楊濤 王婷婷 歐陽昭連 吳沛新

0 引言

生物醫(yī)學(xué)工程作為融合生物學(xué)、醫(yī)學(xué)和工程學(xué)的交叉學(xué)科，突破了單一學(xué)科的邊界，可以在臨床上提供更優(yōu)化的診療方案[1-2]。除滿足醫(yī)療需求外，生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域還是各國爭相發(fā)展的極具經(jīng)濟價值的高技術(shù)行業(yè)之一[3-4]。

隨著《“健康中國2030”規(guī)劃綱要》和《關(guān)于深化審評審批制度改革鼓勵藥品醫(yī)療器械創(chuàng)新的意見》的實施，中國正進一步大力推動生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域創(chuàng)新，以增強自主創(chuàng)新能力，提高產(chǎn)業(yè)競爭力，滿足公眾臨床需要[5]。目前，我國生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域蓬勃發(fā)展，但不同地區(qū)的發(fā)展有所差別。比如北京、上海、江蘇、山東、廣東等地聚集了我國大量生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)術(shù)研究機構(gòu)和產(chǎn)業(yè)園區(qū)，而西部地區(qū)眾多城市在生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域的發(fā)展卻較為落后。

基礎(chǔ)研究是推動應(yīng)用研究發(fā)展，實現(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)突破，從而實現(xiàn)產(chǎn)品和服務(wù)創(chuàng)新的重要動力[6-7]?！秶鴦?wù)院關(guān)于全面加強基礎(chǔ)科學(xué)研究的若干意見》指出，強大的基礎(chǔ)研究是建設(shè)科技強國的基石[8]。生物醫(yī)學(xué)工程作為一個高科技領(lǐng)域，其創(chuàng)新發(fā)展尤其依賴于基礎(chǔ)研究突破。通過基礎(chǔ)研究產(chǎn)出情況了解不同城市在生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究實力是統(tǒng)籌分配資源、制定發(fā)展目標(biāo)的前提。但目前尚且缺乏對我國各城市生物醫(yī)學(xué)工程基礎(chǔ)研究實力的對比分析。

科技論文是基礎(chǔ)研究成果的主要表現(xiàn)形式之一，通過文獻(xiàn)計量學(xué)對某研究領(lǐng)域的科技論文進行定量分析，是科研量化評價的重要方法，也是評價基礎(chǔ)研究必要的參考[9-10]。為此本研究將基于文獻(xiàn)計量學(xué)對我國典型城市在生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域科技論文產(chǎn)出情況進行分析，探索各城市生物醫(yī)學(xué)工程基礎(chǔ)研究概況，從而為相關(guān)科研人員和行業(yè)管理人員提供參考。

1 數(shù)據(jù)來源與研究方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

在Web of Science數(shù)據(jù)庫中檢索2017～2019年我國學(xué)者在生物醫(yī)學(xué)工程SCI期刊上發(fā)表的所有論文，檢索日期為2020年4月23日，文獻(xiàn)類型限定為Article。

Web of Science數(shù)據(jù)庫根據(jù)研究方向?qū)⑺衅诳秩胛宕箢?，其中生物醫(yī)學(xué)工程屬于“生命科學(xué)與生物醫(yī)學(xué)”大類下的一個子類，該類別共納入80種期刊，期刊列表見InCites Journal Citation Reports。

1.2 研究方法

1.2.1 重點研究方向

為分析生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域的重點研究方向，基于上述檢索形成論文集，將論文集中的高頻詞導(dǎo)入VOSviewer中進行聚類分析。本文將在超過1%的論文中出現(xiàn)的主題詞確定為高頻詞。VOSviewer軟件聚類分析采用的是共現(xiàn)原理，如果兩個詞同時出現(xiàn)，則代表這兩個詞相關(guān)，兩個詞同時出現(xiàn)的次數(shù)越多，則相關(guān)性越高，那么將更可能聚到同一類別中。

1.2.2 高質(zhì)量論文的區(qū)域分布

本文中的典型城市是指2019年我國GDP排名前15位的城市，包括上海、北京、深圳、廣州、重慶、蘇州、成都、武漢、杭州、天津、南京、寧波、無錫、青島、鄭州。

為了分析各城市論文的發(fā)表情況，將15個典型城市間進行論文數(shù)量、篇均被引頻次和高被引論文數(shù)量的比較；其中篇均被引頻次是指截止到檢索日期每篇論文平均被引用的次數(shù)，高被引論文是指被引頻次在領(lǐng)域內(nèi)排前1%的論文。

1.2.3 研究機構(gòu)實力分析

為了分析不同城市的機構(gòu)實力，對論文數(shù)量前50位機構(gòu)的地區(qū)分布進行比較。

2 結(jié)果

2.1 重點研究方向

2017～2019年，我國學(xué)者在生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域80種SCI期刊上共發(fā)表科技論文8 526篇，其中高被引頻次論文55篇，篇均被引頻次5.46。

