基于Citespace的国内体育领域肌电研究知识图谱分析

2021-07-22王相荣李瑞奇

体育科技文献通报 2021年7期

王相荣，李瑞奇

1 前言

肌电是神经肌肉兴奋发放生物电的结果，它是产生肌肉力的电信号根源。随着科学技术的发展，人们逐渐认识到了这种生物电信号含带着与人体运动息息相关的信息。在临床医学、生物医学工程以及体育等领域肌电被广泛应用［15］。在体育领域通过对这种生物电的提取，可以有效地对肌肉用力特征、肌肉疲劳状态以及运动损伤等方面进行诊断与评价。为了解在体育领域肌电研究的研究力量、知识单元或知识群之间的结构及演化轨迹，本文将采用陈超美教授开发的Citespace软件对近20年体育领域肌电研究的文献进行整理分析，为之后体育领域肌电研究提供文献参考。

2 数据来源

本研究主要对国内近20年体育领域研究核心期刊文献进行了主题词的检索，在CNKI选中期刊，并设置高级检索，文献分类目录选择 “ 体育 ” ，选择主题进行检索，主题词设为 “ 肌电 ” ，时间区间为1999年—2018年，检索截止日期为2019年5月25日，来源类别设置为核心期刊，并选中中文文献，共检索到314篇文献，通过人工筛选剔除无效文献（报道、会议通知、声明、征稿启事），共查找到1篇声明并进行剔除，最终获得文献313篇。

3 研究方法

本文采用了科学知识图谱分析为本文的主要研究方法，科学知识图谱可以揭示科学知识的发展过程并且凸显出科学知识的结构关系，通常具有 “ 图 ” 与 “ 谱 ” 的双重属性与特征，既可以是可视化的知识图形又可以是序列化的知识谱系，可以对知识节点或者知识群体之间存在的联系网络以及交叉、演化等多种复杂关系进行表述。［1］本文研究使用的工具是陈超美博士开发设计的可视化软件，软件版本为CitespaceV（版本号5.3.R4，日期2018年8月35日），软件运行的环境为JAVA8平台。通过该软件对采集到的文献数据进行科学知识图谱绘制，得到了研究作者共现图、研究机构共现图、研究热点共现图、关键词时区共现图。

4 结果与分析

4.1 发文量趋势分析

发文量的时序变化可以很好地反映研究领域的历史轨迹以及关注度变化。［2］可以从图1中看出，我国体育领域肌电研究在1999年至2007年还是较低的关注度，从2008年到2014年到一个快速发展的时期，在2014年其体育领域核心期刊发文量达到了34篇，相较于发文量最低的2001、2002年的2篇增长了17倍。可见在2008年到2014年间肌电在体育领域的研究得到了飞速的发展。从2014年之后体育领域肌电的研究逐渐进入了一个缓慢消退期。降到了2018年的11篇。

图1 近20年体育领域肌电研究核心期刊发文趋势图

4.2 研究作者分析

表1 发文量前20研究作者概况

在节点类型（Node Types）中选择节点为作者（Author），时间切割时段为5年，阈值设置为TopN（N=50），进行数据处理得到研究作者共现图（图2），其中节点115个，连线130，网络密度Q=0.0198。高产作者是某个领域研究的主要力量［3］，根据普莱斯定律确定体育领域肌电研究的高产作者，统计相关作者共有115人，根据此定律可以确定发文量前10位为高产作者，分别是陈月亮、王健、王国祥、郭峰、刘卉、李世明、陈小平、吴瑛、纪仲秋、王琨等人，这些专家学者对体育领域肌电研究具有积极的推动作用。通过对中介中心性分析可以看出陈月亮、吴瑛、李玉章、袁艳、伍勰在体育领域肌电研究有较高的中介中心性，这反映了这些作者的研究对体育领域肌电的研究起着重要的支撑作用，占有至关重要的地位。图2中节点的大小与作者的发文量的呈正比，节点越大则发文量越多；连线反映了作者的合作关系，连线越粗表明作者之间的合作越密切。在体育领域肌电研究的作者合作网络中，已经形成了几个较为明显的科研团体（见图2）。例如，以陈月亮、吴瑛、伍勰、袁艳等人为核心组成的团体，以王琨、张俊峰、严波涛等人组成的科研团体以及以黄达武为核心的科研团体。这些科研团体是体育领域肌电研究的重要支撑和前进的力量。但从整体的作者合作网络来看，作者之间的合作较为松散，单点较多（Q=0.0198），这并不利于体育领域肌电研究的进一步发展。

