基于2020年度研究进展热点可视化分析我国医学工程技术领域发展趋势

季智勇，储呈晨，郑蕴欣，钱英，蔡葵，郑焜，李斌

上海交通大学附属第六人民医院 医学装备处，上海 200233；2.南京医科大学第一附属医院 临床工程处，江苏 南京 210029；3.北京医院 器材处，北京 100730；4.浙江大学医学院附属儿童医院 医学工程部，浙江 杭州 310052

引言

2020年新型冠状病毒疫情对医疗系统带来了巨大挑战，为中国人民谋幸福是中国共产党的初心和使命，坚持人民至上、生命至上，在中国共产党的坚强领导下，中国人民抗疫取得阶段性胜利，坚持“外防输入，内防反弹”，进入动态清零的常态化防控阶段。在这场战疫中，新需求加速了跨界新技术的融合、医疗技术创新和应用，医学工程领域涌现了大量新技术、新产品，并极大加速了相关技术与产品的应用。本文结合中华医学会医学工程学分会常委专家咨询提出的本领域年度十大进展的内容，基于CNKI文献搜索进行知识图谱分析，分析梳理相关研究热点和发展趋势，帮助医院管理者和医学工程人员把握医学工程领域未来发展方向并为新技术管理决策分析提供支撑，共享医疗器械技术与医学工程学科发展成果。

1 数据来源与研究方法

1.1 数据来源

本文采用的数据来源为中国知网（CNKI）期刊库，在“高级检索”中进行文献检索，并将检索得到的文献纳入本研究。

1.2 研究工具

利用 VOSviewer（Visualization of Similarities Viewer）软件进行数据分析。VOSviewer软件由荷兰伊拉斯谟大学的凡·艾克和瓦特曼博士联合开发，在科学计量学领域被广泛使用。

1.3 分析方法

VOSviewer具备了几乎所有常见的文献计量分析功能，如文献耦合、共被引、合作以及共词分析等。VOSviewer的核心原理为VOS布局（VOS Mapping）方法和VOS聚类（VOS Clustering）方法[1]，VOS布局是基于距离的可视化（Distance-Based Maps）方法，用于确定元素在二维空间的位置。VOS聚类方法与网络的模块化聚类（Modularity-Based Clustering）方法类似，用来对文献网络进行聚类分析。

2 研究结果与分析

以《中国医疗设备》或《中国医学装备》或《医疗卫生装备》或《中国医疗器械杂志》或《现代仪器与医疗》为文献来源检索2020年度发表的文献，共检索出1792篇，以共现次数6次以上的关键词进行相关可视化分析，见图1。

图1 临床医学工程领域2020年度研究关键词共现网络图

从关键词共现图谱中可以发现2020年度的研究热点（图2），图2a提示相关热点为针对新型冠状病毒肺炎的防护物资应急保障的研究、针对新冠肺炎疫情防控的远程医疗的研究、利用深度学习进行新冠肺炎的图像分割的研究、利对新冠肺炎利用核酸检测和CT的鉴别诊断研究等；图2b提示针对医用耗材除了应对新冠疫情的应急保障管理研究方向之外的另一个研究热点是医用耗材的信息化管理和精细化管理；图2c提示人工智能技术的热点在于磁共振等成像设备图像辅助诊断方面和应对疫情的筛查方面；图2d提示基于物联网技术的信息化平台的研究。

图2 临床医学工程领域2020年度高频关键词网络图

2.1 应急制定医疗设备感控技术方案和全球防疫物资使用指南并应用实施

新冠疫情爆发后，作为医疗机构内与医疗、护理、药学并列四大支柱之一的临床医学工程部门勇担重任[2-3]，直面疫情防控物资与防控技术痛点，各级医疗机构医学工程部门创新思想，提出了各种应急保障方案。中华医学会医学工程学分会专题讨论防疫物资应急分类方案、诊疗装备应急管理和应急技术标准等，为疫情防控中标准化流程的制定、突发公共卫生事件应急预案的制定做出了重要贡献。

以（“医疗设备”或“医疗器械”或 “医学装备”）合并（“应急”或“防护物资”或“应急物资”或“防疫物资”）在CNKI检索出基金文献53篇，其中2010—2020年度发文量趋势如图3所示。

图3 临床医学工程部门应急保障发文趋势图

由图3可见，前几年均稳定在年均2～5篇文献，而2020年共刊出21篇文献，比2019年刊发的6篇文献增长250%，可见疫情爆发后，在医工研究领域对应急保障需求呈现爆发式增长，形成集中爆发式研究热点（图4）。

