基于CiteSpace 的经颅直流电刺激研究热点及趋势分析

陈 盼，胡 玲，杨 蕾，刘 雪，张 晴

华中科技大学同济医学院附属武汉中心医院，湖北 430014

近年来非侵入性脑刺激技术得到迅速发展，被广泛应用于各种脑功能受损的治疗当中。经颅直流电刺激(transcranial direct current stimulation，tDCS)是将可产生微弱直流电的电极片置于颅骨表面，通过调整神经元的兴奋性改变脑功能变化[1]的一种技术，其作用原理是利用恒定的低强度电流兴奋大脑皮层并改变神经活动[2]，具有电极依赖性，表现为阳极兴奋、阴极抑制[3]。当前，tDCS 已被广泛应用于疼痛、帕金森病、脑卒中后运动功能障碍等多种神经系统疾病中[4]。左秀芹等[5]对我国tDCS 的相关研究进行了可视化分析，但研究未纳入外文数据库中文献。本研究拟采用CiteSpace 软件对Web of Science (WOS)核心合集数据库和中国知网(China national knowledge infrastructure，CNKI)数 据 库 中2011 年1 月—2020 年12 月 收 录 的tDCS 相关研究进行可视化分析，将tDCS 相关研究的国内外研究进展进行对比，分析该领域的发展趋势与研究热点，为今后研究提供参考。

1 资料与方法

1.1 文献检索

中文检索：检索数据库为CNKI，检索字段为“主题”（精确），检索式为“经颅直流电刺激”OR“tDCS”，检索时间为2011 年1 月—2020 年12 月，共检索出文献721 篇，剔除不相关文献146 篇，最终纳入文献575篇。外文检索：检索数据库为WOS核心合集数据库，检索字段为“主题词”“关键词”，检索式为“transcranial direct current stimulation”OR“tDCS”OR“direct current stimulation”，检索时间为2011 年1 月—2020 年12 月。共检索出文献6 384 篇，剔除不相关文献1 050 篇，最终纳入文献5 334 篇。

1.2 数据分析工具及方法

CiteSpace 是由陈超美教授团队开发的一款可视化软件，可通过对某研究领域的文献记录进行多角度分析，呈现知识的结构、规律和分布情况[6]。本研究采用CiteSpace 5.5.R2 进行可视化分析。将数据库中检索获得的文献以纯文本格式导入CiteSpace 5.5.R2，时间跨度（time slicing）设置为2011—2020 年，时间切片（years per slic）默认为1，阈值（threshold）设置为系统默认的Top 50，关联强度为系统默认值，裁剪方式根据所选节点按需设置。分别以作者、机构、关键词为节点进行分析，并以被引文献为节点绘制共被引图谱。

2 结果

2.1 发文量分析

2011 年1 月—2020 年12 月，tDCS 相 关 中 文 文 献年均发文量为57.5 篇，tDCS 相关外文文献年均发文量为533.4 篇，总体来看均呈上升趋势。见图1。

图1 经颅直流电刺激年度发文量趋势图

2.2 作者分析

绘制作者合作网络知识图谱，知识图谱中每一个节点代表1 位作者，节点越大表明该作者发文量越多，节点间的连线代表作者间的合作程度。中心性(centrality)是可视化分析的一个重要分析点，中心性越高表明其地位越重要，合作度高且具有代表性[7]。中文文献作者合作网络知识图谱显示，发文量较高的前3 位作者分别是宋为群、刘宇、王玉平；无中心性较高的作者。见图2。外文文献合作网络知识图谱显示，发文频次最高的前3 位作者分别是Felipe Fregni、Marom Bikson、Michael A Nitsche；中心性最高的作者是Felipe Fregni，其次是Michael A Nitsche 和Alberto Priori，其中，Felipe Fregni 发表文献的被引频次为192 次，中心性为0.18，属于tDCS 研究领域的高产及核心作者，与Ander R Brunoni 以及Alvaro Pascualleone 等作者均建立了合作关系。见图3。

表1 被引频次排名前5 位的文献

图2 中文文献作者合作网络知识图谱

图3 外文文献作者合作网络知识图谱

2.3 机构分析

绘制机构合作网络知识图谱，中文文献机构合作网络知识图谱显示，发文量较多的3 所机构分别是首都医科大学宣武医院、深圳大学心理与社会学院以及安徽医科大学第二附属医院，图中各节点分布分散，节点间连线较少；无中心性较高的机构。见图4。外文文献机构合作网络知识图谱显示，发文量较高的3 所机构为哈佛大学（Harvard Univ）、圣保罗大学（Univ Sao Paulo）、哈佛医学院（Harvard Med Sch）；中心性较高的3 所机构为伦敦大学（UCL）、米兰比可卡大学（Univ Milano Bicocca）、哥廷根大学（Univ Gottingen），总体来看，各机构对tDCS 相关研究中心性较高，合作紧密。见图5。

