经过了50 多年的临床应用发展，成为“保膝”手术治疗的重要术式之一，每年治疗数以万计的KOA病患［4］。

HTO 通过纠正胫骨内翻畸形，把下肢力线转移到正常的外侧间室，改善内侧间室的压强，将其恢复到软骨能够承受的正常范围内。Fujisawa 等［5］通过对54 例KOA 病人HTO 手术前后6 年间的关节镜检查，发现如果力线被矫正至轻度外翻，则内侧软骨有修复现象。临床实践证明，HTO可以有效地缓解疼痛，维持膝关节功能，甚至恢复某些病人重体力劳动的能力，延长病人膝关节的自然寿命［4］。

通过文献计量学定量分析的方法［6，7］，阐释HTO的研究现状，并结合可视化软件挖掘该领域的新热点，文献出版物的数量、H 指数［8］、被引用次数等是评价科学研究的重要参考因素。目前，这一方法已在脊柱、关节置换、脓毒血症、糖尿病、创伤、干细胞、骨关节炎等领域进行了应用［9⁃14］，尚无对HTO 的研究报道。本研究通过文献计量学和可视化分析的方法，对全球HTO领域发展现状的研究进行定量的分析探索，从而将全球该领域的文献进行科学合理分层，为查看不同方向的研究内容提供了便利途径［15］，以挖掘HTO未来发展热点。

资料与方法

一、引文数据资料采集

本研究通过登入Web of Science，先选取高级检索功能，使用主题词+标题词检索，检索式是：（high tibial osteotomy）and（English），单独勾选科学引文指数扩展（science citation index expanded,SCI⁃E）数据库进行检索。SCI⁃E 作为最常用的文献计量学数据库，被公认是最权威的科技文献检索工具［16］。在数据库内建立检索策略，检索1994 年1 月至2019 年4月收录在数据库的英文文章及综述。获取文献的全部信息，包括文章标题、著者姓名信息、隶属关系、国家和地区、机构、出版年份、期刊名称等，下载并保存为TXT 格式的源文件，纳入Microsoft Excel 软件（2016版）进行整理分析。该检索过程需经过3位作者分别进行独立筛选和提取数据，尽量避免因个人失误而造成数据录入有误，最后得出纳入的文献出版物。

二、计量学分析

在Web of Science检索后的页面，点入自行创建检索报告，获取检索得到的出版物的基本信息，包括各个国家和地区的文献资料的H 指数、被引用总次数等数据。H指数代表了一位学者或国家发表了H篇论文，并且每篇都被其他出版物引用了至少H次，可以作为评价出版物研究水平的指标，同时也在一定程度上反映了该国、杂志、机构的研究水平［8］。被引用总次数代表对应年限内文献被引用的总次数，其与文献质量成正比。除了分析数据库创建的出版物数据基本特征外，还需要进一步分析获取的.xsl格式文件，通过Excel软件的作图功能制作相应的数据分布图。同时，引入R 软件［14］（V3.1.3，MathSoft 公司，美国），其运算公式为：f（χ）=c/{1+a×eχρ［-b×（χ-1994）］}，自变量χ为年份，f(χ)为累计发表量。利用公式T=lna/b+1994计算出版物增长率由正到负变化的拐点。绘制出版物的时间曲线预测图。

三、可视化分析

运用由荷兰莱顿大学制作的Vos viewer 软件（V1.6.11），对从Web of Science 数据库中纳入的文献出版物原始数据进行可视化功能分析，选取其中的文献耦合分析、共现分析两项功能。文献耦合分析是指两篇论文同引一篇或多篇相同的文献，通常可以用引文耦的多少来定量测算两篇文献之间的静态联系程度，引文愈多说明两篇文献的相关性愈强。本研究选取了国别耦合分析、杂志耦合分析、机构耦合分析；共现分析对所有文献出版物中的标题和摘要的共同主题词进行定量研究，以揭示主题词间的内容关联和特征项所隐含的知识［11］。

结 果

一、全球HTO相关研究出版物的现状

（一）不同国家和地区HTO相关研究的出版量

本研究共纳入1 881篇HTO相关研究文献。图1 a显示了HTO相关文献发表量在全球排行前20的国家和地区，统计数据显示美国发表相关文章最多（485 篇，25.784%），其次是德国（253 篇，13.450%），第三为韩国（172篇，9.144%）。中国居于第11位，出版文献64篇，占比为3.402%。