將上述8 526篇論文中詞頻大于80的93個高頻詞導(dǎo)入VOSviewer中進行聚類分析，結(jié)果如圖1所示。從圖中可以看出，我國生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究主要集中在如下三個方面：(1) 用于組織修復(fù)和再生的生物材料，代表性關(guān)鍵詞包括支架、再生、組織、分化、水凝膠、修復(fù)、力學(xué)性能等；(2) 基于生物醫(yī)學(xué)工程技術(shù)的新興治療方法，代表性關(guān)鍵詞包括納米顆粒、藥物輸送、光動力療法、光熱療法、癌癥、表達(dá)、細(xì)胞凋亡、治療等；(3) 生物機械工程研究，代表性關(guān)鍵詞包括生物力學(xué)、模型、系統(tǒng)、圖像、分類、算法、設(shè)計、重建、優(yōu)化等。

選擇詞頻≥80的93個詞進行聚類分析，不同顏色代表不同類別

2.2 論文數(shù)量和質(zhì)量的區(qū)域分布

2.2.1 論文數(shù)量

按論文數(shù)量將15個典型城市分為3個梯隊(表1)，其中北京(1 651篇)和上海(1 194篇)屬于第一梯隊，其論文數(shù)量均在1 000篇以上，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過15個城市的平均水平(498篇)，這2個城市的論文數(shù)量占全國之比均超過10%。廣州、南京、成都、深圳、杭州、武漢、天津和重慶屬于第二梯隊，發(fā)文量均在300～1 000篇之間。蘇州、鄭州、青島、寧波和無錫雖然GDP排名靠前，但是生物醫(yī)學(xué)工程基礎(chǔ)研究產(chǎn)出很少，尤其是蘇州，其GDP水平在全國排第6位，但近三年的論文數(shù)量不足300篇，比起北京、上海差距明顯。

2.2.2 論文質(zhì)量

15個典型城市近三年發(fā)表的生物醫(yī)學(xué)工程SCI論文的篇均被引頻次在3.29～9.11之間(表1)，均值為5.83，鄭州(4.05)、青島(3.29)、寧波(3.63)和無錫(3.49)較低，其他城市接近均值。從高被引論文來看，論文數(shù)量處于第一梯隊的北京和上海分別有12篇和9篇高被引論文；處于第二梯隊的廣州、南京、成都、深圳、杭州、武漢、天津和重慶均有高被引論文產(chǎn)出，以深圳(8篇)、南京(7篇)、成都(7篇)和廣州(6篇)最多；處于第三梯隊的蘇州、鄭州、青島、寧波和無錫大多無高被引論文。

表1 我國典型城市在生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域的SCI論文比較

2.3 研究機構(gòu)比較

論文數(shù)量排名前50位的機構(gòu)主要集中在北京(7個)、上海(4個)、香港(4個)等城市。在GDP排名前15位的城市中，論文數(shù)量第一梯隊的北京和上海進入前50位的機構(gòu)最多；第二梯隊的廣州(3家)、南京(3家)、成都(2家)、深圳(2家)、杭州(1家)、武漢(3家)、天津(3家)和重慶(3家)均有個別研究機構(gòu)進入全國前50位；第三梯隊的蘇州(1家)、鄭州(1家)、青島(1家)、寧波(0家)和無錫(0家)進入全國前50位的機構(gòu)則很少。

從具體機構(gòu)來看，生物醫(yī)學(xué)工程SCI論文數(shù)量超過200篇的機構(gòu)包括上海交通大學(xué)(529篇)、浙江大學(xué)(325篇)、四川大學(xué)(276篇)、清華大學(xué)(261篇)、北京大學(xué)(234篇)、復(fù)旦大學(xué)(231篇)、吉林大學(xué)(226篇)、中國科學(xué)院大學(xué)(220篇)、中山大學(xué)(214篇)和西安交通大學(xué)(211篇)。篇均被引頻次超過10次的機構(gòu)包括中國科學(xué)院大學(xué)(11.75次)、香港中文大學(xué)(15.12次)、香港理工大學(xué)(11.30次)、香港城市大學(xué)(11.83次)、南開大學(xué)(10.16次)、西安交通大學(xué)(10.43次)和中國科學(xué)院深圳先進技術(shù)研究院(10.48次)。高被引論文數(shù)量超過5篇的機構(gòu)包括香港中文大學(xué)(9篇)、西安交通大學(xué)(6篇)、四川大學(xué)(5篇)和中國科學(xué)院深圳先進技術(shù)研究院(5篇)。

