劉明月，樊亞蕾，張蒙，宋薛藝，李哲,2,3

1.鄭州大學(xué)第五附屬醫(yī)院，a.康復(fù)醫(yī)學(xué)科；b.兒童康復(fù)科，河南鄭州市 450052；2.河南省康復(fù)醫(yī)學(xué)重點(diǎn)試驗(yàn)室，河南鄭州市 450052；3.鄭州大學(xué)康復(fù)醫(yī)學(xué)研究所，河南鄭州市 450052

0 引言

腦卒中是一組突然起病，以局灶性神經(jīng)功能缺失為共同特征的急性腦血管疾病，具有高發(fā)病率、高致死率、高致殘率的特點(diǎn)[1]。80%患者遺留不同程度的運(yùn)動(dòng)、認(rèn)知及言語(yǔ)等功能障礙，嚴(yán)重影響生活質(zhì)量[2]。促進(jìn)腦卒中患者受損功能的恢復(fù)，一直是腦卒中康復(fù)的核心內(nèi)容[3]。近年來(lái)，越來(lái)越多的新技術(shù)用于此領(lǐng)域，其中腦機(jī)接口技術(shù)所形成的閉環(huán)訓(xùn)練模式，引起大家廣泛關(guān)注[4]。腦機(jī)接口即大腦、機(jī)器、接口三者的結(jié)合，它可通過(guò)特定設(shè)備對(duì)患者的中樞信號(hào)(電、磁、代謝信號(hào)等)進(jìn)行提取與解譯，控制外部輔助設(shè)備(計(jì)算機(jī)、機(jī)器人、虛擬鍵盤(pán)、功能性電刺激等)，使患者繞過(guò)受損的神經(jīng)-肌肉、神經(jīng)-語(yǔ)言等傳導(dǎo)通路，實(shí)現(xiàn)中樞與外界直接交互，達(dá)到閉環(huán)康復(fù)訓(xùn)練的目的[5]。相較于傳統(tǒng)訓(xùn)練方案，腦機(jī)接口具有閉環(huán)模式、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、趣味性強(qiáng)、多重反饋等優(yōu)勢(shì)，尤其對(duì)于腦卒中早期或重度功能障礙患者的功能恢復(fù)具有重要的臨床意義[6]。

當(dāng)前腦機(jī)接口技術(shù)用于腦卒中康復(fù)領(lǐng)域已從實(shí)驗(yàn)室逐步走向臨床應(yīng)用，但研究?jī)?nèi)容較多，方向錯(cuò)綜復(fù)雜，尚缺乏對(duì)該領(lǐng)域文獻(xiàn)的整體分析和梳理。CiteSpace 軟件是一款能夠從宏觀、中觀、微觀3 個(gè)層面梳理某一領(lǐng)域中的知識(shí)框架與演進(jìn)歷程，識(shí)別研究熱點(diǎn)和演算研究趨勢(shì)的信息可視化軟件，相比于傳統(tǒng)的文獻(xiàn)統(tǒng)計(jì)方法更具有科學(xué)性、時(shí)效性和準(zhǔn)確性[7]。本研究采用CiteSpace 軟件對(duì)腦機(jī)接口技術(shù)用于腦卒中康復(fù)的相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行演算，厘清該領(lǐng)域研究現(xiàn)狀與熱點(diǎn)，并合理預(yù)估研究熱點(diǎn)的演變趨勢(shì)，以期推動(dòng)該領(lǐng)域的進(jìn)一步發(fā)展。

1 資料與方法

1.1 資料來(lái)源

本研究來(lái)自于Web of Science 核心數(shù)據(jù)庫(kù)，包含子庫(kù)：科學(xué)引文索引(Science Citation Index Expanded,SCI-EXPANDED)、社會(huì)科學(xué)引文索引(Social Sciences Citation Index,SSCI)、藝術(shù)與人文引文索引(Arts &Humanities Citation Index,A&HCI)、科技會(huì)議文獻(xiàn)引文索引(Conference Proceedings Citation Index-Science,CPCI-S)、新興來(lái)源引文索引(Emerging Sources Citations Index,ESCI)、近期化學(xué)反應(yīng)索引(Current Chemical Reactions,CCR-EXPANDED)、化合物索引(Index Chemicus,IC)。