图4 临床医学工程部门应急保障发文关键词共现图

由关键词共现网络聚类分析可将研究分为三类：① 为应对新型冠状病毒肺炎开展的相关医用物资保障、后勤保障、护理管理等研究[4-5]；② 面对突发共卫生事件开展疫情防控的相关研究[6]；③ 面对呼吸道传染病医学装备、远程医疗技术和隔离病房等的应用研究。随着疫情得到控制，防疫进入常态化，该方面的研究将趋缓。

2.2 医院耗材管理新形势加速医疗器械技术评估应用推广

《医疗机构医用耗材管理办法（试行）》明确提出，需要建立医用耗材临床应用质量检测与评价制度，加强医用耗材临床使用评价结果的应用。加速了以HB-HTA评价为代表的技术评估应用推广。

以“卫生技术评估”并（“医用耗材”或“医疗器械”或“植介入耗材”）为主题词在CNKI检索，共检索出23篇文献，见图5。

图5 医疗器械卫生技术评估发文趋势图

2019年和2020年共刊出12篇文献，相对2018年有50%的增长，说明随着国家医用耗材管理的各项措施的出台，和近几年来HTA技术研究领域的学术推广，各级管理部门和医院管理者对技术评估的重视程度不断提高，累积形成了年度研究热点。在过去的2020年中华医学会医学工程学分会和医院管理研究所等机构组织，包括医院管理、医生和医学工程等专家组联合专业的卫生经济学研究机构，开展了典型医用耗材的价值评估和专家共识讨论，以此形成的医用耗材科学评估流程和管理方法来进一步推动医用耗材HTA管理[7-8]。预计在未来一段时间内将成为一个持续受到关注的研究领域，会有更多的医用耗材的临床研究开展。对相关关键词进行共现分析，见图6。

图6 医疗器械卫生技术评估发文关键词共现图

图6中的聚类分析可知，目前研究热点在于参考卫生技术评估的国际经验根据我国国情开展医用耗材的准入管理研究。

2.3 医学工程参与下国产数字诊疗装备评价与示范体系日趋完善

为了解决我国中高端医疗装备严重依赖于进口的现状，科技部在“十三五”期间推出了数字诊疗装备专项重点研发计划，来推动医疗装备研发和示范应用，医学工程部门积极参与国家科技部数字诊疗装备重点研发项目，在数字诊疗装备研发、评价和示范应用领域取得系列突破，医工专家在对数字诊疗装备研发、评价和示范体系的研究方面取得了众多突破。首批2016年科技部重点研发大型医用装备研发和评价类项目于2020年中通过科技部验收[9]。

以（“数字诊疗装备”或“ 大型医用设备”或“磁共振成像设备”或“CT成像设备”或“超声设备“或“立体定向放疗设备”或“PETCT设备”或“内窥镜设备”）并“评价”为主题词在CNKI检索基金文献共60篇，近十年的发文量如图7所示。

图7 数字诊疗装备评价发文趋势图

相关文献发文巅峰出现在2019年，集中展示了一批数字诊疗装备评价体系的研究成果，与2020年将进行项目验收高度相关，也预示重大专项项目将进入行业推广阶段。图8作者合作网络分析图中，不同颜色代表了相关研究团队的研究发文的时间与相关团队获得基金资助时间匹配。

图8 数字诊疗装备评价团队网络图

以“医疗设备应用示范”为主题词在CNKI检索出14篇相关文献，做关键词共现分析可知，对国产医疗设备在基层医疗机构的应用推广是研究的重点，见图9。

图9 医疗设备应用示范关键词共现网络图

“十四五”期间国家还将集中力量开展关键核心技术攻关，加快解决一批药品、医疗器械、医用设备、疫苗等领域“卡脖子”问题。各类创新诊疗装备的研发、评价和示范的研究还将持续进行，推动具有自主知识产权的国产设备示范应用，进一步促进国产医疗设备的高质量发展和临床的创新应用。

2.4 医疗器械唯一性标识技术在医院医疗器械管理中试点应用

国家药监局2019年底发布了《关于做好第一批实施医疗器械唯一标识工作有关事项的通告》， UDI作为医疗器械产品的电子身份证，成为医院内部实现医疗器械全生命周期供应链管理的重要基础，也是实现医院医疗器械标准化和精细化管理的核心[10-12]。

以“医疗器械唯一标识”或“UDI”为关键词在CNKI检索中文文献105篇，近十年的发文量如图10所示。

图10 医疗器械唯一标识发文趋势图

2020年度发表28篇文献，比2019年增长125%，在厂商和医疗机构的共同关注下，在2020年形成研究热点。进行关键词共现分析，通过聚类分析可知医疗器械唯一标识主要研究热点为医疗器械、医疗设备、医用耗材的全生命周期管理的实践探索，见图11。