（二）不同机构HTO相关研究的发文情况

图1 b显示了发文数量居于前20名的大学或医院等机构的情况，其中“加拿大西安大略大学”发表文献最多（60 篇），“纽约特殊外科医院”排名第二（38篇）、“日本横滨市立大学”排名第三（37篇）。

（三）HTO相关研究的科研基金支持情况

图1 c 反映了全球不同国家和地区的科研基金的支持情况，随着研究领域的深入，全球范围内相应的基金支持亦在增加。图1 c 列出了全球范围内提供基金支持产出文献发表量排行前20的基金项目，其中基金项目“ARTHREX”排行第一，共支持产出21 篇文献研究。基金项目“SMITH NEPHEW”排名第二，支持产出15 篇文献研究，“NIAMS NIH HHS”排名第三，支持产出14篇文献研究。

（四）HTO相关研究的作者发表量分析

图1 d反映文献发表量排行全球前20的作者排名情况，发表的文献共计454篇，占该领域所有出版物的24.136%。发表最多的3位作者是“GIFFIN JR”（39篇）、“BIRMINGHAM TB”和“SAITO T”均发表了38篇文献。

（五）不同杂志对HTO相关研究的刊载量分析

图1 e为发表量在全球范围内排行前20的杂志分布。纳入研究数据显示，“KNEE SURGERY SPORTS TRAUMATOLOGY ARTHROSCOPY”杂志刊发的文献最多，共252 篇，占比为13.397%（2017年IF=3.21）。其次是“KNEE”杂志共刊发115 篇，占比为6.114%（2017 年IF=1.903）。“ARTHROSCOPY THE JOURNAL OF ARTHROSCOPIC AND RELAT⁃ED SURGERY”杂志共刊发82 篇，占比为4.359%（2018年IF=4.583）。

二、全球HTO相关研究文献出版的现状及趋势分析

（一）不同国家和地区出版物的质量

图2 a为HTO相关研究文献发表量在全球排行前20 的国家和地区对应的文献H 指数。统计数据显示美国的相关文献H 指数最高（63），其次是德国（46）和日本（32）。中国H 指数是11，居全球第14位。图2 b显示了文献总被引次数在全球排行前20的国家和地区。统计数据显示，美国被引文总次数最高（12 956 次），德国位居第二（6 292 次），其次是日本（3 311 次）。图2 c 反映了每项平均引用次数，瑞典的每项平均引用次数为31.79次，居于首位，荷兰（29.13次）排名第二，美国（26.71次）排名第三，中国（4.97次）排名第20。

（二）全球文献出版情况及预测

2017年发表的文献最多，共197篇，占总文献量的10.473%。图2 d 黑色曲线和蓝色圆点显示了全球文献历年发表趋势和数量，总体上是呈上升趋势，2010年、2013年甚至出现了研究的小高峰现状。红色曲线为文献发表量的预测曲线，预计2020年将达到250篇，2025年将达到400篇。图2 e反映了美国的历年文献出版量，总体呈上升趋势，但是2010 年到2015 年有下降趋势，虽然近年又有所回升，但是上升的幅度较平缓。图2 f 反映了中国的历年文献出版量，中国历年的总文献出版量是64 篇，可以发现2010 年以后中国在这一领域的研究才有较多的文献出版，2010 年以后的文献出版量是62 篇，占比为96.875%。预估未来几年，中国在HTO 领域的文献贡献会出现快速增长趋势。

三、HTO的可视化分析

（一）文献耦合分析

图3 为文献耦合分析图，文献耦合分析指两篇文献同时引用一篇或多篇相同的文献，通常可用引文耦合的多少来判断两篇文献之间静态的联系程度，引文耦合越多，则两文献的相关性越强。

1.国别耦合分析

如图3 a所示，通过定义至少存在3个国家关联的研究文献，纳入42 个国家，其中发表文献的耦合强度排行前三的国家为：美国（强度联系次数为219 985）、德国（强度联系次数为117 232）和韩国（强度联系次数为115 915）。

2.机构耦合分析

纳入的文献共涉及1 725个机构，如图3 b所示，通过定义至少存在3 个组织机构的研究文献，纳入268 个机构，其中发表文献的耦合强度排行前三的机构为：加拿大西安大略大学（强度联系次数为42 304）、纽约特殊外科医院（强度联系次数为33 470）和日本横滨市立大学（强度联系次数为28 407）。