1.2 文獻(xiàn)檢索與篩選方法

采用主題詞與自由詞相結(jié)合的方式進(jìn)行檢索，檢索詞：stroke、apoplexy、cerebral infarction、cerebral hemorrhage、cerebral vascular accident、brain-machine interface、brain-computer interface、rehabilitation。檢索時(shí)限2011 年1 月1 日至2022 年10 月31 日，文獻(xiàn)語(yǔ)種限定為英語(yǔ)。

下載檢索的文獻(xiàn)題錄并導(dǎo)入CiteSpace 5.8.R3軟件中，利用軟件自帶的Duplicates Removal 功能進(jìn)行機(jī)器查重[8]，然后通過(guò)閱讀題目和摘要進(jìn)行人工查重，以上過(guò)程均由2 名研究人員獨(dú)立進(jìn)行，如有異議則通過(guò)與第3 位研究人員討論進(jìn)行裁決，以避免個(gè)人操作的失誤與偏差。

1.3 研究方法

1.3.1數(shù)據(jù)導(dǎo)入與轉(zhuǎn)換

將檢索到的文獻(xiàn)以.txt 的格式導(dǎo)出，使用CiteSpace 軟件中自帶的格式轉(zhuǎn)換器，將.txt 格式記錄的內(nèi)容文件轉(zhuǎn)換為CiteSpace可用的download_XXX 格式[9]，最后將信息導(dǎo)入CiteSpace軟件中。

1.3.2數(shù)據(jù)處理與分析

時(shí)間跨度設(shè)置為2011 年1 月1 日至2022 年10 月31 日，時(shí)區(qū)選擇設(shè)置為1 年。主題來(lái)源保持默認(rèn)值。節(jié)點(diǎn)類(lèi)型分別為國(guó)家、機(jī)構(gòu)、作者、學(xué)科、關(guān)鍵詞和共被引等。分析閾值以及修剪選項(xiàng)依據(jù)不同的節(jié)點(diǎn)類(lèi)型選擇合適的參數(shù)[10]。并根據(jù)不同的研究目的選擇繪制共現(xiàn)、聚類(lèi)或突現(xiàn)科學(xué)知識(shí)圖譜。

2 結(jié)果

2.1 發(fā)文量

最終共納入592 篇相關(guān)文獻(xiàn)，其中期刊類(lèi)論文491 篇，綜述101 篇。該領(lǐng)域的年發(fā)文量呈現(xiàn)快速增長(zhǎng)趨勢(shì)。見(jiàn)圖1。

圖1 腦機(jī)接口技術(shù)用于腦卒中康復(fù)領(lǐng)域發(fā)文量的年度趨勢(shì)圖

2.2 國(guó)家/地區(qū)

節(jié)點(diǎn)選擇國(guó)家“country”，閾值Top N=50 形成共56 個(gè)節(jié)點(diǎn)，225 條連線組成的共現(xiàn)圖譜，見(jiàn)圖2。該領(lǐng)域研究涉及的國(guó)家/地區(qū)達(dá)56 個(gè)，國(guó)家間交流緊密。該領(lǐng)域發(fā)文量前5的國(guó)家/地區(qū)見(jiàn)表1。

圖2 腦機(jī)接口技術(shù)用于腦卒中康復(fù)領(lǐng)域的國(guó)家/地區(qū)共現(xiàn)圖譜

表1 腦機(jī)接口技術(shù)用于腦卒中康復(fù)領(lǐng)域研究的主要國(guó)家(前5位)

2.3 機(jī)構(gòu)

節(jié)點(diǎn)選擇機(jī)構(gòu)“institute”，閾值Top N=50 時(shí)形成863個(gè)節(jié)點(diǎn)，2 055條連線組成的共現(xiàn)圖譜，見(jiàn)圖3。全球各機(jī)構(gòu)間聯(lián)系緊密，德國(guó)圖賓根大學(xué)發(fā)文量(46篇)和中心性(0.41)都是最高的。國(guó)內(nèi)復(fù)旦大學(xué)發(fā)文量最高(17 篇)，中心性(0.09)。發(fā)文量前5 的機(jī)構(gòu)見(jiàn)表2。