图11 医疗器械唯一标识发文关键词共现网络图

前期以中国人民解放军总医院、中山大学附属第一医院等108家医院作为首批试点单位进行了建设以 UDI为基础的医疗器械全生命周期管理体系的探索，逐步实现院内医用耗材供应与使用端的双向追溯管理以及院内外物流基础信息的统一化和标准化，十四五期间这项工作还将持续推进。

2.5 建立国际医学工程联盟推进远程医疗等技术的广泛应用

2020年新冠疫情的爆发，对于病患隔离、远程医疗的需求急剧上升，也加快了远程医疗（互联网+医疗）的爆发式增长和广泛应用。国际生物医学工程联合会临床工程部（IFMBE CED）资深医工专家联合全球医工成立了国际临床工程联盟GCEA，通过联合全球各国的医学工程组织，开展线上学术交流和防疫经验成果共享，促进医学装备安全使用和远程医疗等新兴技术的开展，提高医学工程学科的影响力，加强产学研医的结合，推动远程医疗技术的应用。

国内远程医疗等技术研究相关文献分析，以“远程医疗” 或“远程诊断”或 “远程会诊”或“互联网医院”为关键词在CNKI检索，近十年的发文量如图12所示。

图12 远程医疗近十年发文趋势图

筛选2020年度有基金支持的文献329篇进行关键词分析，如图13所示。

图13 远程医疗相关关键词共现网络图

聚类分析中，“互联网医院”和“新型冠状病毒肺炎”关键词为一类，说明新冠肺炎的爆发加速了互联网医院的建设[13-14]；主要研究热点为互联网+、医联体、远程会诊和物联网。

2.6 科技部驼人医疗器械创新大赛促进医学工程创新与应用

为了推动中国健康产业创新发展，高质量提升医疗服务，全国医护人员及医学工程同道积极投身于医疗技术创新和医疗器械研发，医疗器械创新近两年发文持续增长，形成了研究热点[15]。为了发挥医学工程专业的优势，推动我国医疗器械产品创新和应用，中华医学会医学工程学分会携手河南驼人医疗器械集团有限公司联合开展“科技部驼人医疗器械科技创新”大赛活动。通过搭建医学工程创新大赛平台，通过医学工程师发挥医工交叉学科优势，与临床医生探索医工结合、寻找临床痛点问题的解决方案，促进产学研医融合创新，推动我国医疗器械产业创新发展，持续提升医疗技术服务能力。

以“医疗器械创新”为主题词在CNKI检索，近十年的发文量如图14所示。

图14 医疗器械创新相关发文趋势图

聚类分析中，医疗器械通过相关创新服务平台、科技创新奖等产学研结合的方式进行科技创新和产业转化，见图15。

图15 医疗器械创新相关关键词共现网络图

2.7 首批九个医学人工智能产品通过国家药监局审批进入市场

近年来，世界各国在医学人工智能领域研究和投资呈现出快速上涨的态势，国内的智能辅助诊断相关产品不断涌现[16-17]。2020年国家药监局审批通过了九个人工智能医疗器械产品，产品覆盖从肺结节向外延伸，囊括了心脏、脑部、内分泌、病理、超声等方向，实现了多种疾病的辅助诊断功能。

以“辅助诊断”或“医学人工智能”为关键词在CNKI检索，发文量逐年上升，可见随着大数据的发展和计算能力的提升，人工智能通过前几年的积累，已经逐步形成行业发展合力，在2020年医疗器械获得突破，可以预见在今后一段时间将会持续形成研究热点，见图16。

图16 医学人工智能相关发文趋势图

筛选2020年度800条文献数据，做关键词共现分析如图17所示。

图17 医学人工智能相关关键词共现网络图

在各类关键词中，可见人工智能技术，采用卷积神经网络等进行深度学习，从而作为一种计算机辅助诊断技术，人工智能将在未来进一步深入到医疗的各专科领域与医疗技术和流程相结合，提高诊疗能力和医疗服务效率。

2.8 基于物联网技术的医学装备智能化管理技术加速应用

全国多家三甲医院建设了基于物联网技术的全院级医疗设备数据采集管理平台，将众多大型设备、急救等医疗设备的数据传至医学工程部或全院数据中心，实现医疗装备的在线动态管理，并与临床诊疗系统整合和开发利用[18-20]。