图4 中文文献机构合作网络知识图谱

图5 外文文献机构合作网络知识图谱

2.4 共被引分析

运用CiteSpace 进行文献共被引分析。由于目前CiteSpace 无法对CNKI 中的文献进行共被引分析，因此本研究仅对外文文献进行共被引分析，结果见图6。被引频次及中心性排名前5 位的文献见表1、表2。被引频次最高的文献是关于tDCS 临床应用的循证指南，中心性最高的文献是关于tDCS 生理学基础及其作用机制的文献。

表2 中心性排名前5 位的文献

图6 被引文献共被引知识网络图谱

2.5 研究热点分析

2.5.1 关键词共现分析

绘制关键词共现网络知识图谱，剔除tDCS 相关关键词，如经颅直流电刺激、tDCS，中文文献关键词共现网络知识图谱显示，文献中出现频次较高的前3 位关键词是脑卒中、康复、认知功能；中心性较高的关键词为脑卒中、帕金森病以及康复。见图7。外文文献关键词共现网络知识图谱显示，文献中出现频次最高的前3 位关键词是兴奋性（excitability）、脑刺激（brain stimulation）、运动皮质（motor cortex）；中心性较高的3个关键词是经颅磁刺激（transcranial magnetic stimula‐tion）、运动皮质（motor cortex）、神经调控（neuromodu‐lation）。见图8。

图7 中文文献关键词共现网络知识图谱

图8 外文文献关键词共现网络知识图谱

2.5.2 关键词聚类分析

CiteSpace 根据图谱的网络结构与聚类清晰程度计算出模块值（Q）与聚类平均轮廓值（S），Q>0.3 表明聚类结构显著，S>0.5 表明聚类合理，S>0.7 表明聚类是令人信服的[8]。运用CiteSpace 对研究进行聚类分析，中文文献关键词聚类网络知识图谱显示，共得到9 个 聚 类，其Q 值 为0.720 7，S 值 为0.953 6，接 近1.000，表明各聚类间研究主题明确。见图9。外文文献关键词聚类网络知识图谱显示，共得到10 个聚类，Q值为0.802 1，S 值为0.722 9，表明外文文献聚类结构显著。见图10。

图10 外文文献关键词聚类网络知识图谱

2.5.3 关键词时间演化分析

采用Timezone view 分析研究热点与动态前沿，中文文献关键词时间演化图谱显示，2011—2015 年脑卒中后功能障碍的治疗受到关注；2016—2018 年帕金森病以及认知功能康复受到关注；2019—2020 年意识障碍与脊髓损伤受到关注。见图11。外文文献关键词时间演化图谱显示，2011—2013 年tDCS 的兴奋性以及联合其他影像学技术研究tDCS 机制受到关注；2014—2015年精神类疾病的治疗研究受到关注；2016—2020 年tDCS 与其他疗法的联合应用受到关注。见图12。

图11 中文文献关键词时间演化图谱

图12 外文文献关键词时间演化图谱

2.5.4 突现词分析

中文文献突现词分析图谱显示，共得到18 个突现词，2013 年及以后，疼痛、神经调控技术、运动功能、电极面积、上肢、皮质兴奋性、功能磁共振成像等受到关注，但并没有持续至今。见图13。外文文献突现词分析图谱显示，共得到22 个突现词，小脑、Meta 分析、健康、功能性连接等为2016 年及以后开始受到关注，并持续至今。见图14。

图13 中文文献突现词分析图谱

图14 外文文献突现词分析图谱

3 讨论

3.1 tDCS 研究一般现状

本研究结果显示，2011—2020 年tDCS 相关中外文文献发文量均呈上升趋势，但中文文献发文量与外文文献比较不高，且中心性较低，影响力不足。通过对作者进行可视化分析发现，宋为群为中文文献发文量较高的作者，其所在机构首都医科大学宣武医院也是tDCS 相关中文文献的高产机构代表，其主要研究方向为脑卒中后功能障碍[9‐10]。Felipe Fregni 为外文文献发文量较高的作者，其发表的高被引文献为tDCS 治疗重度抑郁的相关研究[11]，且Felipe Fregni 所在单位为哈佛医学院，其主要研究方向涉及神经科学。与之合作紧密的作者为Ander R Brunoni，来自圣保罗大学精神病学研究所，主要研究方向为tDCS 在精神疾病（抑郁症[12]、精神分裂症[13]）中的临床应用。其他发文频次较高的作者有Marom Bikson、Michael A Nitsche，其研究方向为tDCS 的特异性机制研究[14]及其神经生理学原理研究[15]。机构分析结果显示，tDCS 相关中文文献机构主要为医院，外文文献机构主要为学校，一定程度上说明我国尚缺乏中心性较高的机构，各机构间也未开展广泛合作，而国外各研究团队合作紧密，形成了以伦敦大学为代表的核心机构。