表2 腦機(jī)接口技術(shù)用于腦卒中康復(fù)領(lǐng)域的主要研究機(jī)構(gòu)(前5位)

圖3 腦機(jī)接口技術(shù)用于腦卒中康復(fù)領(lǐng)域研究機(jī)構(gòu)的共現(xiàn)圖譜

2.4 作者

節(jié)點(diǎn)選擇作者“author”，閾值Top N=20 時(shí)形成2 352 個(gè)節(jié)點(diǎn)，8 611 條連線組成的共現(xiàn)圖譜。見(jiàn)圖4。發(fā)文量前5位的作者見(jiàn)表3。

圖4 腦機(jī)接口技術(shù)用于腦卒中康復(fù)領(lǐng)域作者共現(xiàn)圖譜

表3 腦機(jī)接口技術(shù)用于腦卒中康復(fù)研究的主要作者(前5位)

2.5 關(guān)鍵詞

2.5.1共現(xiàn)分析

節(jié)點(diǎn)類(lèi)型選擇關(guān)鍵詞“Keyword”，閾值Top N=50，選擇Pathfinder(尋找路徑算法)、“Pruning sliced networks”和“Pruning the merged network”裁剪方式，去除與檢索策略相關(guān)的主題詞，形成由505 個(gè)節(jié)點(diǎn)，1 582 條連線組成的關(guān)鍵詞共現(xiàn)圖譜。見(jiàn)圖5。前10關(guān)鍵詞的頻次及中心性見(jiàn)表4。

表4 腦機(jī)接口技術(shù)用于腦卒中康復(fù)領(lǐng)域研究的關(guān)鍵詞(前10位)

圖5 腦機(jī)接口技術(shù)用于腦卒中康復(fù)領(lǐng)域的關(guān)鍵詞共現(xiàn)圖譜

2.5.2聚類(lèi)分析

在關(guān)鍵詞共現(xiàn)基礎(chǔ)上，通過(guò)CiteSpace 的LLR 算法對(duì)關(guān)鍵詞進(jìn)行聚類(lèi)，得到10 個(gè)主要關(guān)鍵詞聚類(lèi)群。見(jiàn)圖6。各個(gè)聚類(lèi)包含的主要關(guān)鍵詞見(jiàn)表5。

表5 關(guān)鍵詞聚類(lèi)圖中包含的主要關(guān)鍵詞

圖6 腦機(jī)接口技術(shù)用于腦卒中康復(fù)領(lǐng)域的關(guān)鍵詞聚類(lèi)圖

2.5.3突現(xiàn)分析

在關(guān)鍵詞聚類(lèi)基礎(chǔ)上進(jìn)行突現(xiàn)分析能發(fā)現(xiàn)突增的研究熱點(diǎn)，觀察到該研究熱點(diǎn)持續(xù)的年份，在一定程度上能探測(cè)某一科學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展趨勢(shì)。見(jiàn)圖7。

圖7 腦機(jī)接口技術(shù)用于腦卒中康復(fù)領(lǐng)域的關(guān)鍵詞突現(xiàn)圖譜

2.6 共被引

2.6.1文獻(xiàn)

節(jié)點(diǎn)選擇引文“Reference”，閾值Top N=50 時(shí)，得到被引頻次居前5位的文獻(xiàn)。見(jiàn)表6。

表6 腦機(jī)接口技術(shù)用于腦卒中康復(fù)領(lǐng)域的高被引文獻(xiàn)(前5名)

2.6.2期刊

節(jié)點(diǎn)選擇期刊 “Cited Journal”，閾值Top N=50時(shí)，得到被引頻次前5的期刊。見(jiàn)表7。

表7 腦機(jī)接口技術(shù)用于腦卒中康復(fù)領(lǐng)域的高被引期刊(前5位)