图2 研究作者共现图

4.4 研究机构分析

发文量是评价机构科研能力的重要指标，也是人们认识机构研究领域、研究成果、学术水平以及学术权威的重要观测点之一［7］。通过中国知网获取了该领域发文量前10的研究机构，发现在前10的群体中，以体育高等院校的发文量较高，上海体育学院（43篇）、北京体育大学（35篇）、西安体育学院（21篇）、沈阳体育学院（12篇）、天津体育学院（10篇），而综合性大学的发文量相对较少，苏州大学（15篇）、浙江大学（13篇）、湖北理工学院（12篇）、江西师范大学（9篇）、鲁东大学（9篇）。可见在体育领域肌电研究方面上海体育学院、北京体育大学、西安体育学院有着较强的科研能力与影响力。通过分析研究机构的分布特征可以了解某研究领域科学知识的产生、传播、演变的源头［8］。本文通过CitespaceV设置节点类型（Node Types）为机构（Institution），时间切割时段为5年，阈值设置为TopN（N=50），进行数据处理得到研究机构共现图（见图4），其中节点52个，连线32，网络密度Q=0.0241。图4中的节点代表研究机构，节点的大小与研究机构的发文量呈正相关，节点之间的连线代表着机构之间的合作关系，线越粗则合作关系越密切。通过图4可以看出，在体育领域肌电研究的机构已经形成了一定的合作关系，以上海体育学院、北京体育大学、江西师范大学为中心的机构合作网络已经形成，但从总体来看，机构之间合作密度仍然处于松散状态（Q=0.0241）。为了推动体育领域的肌电研究的发展。应该广泛开展学术合作交流，使科研资源得到充分的利用。

图3 发文量前10的研究机构

图4 研究机构共现图

4.5 研究热点及演化趋势分析

根据文献计量学的解释，词频和中介中心性的高低反映了某个主题在一段时间内被关注的程度以及重要性，词频越高则该主题的关注度就越高，中介中心性越高则说明该主题的该研究领域网络中的重要性越高。［4］用Citespace处理数据，参数设置为1999年—2018年，时间切片为2年，节点选择为 “ Keyword ” ，LinkStrength选择Cosine算法，节点阈值选择Top50，进行运算得到节点85，连线153条，网络密度（Q=0.0429）以及图5和表2。图5中 “ 十字 ” 的大小与关键词出现的频次呈正相关，连线的粗细表现关键词贡献的高低。通过图5和表2可以看出，词频最高的是表面肌电，其他依次是肌电、肌电图、生物力学、运动学、表面肌电、速度滑冰等关键词，这反映了体育领域肌电研究的研究热点主要是这些词，而通过观察中介中心性的高低可以看出表面肌电、肌电、运动学、积分肌电、肌肉用力特征等依次是这个领域的研究重点。

表2 前20位高频关键词

图5 研究热点共现图

为了解体育领域肌电研究的发展和演变，我们不仅要从个体以及微观的角度去寻找线索，同时也需要我们从宏观上进行整体的梳理研究。通过对研究热点进行聚类可以得到研究热点时间线聚类图谱（见图6）。Citespace提供的网络结构与聚类清晰性度可以用来评价图谱绘制效果，分别是模块化（Q值）和平均轮廓值（S值）两个指标。Q值一般在［0，1）区间内，Q值＞大于0.3表明聚类的网络结构非常明显的。S值评价平均轮廓值，当S值在0.5以上时，一般认为该聚类是合理的，当S值在0.7以上时，认为该聚类的效果是令人信服的。［5］本研究的聚类的Q值为0.6581，S值为0.7146，无论在聚类网络结构还是聚类清晰度都达到了较好的水平。通过分析图6可以看出，聚类一共可以分为8类，分别是＃0等速运动、＃1semg（表面肌电）、＃2肌肉用力特征、＃3全身振动训练、＃4投球、＃5紧身运动装、＃6仰卧起坐、＃7太极拳。在这些聚类中体育领域肌电研究热点持续的时间各不相同。