3 討論

我國典型城市大致可以按生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域基礎(chǔ)研究實力分為3個梯隊。北京和上海研究規(guī)模相對較大且高影響力論文相對較多，總體基礎(chǔ)研究實力較強，這與兩地高校資源分布密切相關(guān)[11-12]。北京共有高校93所，其中國家“雙一流”高校占比26.6%，上海市共有高校64所，重點高校占比22.4%，兩地高校分布密集，且綜合實力強的機構(gòu)較多。論文數(shù)量排名前50位機構(gòu)中，有7家位于北京，其中清華大學(xué)、北京大學(xué)、中國科學(xué)院大學(xué)論文數(shù)量位列前10。北京眾多研究團隊在生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域取得了突出的研究成果，比如，清華大學(xué)程京團隊關(guān)于遺傳性耳聾基因診斷芯片系統(tǒng)的研究項目榮獲國家技術(shù)發(fā)明獎二等獎，廖洪恩團隊成功研發(fā)世界最長顯示距離的動態(tài)立體顯像裝置[13]，北京大學(xué)任秋實團隊在激光與光子生物醫(yī)學(xué)與視覺科學(xué)領(lǐng)域的研究取得了突出成就[14-15]。論文數(shù)量排名前50位機構(gòu)中，有4家位于上海，其中上海交通大學(xué)和復(fù)旦大學(xué)實力最為突出，上海交通大學(xué)陳亞珠團隊率先突破“液電沖擊波體外粉碎腎結(jié)石技術(shù)”，獲國家科技進步一等獎，復(fù)旦大學(xué)宋志堅團隊在醫(yī)學(xué)圖像處理與計算機輔助手術(shù)領(lǐng)域達(dá)到國內(nèi)外先進水平[16]。不過，北京和上海的高被引論文比例不足1%，研究質(zhì)量有待進一步提升。

廣州、南京、成都、深圳、杭州、武漢、天津和重慶在生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域基礎(chǔ)研究實力居于第二梯隊。這幾座城市的高校資源雖不及北京和上海，但也較為豐富，除深圳外，其他幾個城市的高校數(shù)量均居于全國前20位。位于上述城市的浙江大學(xué)、四川大學(xué)、中山大學(xué)等機構(gòu)研究實力均較強。舉例來看，四川大學(xué)近年來在骨組織工程、納米生物材料及磁共振分子探針等領(lǐng)域研究均取得重大進展，其學(xué)術(shù)帶頭人張興棟在組織誘導(dǎo)性生物材料領(lǐng)域表現(xiàn)出引領(lǐng)作用，并榮獲Acta Biomaterialia金獎；中山大學(xué)周建華團隊和吳鈞團隊分別在可穿戴生化檢測材料[17]和治療型生物可降解高分子材料[18]的研究中取得了一定進展。值得一提的是，深圳的高校數(shù)量雖然不多，但生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域基礎(chǔ)研究實力較強，尤其是中國科學(xué)院深圳先進技術(shù)研究院，其高被引論文數(shù)量和篇均被引頻次均居全國前列，在高端醫(yī)療影像、康復(fù)工程以及醫(yī)用機器人等領(lǐng)域取得了關(guān)鍵突破。處于第二梯隊的這些城市雖不及北京和上海實力強，但也是我國生物醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)研究的中堅力量，需以優(yōu)勢團隊為依托，帶動更多研究布局。

蘇州、鄭州、青島、寧波和無錫在生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域的科技論文產(chǎn)出較少，與這些地區(qū)的研究機構(gòu)少有關(guān)。在這幾個城市中，蘇州獨具特色，其GDP排全國第6位，并且在生物醫(yī)藥產(chǎn)值方面也處于國內(nèi)領(lǐng)先地位，但其基礎(chǔ)研究環(huán)節(jié)薄弱的問題較為突出。基礎(chǔ)研究是決定科技創(chuàng)新深度和廣度的關(guān)鍵要素，對于蘇州這種產(chǎn)業(yè)端較強但基礎(chǔ)研發(fā)端較弱的城市，一方面可以加強自身基礎(chǔ)研究投入，另一方面可以加強與其他城市的合作，引進外地機構(gòu)的基礎(chǔ)研究成果在本地轉(zhuǎn)化。

4 結(jié)論

在生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域，北京和上海的研究規(guī)模相對較大，擁有眾多實力突出的機構(gòu)，且不乏高影響力成果，總體基礎(chǔ)研究實力較強；廣州、南京、成都、深圳、杭州、武漢、天津和重慶產(chǎn)出了一定量的研究成果，有個別實力突出的機構(gòu)；蘇州、鄭州、青島、寧波和無錫基礎(chǔ)研究成果缺乏，實力突出的機構(gòu)同樣缺乏，整體基礎(chǔ)研究實力較弱。