2.7 基金支持情況

節(jié)點(diǎn)選擇基金“Grant”，閾值Top N=50 時(shí)，基金支持情況排名前5 的依次是國(guó)家自然科學(xué)基金(51篇)，國(guó)立神經(jīng)病學(xué)與中風(fēng)研究所(22篇)，美國(guó)國(guó)立衛(wèi)生研究院(16 篇)，國(guó)家生物醫(yī)學(xué)成像和生物工程研究所(13篇)，國(guó)家轉(zhuǎn)化科學(xué)促進(jìn)中心(11篇)，除第1項(xiàng)來(lái)自中國(guó)，其余均來(lái)自美國(guó)。

3 討論

一個(gè)領(lǐng)域在某時(shí)期內(nèi)的發(fā)文量可一定程度反映該領(lǐng)域的發(fā)展速度和研究熱度[11]。腦機(jī)接口技術(shù)用于腦卒中康復(fù)領(lǐng)域近10年的發(fā)文量呈快速增長(zhǎng)趨勢(shì)，說(shuō)明該領(lǐng)域在國(guó)際上得到高度重視，研究熱度持續(xù)增加。鑒于腦機(jī)接口技術(shù)用于腦卒中患者的應(yīng)用范圍、療效影響和機(jī)制研究等問(wèn)題仍存在爭(zhēng)議，預(yù)測(cè)將來(lái)的發(fā)文量仍將持續(xù)高速增長(zhǎng)。

科研合作網(wǎng)絡(luò)是指研究主體以生產(chǎn)科學(xué)知識(shí)為目的而共同工作，CiteSpace 提供了國(guó)家/機(jī)構(gòu)/作者3 個(gè)層面的合作網(wǎng)絡(luò)分析，為相應(yīng)層面交流、發(fā)展和決策提供一定參考[9]。

在國(guó)家/地區(qū)層面，發(fā)文高產(chǎn)國(guó)家集中在美洲、歐洲和亞洲地區(qū)，其中美國(guó)目前處于領(lǐng)先地位，其發(fā)文量和中介中心性均處于首位。我國(guó)發(fā)文量處于第2位，且中心性良好，這可能得益于“中國(guó)腦計(jì)劃”以發(fā)展類(lèi)腦人工智能技術(shù)為應(yīng)用的實(shí)施與落實(shí)[12]。

在發(fā)文機(jī)構(gòu)和作者中，德國(guó)圖賓根大學(xué)在此領(lǐng)域具有較大的優(yōu)勢(shì)，來(lái)自此機(jī)構(gòu)的高產(chǎn)作者Niels Birbaumer、Alireza Gharabaghi形成了具有較高影響力的團(tuán)隊(duì)，該團(tuán)隊(duì)最早設(shè)計(jì)用于腦卒中偏癱患者手功能康復(fù)的腦磁圖腦機(jī)接口系統(tǒng)[13]，其研究?jī)?nèi)容主要集中于腦卒中上肢運(yùn)動(dòng)康復(fù)以及交流性腦機(jī)接口系統(tǒng)的應(yīng)用[14-16]。中國(guó)發(fā)文量最多的機(jī)構(gòu)是復(fù)旦大學(xué)，以高產(chǎn)作者賈杰為中心形成專(zhuān)業(yè)的研究團(tuán)隊(duì)，該團(tuán)隊(duì)的研究?jī)?nèi)容主要集中于設(shè)計(jì)上肢腦機(jī)接口康復(fù)系統(tǒng)并探討其療效影響和中樞機(jī)制[17-18]。

從基金支持情況上看，中國(guó)的國(guó)家自然科學(xué)基金排名首位，美國(guó)在基金數(shù)量上占有較大的優(yōu)勢(shì)，眾多的基金項(xiàng)目為培育高水平的創(chuàng)新型科技人才隊(duì)伍，促進(jìn)該領(lǐng)域研究持續(xù)發(fā)展做出極大的貢獻(xiàn)。