1999年至2003年是体育领域肌电研究早期阶段，该阶段只有一个聚类＃0等速运动，该阶段文献数量较少只有18篇，但是该阶段的节点与其他聚类节点的连线较多，可以看出该阶段的研究对后续研究的拓展有重要的支撑作用。通过对该阶段高被引的文章研究可以看出，该阶段的研究主要集中在肌电应用理论研究，例如罗小兵等人［6］对肌电图在运动性疲劳的应用进行了理论阐述，而王建等人［7］对表面肌电信号的分析与应用进行了理论阐述。

从2004年到2007年体育领域肌电研究得到进一步发展，此阶段核心期刊发文量达到了43篇，聚类增加到了5类，依照关键词时间出现早晚分别是＃0等速运动、＃5紧身运动装、＃3全身振动训练、＃7太极拳、＃1semg。其中在全身振动训练聚类中出现中介中心性最高的关键词 “ 表面肌电 ” ，该阶段的节点以及连线明显多于前一阶段，这可以看出在2004年至2007年研究热点逐渐增加，并且该阶段对之后的研究有重要的影响。例如罗炯、金季春［8］在2006年发表的《表面肌电的处理方法及在体育科研中的应用前景》中对表面肌电研究的处理方法以及与体育相结合进行研究阐明了方向为下一阶段的体育领域肌电研究指明了方向。而许以诚等人［8］在振动训练肌电研究方面做了一个重要的开端，通过对6名男子进行振动训练肌电测试，验证了振动力量训练能更有效地募集运动单位，这为国内之后的振动训练肌电研究奠定了重要的基础。

从2008年到2014年体育领域肌电研究进入了一个快速增长期，这个阶段核心期刊发文量共183篇，并于2014年达到顶峰年度发文量为34篇。此阶段的聚类增加到了8类，依照时间出现早晚依次是＃0等速运动、＃5紧身运动装、＃3全身振动训练、＃7太极拳、＃1semg、＃4投球、＃2肌肉用力特征、＃6仰卧起坐。

这一阶段研究热点较前一阶段进一步增多，呈多元化发展。通过研究这一阶段的文献发现，这一阶段的肌电研究与运动项目的结合更加广泛。例如，田径运动中的短跑、铅球、标枪以及跳高等运动项目；球类项目例如乒乓球、网球、排球等都得到广泛研究。同时研究的热点也有太极拳的各种招式的肌电分析以及棒球投球的肌电分析，并且这阶段的体育领域肌电研究的热点也延续了上一阶段备受关注的振动训练肌电研究，通过研究振动训练的文献发现振动训练肌电研究主要集中在下肢肌电研究。例如李玉章、袁艳等人［10－12］分别对不同振动模式小腿肌肉的激活特征以及振动频率和负重对大腿肌群肌电的影响进行了深入研究。

从2015年到2018年体育领域肌电研究逐渐进入缓慢下滑期，这个阶段核心期刊发文量共70篇，研究的聚类变成了2类，依次是＃0等速运动、＃3全身振动训练，这两个研究类别是研究延续时间最长的两个类别，通过研究分析这个阶段的文献发现该阶段＃0等速运动聚类的研究与前一阶段的研究相比，将研究的重点集中到了运动性疲劳以及非稳定状态肌电的研究。例如，谷茂恒等人［13］在2015年发表的《振动训练缓解肌肉运动性疲劳的sEMG研究》通过肌电观察了振动训练对缓解肌肉疲劳的影响。而＃3全身振动训练聚类在这一阶段的研究热点集中在了组织工程以及组织构建上。例如，罗莉斯等人［14］在《在振动结合负重刺激对下肢表面肌电均方根振幅的影响：基于4种刺激下半蹲起提踵练习》中研究了不同振动频率结合不同负重对下肢各肌群的影响。