图1 1994年至2018年全球范围内HTO相关研究文献的出版情况 a：文献发表量居前20名的国家和地区；b：文献发表量居前20名的机构；c：支持文献发表量居前20名的基金；d：文献发表量居前20名的作者；e：文献发表量居于前20名的杂志

图2 1994年至2018年全球HTO文献发表量的研究及趋势 a：H指数排行前20的国家和地区；b：文献总被引次数排名前20的国家和地区；c：文献每项平均引用次数排名前20的国家和地区；d：全球文献发表量及预测，黑色曲线和蓝色圆点为目前各年份对应的发表量，红色曲线为文献发表量的预测模型曲线图；e：美国历年文献发表量；f：中国历年文献发表量

3.杂志耦合分析

如图3 c所示，通过定义至少存在3本杂志关联的研究文献，纳入89 本杂志，其中发表文献的耦合强度排行前三的杂志为：《KNEE SURGERY SPORTS TRAUMATOLOGY ARTHROSCOPY》（强度联系次数为155 880）、《KNEE》（强度联系次数为70 846）和《AMERICAN JOURNAL OF SPORTS MEDICINE》（强度联系次数为56 137）。

（二）文献共现分析

通过软件的共现分析功能，对纳入文献的标题和摘要中的关键词进行筛选总结，生成了所有主题词的共现网络地图，进而分析出该领域的研究内容分类。全球HTO 的研究方向分为五大类：“HTO 手术技术”、“骨修复”、“关节置换术”、“动物实验”、“力学研究”（图4 a），高频热词是HTO 领域的关注重点。蓝色区域为HTO研究中手术技巧的内容，胫骨、力线、机械轴线、胫骨后倾角、股骨为主要的高频主题词。红色板块反映的是关节置换术的相关内容，区域中“系统评价”、“Meta分析”、“对照实验”等主题词也侧面反映了学者们对于关节置换与HTO的疗效对比分析的关注。绿色区域反映了“骨修复”的研究现状，“模型、骨、周期、骨折、骨愈合”等主题词反映了学者们对于修复机制的关注，图中还能发现“骨硬化蛋白”、“细胞”、“生长因子”等主题词，这说明学者们从基础研究角度对于该领域的关注。紫色区域为动物实验方面的研究，“狗、马的后膝关节”等关键词提示HTO在兽医学方面的研究现状，有助于文献检索者对于相关主题的深入挖掘。黄色区域为力学研究的内容，“负荷、复位、力、肢体、力矩”为主要热词，提示了物理学相关因素在HTO研究领域中逐渐得到重视。

图3 文献耦合分析 a：国家和地区间的耦合分析图；b：机构间的耦合分析图；c：期刊杂志间的耦合分析图。图中所有的圆圈代表了纳入项目的数量，圆圈的大小代表项目在该分析中的比重，圆圈越大，比重越大，影响力越大。圆圈之间的连线代表研究项目之间的联系，连线越多或越密，代表联系强度越高

图4 共现分析的研究现状和热点趋势 a：共现分析的内容分布图；b：共现分析的热点分布图，分析了主题词的热点发展趋势，纳入了2005年至2018年的热点关键词，右下角小图为颜色与时间关系的编码，图中表示随时间发生变化，研究热点的颜色由蓝-青-绿-橙-红的变化

图4 b 为热点主题词共现分析地图，此可视化分析基于所有书目信息，可挑选的共同主题词一共4 832个，以出现次数超过5次为标准，共纳入548个主题词。图中可见，左上方外周部分关键词包含了“干细胞治疗”研究，并形成了一定范围的研究集中区域，同时“自体软骨移植术”也是图中所见近年来的研究热点，但数量不多。

讨 论

本研究借助文献计量学和可视化软件分析目前HTO的全球研究现状和发展趋势，通过数据分析对研究热点进行预测。本研究结果显示，目前共有61个国家和地区发表了这一领域的相关研究报告，1 725 家机构发表过相关文献，5 514 名作者发表过相关文章，249 家杂志收录了这方面的文章，100 家基金支持了文献的发表。该领域在全球范围内每年文献出版物数量均在显著增加。基于目前的数据，预计在预计2020 年将达到250 篇，2025 年将达到400篇。同时，中国的文献出版量也在稳步提升。