綜合分析，我國(guó)在該領(lǐng)域具有一定的優(yōu)勢(shì)，但與美國(guó)、德國(guó)仍有一定的差距，團(tuán)隊(duì)間合作較為薄弱，我國(guó)應(yīng)加強(qiáng)與不同國(guó)家/地區(qū)間合作交流，特別是與上述具有高影響力的國(guó)家與機(jī)構(gòu)的交流合作，充分發(fā)揮“中國(guó)腦計(jì)劃”藍(lán)圖的優(yōu)勢(shì)。

關(guān)鍵詞是對(duì)文章核心內(nèi)容的提煉，通過(guò)對(duì)關(guān)鍵詞進(jìn)行共現(xiàn)、聚類(lèi)及突現(xiàn)分析，能夠直接、敏銳地發(fā)現(xiàn)某領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)與趨勢(shì)[10]。通過(guò)對(duì)腦機(jī)接口技術(shù)用于腦卒中康復(fù)領(lǐng)域的關(guān)鍵詞圖譜分析，發(fā)現(xiàn)該領(lǐng)域近10年研究的主要內(nèi)容集中于對(duì)上肢運(yùn)動(dòng)康復(fù)的療效分析和相應(yīng)中樞機(jī)制探討。在療效方面，高被引文獻(xiàn)中Cervera 等[19]進(jìn)行的一項(xiàng)Meta 分析顯示，腦機(jī)接口技術(shù)用于改善卒中后患者上肢運(yùn)動(dòng)障礙具有顯著的及時(shí)療效，但與其他中樞康復(fù)技術(shù)類(lèi)似，其長(zhǎng)期療效仍存在爭(zhēng)議。因此如何使患者在腦機(jī)接口訓(xùn)練中長(zhǎng)期受益，是目前該領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)之一。以往研究進(jìn)行了諸多探索，如結(jié)合虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)使患者更好完成中樞訓(xùn)練任務(wù)[20]，結(jié)合間歇性θ 脈沖刺激以期提高在線分類(lèi)準(zhǔn)確率[21]，與其他中樞調(diào)控技術(shù)聯(lián)合應(yīng)用[22-23](如重復(fù)經(jīng)顱磁刺激、經(jīng)顱電刺激等)，以及多模態(tài)腦機(jī)接口系統(tǒng)的研發(fā)應(yīng)用[24]。在中樞機(jī)制方面，以往研究結(jié)合腦電圖、功能磁共振等手段進(jìn)行不同角度的探討。可以肯定的是腦機(jī)接口訓(xùn)練可以有效刺激大腦的某些功能和結(jié)構(gòu)發(fā)生重組，從而改善或重新學(xué)習(xí)因腦卒中所致的功能障礙[25-27]。但是，對(duì)于以何種方式誘導(dǎo)、如何引發(fā)和引起哪些中樞可塑性的變化等仍然存在爭(zhēng)議[28]。未來(lái)圍繞腦機(jī)接口訓(xùn)練引起的腦功能激活和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)重塑的研究仍會(huì)是該領(lǐng)域的熱點(diǎn)。另外關(guān)鍵詞聚類(lèi)表中多次出現(xiàn)與下肢腦機(jī)接口應(yīng)用相關(guān)的關(guān)鍵詞，結(jié)合相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，其研究?jī)?nèi)容主要集中于改善腦卒中引起的足下垂，進(jìn)而改善患者的步態(tài)和平衡功能[29]。腦機(jī)接口調(diào)制下的功能性電刺激用于改善腦卒中后足下垂和平衡功能障礙的可行性與療效已得到初步驗(yàn)證[30-31]，但解碼下肢動(dòng)力學(xué)參數(shù)相對(duì)復(fù)雜，使得下肢腦機(jī)接口臨床推廣較為緩慢[32]。未來(lái)下肢腦機(jī)接口系統(tǒng)的臨床應(yīng)用與優(yōu)化，可能會(huì)成為該領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。