3.2 tDCS 研究热点

被引频次是反映研究热点的重要指标[16]。被引结果显示，tDCS 研究集中于临床研究以及大脑皮质机制研究，临床研究由早期的改善神经系统疾病症状（如抑郁情绪、疲劳和认知功能障碍）逐渐转向对意识障碍[17‐18]、慢性疼痛[19]、脊髓损伤后功能恢复[20]的研究。大脑皮质机制研究主要是基础神经生理学[21]与建模研究[22]。此外，国外学者还进行了tDCS 相关设备的研究[23‐24]。随着tDCS 的应用越来越多以及远程康复的发展，有研究者提出远程监督的tDCS 治疗方案[25‐26]，使参与者能够在家中进行治疗。

关键词共现及聚类分析结果显示，tDCS 中文文献主题主要集中在神经系统疾病的治疗与康复领域，近年来，tDCS 逐渐被应用于意识障碍、多发性硬化及阿尔茨海默病等疾病中，同时也有学者开始对tDCS 刺激神经网络的作用机制进行探索[27‐28]。我国研究者对tDCS 的临床应用较多，在基础研究及相关机制研究方面相对薄弱。tDCS 外文文献主题包括康复、神经调控机制、运动皮质以及抑郁症等，其对大脑皮质机制的研究开始较早，进行了一系列临床研究与动物实验，并制定了tDCS 使用指南[2]，联合经颅磁刺激（TMS）、脑电图（EEG）、功能磁共振（fMRI）等手段探讨tDCS 的作用机制与疗效[29‐31]。同时，有国外研究者还对参数设置进行了探索，在大多数情况下，电流密度为0.029～0.080 mA/cm2，刺激的持续时间为10～30 min，刺激强度为1 mA 或2 mA[32]，目前已测试的电流强度为4 mA[33]。此外，还有研究者对刺激时间与刺激强度间的关联进行了研究，Monte‐Silva 等[34]发现，与间断刺激相比，持续刺激26 min 后会产生抑制作用。也有研究者发现，电极尺寸与电极形状会影响电流分布[35‐36]。

突现词分析结果显示，中文文献较关注tDCS 的临床应用，结合关键词时间演化结果发现，tDCS 的应用范围逐渐扩大。近年来开始对大脑皮质、功能磁共振成像等进行研究，表明tDCS 治疗机制以及功能影像学表现可能将是研究趋势。外文文献突现词与关键词时间演化结果显示，刺激部位、脑功能网络连接、Meta 分析等是其研究热点。

3.3 我国tDCS 相关研究的发展趋势

1）在神经系统疾病中的临床应用方面，tDCS 的临床应用较为广泛，但对于其作用机制以及临床疗效评估的客观方法探索不够深入，应结合fMRI、EEG 以及正电子发射型计算机断层显像（PET）等脑成像技术进一步明确tDCS 的作用机制，并在脑组织功能及神经生理学层面客观评估tDCS 的作用效果；2）在刺激参数（刺激部位、刺激时间、刺激次数等）方面，应细化最佳刺激方式，明确刺激靶点，探究更有效的刺激模式，并依据个体差异提供个性化的刺激方法；3）联合其他治疗手段共同探讨临床疗效方面，目前已有研究将tDCS 与其他康复治疗方法结合应用于临床治疗，为拓宽tDCS 的应用领域提供了新思路。此外，应加强我国不同机构、学者间的合作与交流。在加强国内合作的同时，鼓励与国外研究机构开展合作，以促进跨区域、多中心合作，推动我国在该领域更深入的发展。

4 小结

本研究通过对国内外权威数据库收录的tDCS 相关研究进行可视化分析，将中外文文献研究方向及研究热点进行对比，从而为我国研究者清晰、直观地展示了tDCS 研究热点和研究前沿，并为未来研究的选题、发展方向提供了参考。受软件限制，仅对CNKI 与WOS 核心合集数据库中的文献进行分析，数据库选择相对单一，存在一定的选择偏倚；在数据格式上也受到限制，无法对文献内容进行分析，仅初步呈现了tDCS的研究现状与研究动态，因此对该领域的概述仍需进一步完善。