一个国家的文献研究被引频次总数、H指数、每项平均引用次数代表了学术影响力和出版质量。其中美国对全球研究的贡献量最大，包括文献发表总数、被引频次总数和H 指数，这与国家的经济发展水平有一定的相关性［10］。中国的文献量在全球范围内排行第11，但被引次数和H指数位于全球17与14位，每项平均引用次数居于第20，远低于韩国、日本等亚洲国家和地区。可能是因为过去我国骨科医生对于临床资料的总结与文章书写重视不足，对于HTO的整理与书写能力欠缺，同时身为非英语母语国度，对于外文文献的贡献有限；再者过去中国的学术评价系统曾一度以数量为首要标准［17］。但我们也发现了，2010年以来中国在该领域的研究出现了较快的发展，相信不久的将来能出现更大的突破。

另 外，“KNEE SURGERY SPORTS TRAUMA⁃TOLOGY ARTHROSCOPY”、“KNEE”、“ARTHROS⁃COPY THE JOURNAL OF ARTHROSCOPIC AND RELATED SURGERY”、“AMERICAN JOURNAL OF SPORTS MEDICINE”、“INTERNATIONAL ORTHO⁃PAEDICS”五个杂志发表了较多关于HTO的文献研究，占全球该领域文献发表总量的32%。未来这一方向的文献研究也可能继续在这些杂志上发表。

可视化分析中采用了文献耦合、共现分析方法，从国家和地区、机构和杂志3 方面建立出版物之间的耦合关系。当两篇文献在参考文献中引用第3篇共同的文献时，就会出现文献书目的耦合。国家、杂志和机构之间的关系通过耦合分析可以显示出其联系强度，强度较高则表明相应的国家、机构、杂志更愿意与其合作。从国家和地区耦合分析中，我们可以清晰地看到美国所占比重较大，同时发现，德国、韩国、日本在该领域的研究也与其他国家和地区有着非常紧密的合作联系。根据机构耦合分析的结果，联系强度居于前五的机构，除了前两名，日本横滨市立大学位于第三位（强度联系次数为28 407），韩国高丽大学第四名（强度联系次数为25 714），韩国仁济大学第五名（强度联系次数为22 805），这反映了日本、韩国为代表的亚洲国家对HTO研究的关注和参与度非常高。通过杂志耦合分析，我们可以看到“KNEE SURGERY SPORTS TRAUMATOLOGY ARTHROSCOPY”处于中心位置，这与其252篇收录量（占比13.397%）有很大关系，该杂志的重要性也提示了手术技术一直以来都是该研究领域的长期热点。同时我们也发现了“VETERINARY SURGERY（《兽医外科学杂志》）”位于地图右方的独立区域，并与处于中央的杂志群有紧密的被引用关系，这也反映了基于兽医外科学的研究下，动物实验在HTO研究中的受关注程度。在图4 b中，我们发现干细胞对于骨关节炎机制及治疗的研究也是学者们关注的重点之一［18⁃20］。Nixon 等［21］报道了自体软骨移植术在促进马的软骨修复方面的实验。Ferruzzi［22］等使用HTO 结合自体软骨细胞移植治疗膝关节骨性关节炎，其临床随访未见膝关节炎进展。Kim 等［23］的研究中对比发现HTO 结合干细胞注射治疗可明显提升病人的IKDC 和Lysholm 评分，并通过二次膝关节镜手术发现软骨再生及覆盖情况更加明显。近年来，HTO结合其他辅助治疗方式对软骨修复的疗效得到了提升。整体来看，多数文献是围绕“HTO 手术技术”为主题进行研究，但是新热点的提出也反映了部分学者对于常规的突破，所以干细胞治疗、自体软骨移植治疗与HTO 联合应用的研究值得进一步的探索和深入研究。

综上所述，HTO 作为保膝治疗的常用术式，近年来得到更多的重视与深入研究，从临床研究到基础实验，更多的研究证据肯定了该术式的临床疗效。在未来相当长一段时间中，仍是保膝手术的主要术式，值得深入研究与进一步推广。本研究认为该领域的未来热点可能集中于干细胞治疗、自体软骨骨移植技术方面。

本研究的内容是HTO 的全球研究现状及未来发展趋势，侧重点在整体数据的梳理和展示，对数据背后意义的挖掘仍有所缺乏；纳入的语言种类是英语，相对单一，存在语言上的偏倚，本研究还发现韩国、日本、德国等非英语母语国家在该领域的研究具有深远的贡献，这些国家母语语种下的文献研究未纳入本研究范畴，也是不足之处；本研究对于热点内容未行进一步细节性的描述，可在未来的研究中进一步完善；近两年发表的高质量文献的引用量可能存在相对不足的情况，对于研究的客观性可能有一定程度上的影响。