以“物联网技术”并“医疗设备”为关键词在CNKI检索，发文量如图18所示。

图18 医疗器械物联网相关发文趋势图

筛选2020年度20篇文献，进行关键词共现分析。由图19中的聚类分析可知，研究热点主要为物联网技术的相关研究、医院场景下的物联网应用研究及物联网技术推进智慧医院建设的研究。

图19 医疗器械物联网关键词共现网络图

2.9 疫情推动消毒与物流机器人技术快速成长并在医院实战应用

2020年防疫中面临消毒难、人手紧缺和全面清洁等问题，消毒机器人、物流机器人成为了医院应对极端医疗压力及感染风险的重要技术措施，全国许多医疗机构医学工程部门积极与相关厂家进行技术创新，紧急升级改造消毒机器人，并在隔离病房、发热门诊等区域布置了消毒机器人和物流机器人，以减少交叉感染的风险。通过研究、实践和总结形成了系列的消毒、隔离和防护的解决方案[21-23]。

以“医院消毒机器人”或“医院物流机器人”为关键词在CNKI检索，发文量如图20所示。前几年发文维持在年均2篇，而2020年突增至9篇文献，可见疫情爆发后，机器人研究领域呈现爆发式增长，形成集中爆发式研究热点。

图20 消毒与物流机器人相关发文趋势图

由图21可知当前研究热点在于医疗机构中药品配送场景下应用物流机器人系统的研究及疫情下智能消毒机器人的应用研究，相信随着人工智能技术和物联网技术的进一步发展，将推动医院智慧升级、效率提升。

图21 消毒与物流机器人关键词共现网络图谱

2.10 新冠病毒检测试剂快速获批和紧急部署以提升核酸检测能力

新型冠状病毒核酸检测作为确诊新型冠状病毒感染的重要手段，对于尽早发现感染者、防止疫情扩散具有重要意义[24-25]。2020年全国医学工程部门紧急部署各类核酸检测设备，不断更新和扩容快速检测设备，持续提升医疗机构的应急核酸检测能力。

以“新冠病毒检测试剂”或“核酸检测设备”或“核酸提取仪”为主题词在CNKI检索出170篇文献，近十五年的发文趋势如图22所示。疫情爆发后，核酸检测研究领域呈现爆发式增长，2019年新冠肺炎形势严峻，2020年研究突增文献至46篇，形成集中爆发式研究热点。

图22 新冠与核酸相关发文趋势图

由图22中聚类分析和图23可知，2020年度的研究热点在于进行新冠病毒疫苗的研发及疫情防控相关措施。

图23 核酸检测相关关键词共现网络图

图24 核酸检测相关研究时间分布图

3 结论

本文主要采用关键词共现的聚类方法对医学工程领域的研究热点进行挖掘，然后通过VOSviewer 可视化工具展示聚类结果，总结了2020年度医学工程领域10大热点，可以清晰看到2020年度围绕抗疫重点保障工作，医学工程相关研究取得重大进展，医疗机构应急保障能力得到大幅提升。通过医学工程领域研究热点可视化分析看我国医疗器械技术发展趋势，有助于相关管理者和医学工程研究者直观地了解本领域的研究趋势和热点，有助于贯彻落实党中央提出的健康2035战略，助力“中国制造”向“中国创造”转变，把握医学工程领域未来发展方向并为管理决策分析提供支撑，践行健康中国战略，为人民谋幸福。

鸣谢

本论文选择的主要热点主题的收集和确认得到了中华医学会医学工程学分会常委各位专家的大力支持，在此要特别感谢华中科技大学同济医学院附属协和医院张强教授、内蒙古自治区人民医院高关心教授、山西白求恩医院张锦教授、浙江大学医学院附属第一医院冯靖祎教授、新疆医科大学附属肿瘤医院王新教授、四川大学华西医院黄进教授、吉林大学中日联谊医院刘景鑫教授、江苏省中医院方舸教授、解放军总医院第八医学中心刘亚军教授、北京大学第三医院许锋教授、中国医学科学院阜外医院沈晨阳教授、中国人民解放军总医院姚树森教授、首都医科大学宣武医院费晓璐教授、《中国医疗设备》杂志社金东社长、天津市人民医院吕顺超教授、内蒙古自治区人民医院夏慧琳教授、哈尔滨医科大学刘刚教授、复旦大学附属华山医院钱建国教授、上海交通大学医学院附属上海儿童医学中心曹少平教授、山东大学齐鲁医院刘庆教授、河南省人民医院陈传亮教授、华中科技大学同济医学院附属协和医院刘胜林教授、中国人民解放军中部战区总医院姚国庆教授和佛山市第一人民医院段光荣教授。