除用于運(yùn)動(dòng)康復(fù)外，關(guān)鍵詞聚類(lèi)顯示腦機(jī)接口用于腦卒中的認(rèn)知訓(xùn)練內(nèi)容呈現(xiàn)小規(guī)模聚集。近年來(lái)研究表明，神經(jīng)反饋技術(shù)能有效調(diào)節(jié)大腦皮質(zhì)激活狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)對(duì)記憶、注意力、處理速度或執(zhí)行功能等心理變量的認(rèn)知改善[33]，作為神經(jīng)反饋技術(shù)的延伸，腦機(jī)接口技術(shù)引入“閉環(huán)”神經(jīng)反饋模式[4]。從神經(jīng)反饋訓(xùn)練對(duì)其他疾病(如兒童的注意力缺陷多動(dòng)障礙和老年人的輕度認(rèn)知障礙等)取得的良好結(jié)果和對(duì)腦卒中患者的初步結(jié)果顯示，腦機(jī)接口在改善腦卒中患者認(rèn)知和語(yǔ)言功能方面具有良好的應(yīng)用前景[34-36]。Mane等[37]最近的綜述列出腦機(jī)接口技術(shù)用于腦卒中患者認(rèn)知和語(yǔ)言康復(fù)研究的詳細(xì)研究列表，雖相關(guān)研究仍處于萌芽階段，但未來(lái)仍需要予以關(guān)注。最后，對(duì)腦卒中患者的整個(gè)康復(fù)過(guò)程來(lái)說(shuō)，運(yùn)動(dòng)、認(rèn)知和語(yǔ)言等功能的恢復(fù)有相互促進(jìn)的作用[38]，建立一體化的康復(fù)平臺(tái)對(duì)腦卒中整體功能的恢復(fù)具有重要意義。腦機(jī)接口技術(shù)具有的閉環(huán)反饋模式和多學(xué)科融合的特點(diǎn)，對(duì)于建立這一全面康復(fù)平臺(tái)具有優(yōu)勢(shì)。因此，探索建立基于腦機(jī)接口的腦卒中一體化康復(fù)平臺(tái)，可能為改善腦卒中患者的生活質(zhì)量提供全面的解決方案。

目前腦機(jī)接口技術(shù)用于腦卒中康復(fù)領(lǐng)域發(fā)展迅速，國(guó)內(nèi)外研究方向呈現(xiàn)多元化、深層次發(fā)展趨勢(shì)，研究?jī)?nèi)容有待進(jìn)一步深入挖掘。我國(guó)已充分認(rèn)識(shí)到該領(lǐng)域的重要性，并取得一定進(jìn)展。但我國(guó)腦機(jī)接口技術(shù)發(fā)展相對(duì)較晚，腦機(jī)接口產(chǎn)業(yè)相對(duì)滯后，未來(lái)需加大科技基金投入，加強(qiáng)與國(guó)家以及團(tuán)體間交流合作，進(jìn)一步研發(fā)智能化腦機(jī)接口康復(fù)平臺(tái)。

本研究還存在一定的局限性。中文研究對(duì)此領(lǐng)域的涉及較少，無(wú)法形成有效的可視化圖譜，造成一定偏倚。僅對(duì)Web of Science 數(shù)據(jù)庫(kù)的文獻(xiàn)進(jìn)行分析，部分發(fā)表于其他外文數(shù)據(jù)庫(kù)的文獻(xiàn)未能被統(tǒng)計(jì)分析，也可能導(dǎo)致分析結(jié)果偏倚。希望今后能結(jié)合軟件的發(fā)展進(jìn)一步廣泛分析，更加客觀地呈現(xiàn)該領(lǐng)域的發(fā)展脈絡(luò)。

4 結(jié)論

本研究基于Web of Science 數(shù)據(jù)庫(kù)，運(yùn)用CiteSpace軟件首次對(duì)腦機(jī)接口技術(shù)用于腦卒中康復(fù)領(lǐng)域的相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行文獻(xiàn)計(jì)量分析，通過(guò)對(duì)該領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀、熱點(diǎn)及趨勢(shì)進(jìn)行大致剖析，相對(duì)科學(xué)、直觀地展現(xiàn)了該領(lǐng)域研究的概況及熱點(diǎn)趨勢(shì)，為未來(lái)此領(lǐng)域研究的選題、交流和發(fā)展方向等提供了一定參考。

利益沖突聲明：所有作者聲明不存在利益沖突。