国内外虚拟现实技术治疗脑卒中的知识图谱分析,神经病学论文

国内外虚拟现实技术治疗脑卒中的知识图谱分析,神经病学论文内容摘要：脑卒中因其高发病率、高死亡率、高致残率和高复发率已经成为全世界面临的棘手疾病之一，而传统的康复手段因见效慢、效率低、训练枯燥等问题对治疗脑卒中收效甚微，随着科技的发展，虚拟现实技术不仅具有简单高效、安全性高、趣味性强、价格低廉、实时反应等特点，而且还能解决医患比例失衡等问题，促进了远程康复医疗的发展，对康复脑卒中患者具有极为重要的现实意义。目的：利用CitespaceⅤ知识图谱软件把握国内外虚拟现实技术在脑卒中的研究热门和进展，同时厘清该领域的构造形式并预测可能的发展趋势。方式方法：以WebofScienceTM核心集合库和CNKI的核心期刊、CSSCI、CSCD数据库2007年以来收录的、研究主题为虚拟现实技术治疗脑卒中的共1374篇核心文献为数据来源，通过CitespaceⅤ知识图谱软件利用知识图谱分析的方式方法研究国内外虚拟现实技术在脑卒中治疗的研究现在状况，并从学科、国家、作者、机构、研究热门等方面比照分析了国内外该治疗技术的差异，同时预测国内外将来虚拟现实技术可能的发展方向。结果与结论：①国外在该领域构成了以神经科学、计算机科学、生物医学工程为主的，多学科、多领域的综合性穿插学科群；国内学科较为单调，未构成明显的学科群体。②国外各国家/地区、作者、机构间构成了沟通密切的合作关系网络，构成了高中心性的国家、作者、机构；国内作者、团体、机构之间合作关系较差，存在地域限制，缺乏有影响力的学术团体和机构。③国内外研究内容存在差异，且国外该技术有4个发展阶段。④国外将来研究的可能趋势是远程康复医疗、机器人辅助疗法、虚拟康复系统的研发及评价、突出虚拟康复疗法的挑选；国内将来可能的研究主题或许是虚拟现实技术与其他方式方法对详细部位的联合治疗的效果及评价、先进技术的引进和开发等。本文关键词语：脑卒中；虚拟现实技术；康复；知识图谱；研究热门AbstractStrokehasbecomeoneofthethornydiseasesfacingtheworldduetoitshighmorbidity,highmortality,highdisabilityrate,andhighrecurrencerate.However,traditionalrehabilitationmethods,characterizedbysloweffect,lowe?ciency,anddulltraining,elicitlitileeffectsinthetreatmentofstroke.Withthedevelopmentofscienceandtechnology,virtualrealitytechnologywhichhasthecharacteristicsofsimplicity,highe?ciency,highsecurity,stronginterest,lowprice,andreal-timefeedbackcansolvetheimbalanceofdoctor-patientratio,promotethedevelopmentofremoterehabilitationmedicine,andhasextremelyimportantpracticalsigni?cancefortherehabilitationofstrokepatients.OBJECTIVE:TostudytheresearchhotspotsandprogressofvirtualrealitytechnologyinstroketreatmentusingCitespaceVknowledgegraphsotiware,andtoclarifythestructuralmodelofthis?eldandpredictthepossibledevelopmenttrendsofvirtualrealitytechnologyworldwideinthefuture.METHODS:Atotalof1374corearticlesaddressingvirtualrealitytechnologypublishedsince2007wereretrievedfromWebofScienceTM,CNKI,CSSCI,andCSCDdatabaseandusedasdatasources.CitespaceVknowledgegraphsotiwarewasusedtoanalyzetheresearchstatusofvirtualrealitytechnologyinstroketreatment.Inaddition,thedomesticandforeigndifferencesindisciplines,countries,authors,institutions,andresearchhotspotswerecompared.Then,thepossibledevelopmenttrendinthefuturewaspredicted.RESULTSANDCONCLUSION:Theforeigncountrieshaveformedamulti-disciplinaryandmulti-domaincomprehensivegroup,focusingonneuroscience,computerscience,andbiomedicalengineering.Domesticdisciplinesarerelativelymonotonous,andnoobviousdisciplinegrouphasformed.Thereisanetworkofcloseexchangesandcooperationthathasformedbetweenforeigncountries/regions,authors,andinstitutions,formingahighschoolmentalityofcountries,authors,andinstitutions.Thecooperationamongdomesticauthors,groupsandinstitutionsispoor,withgeographicalrestrictions,andthereisalackofinuentialacademicgroupsandinstitutions.Therearedifferencesinresearchcontentsathomeandabroad,andtherehavebeenfourdevelopmentstagesofthistechnologyinforeigncountries.Thepossibletrendsoffutureresearchabroadaretheresearch,developmentandevaluationofremoterehabilitationmedicine,robot-assistedtherapy,andvirtualrehabilitationsystem,highlightingthescreeningofvirtualrehabilitationtherapy.ThepossiblefutureresearchtopicsinChinamaybetheeffectandevaluationofthecombinedtreatmentofspeci?cpartswithvirtualrealitytechnologyandothermethods,andtheintroductionanddevelopmentofadvancedtechnology.Keywords:stroke;virtualrealitytechnology;rehabilitation;knowledgegraph;researchhotspots在血管性疾病中脑卒中因其高发病率、高复发率、高致死率和高致残率成为死亡人数最高的疾病之一，其危害程度国内外已达成共鸣[1]。虚拟现实(Virtualreality)技术与周期长、经过单调、花费高昂且效果不够明显的传统方式方法相比，其周期短、针对性强、安全可控、卓越的交互性、想象、沉浸等特点便凸显出来[2]。虚拟现实技术通过利用计算机及专业的软硬件构建三维视听触动一体化的虚拟环境，使患者与虚拟环境产生类似真实的交互性体验[3]，能够加速恢复脑卒中患者的健康[4]，且效果特别显着[5-8]。但国内外不同的人文环境、生活环境和技术环境导致脑卒中患者的在数量、治疗方式、发展速度、前沿热门等方面产生不同程度的差异，同时在该技术领域没有系统阐述国内外差异和把握不同前沿热门的文章，所以比照分析国内外在该技术方面的差异对中国健康医疗的发展和恢复脑卒中患者的健康而言具有极为重要的现实意义。面对数量庞大的文献和数据，科学文献计量法便凸显其优势，它比传统的文献统计和研究更具时效性、科学性和准确性[9]，因而，此次研究利用CitespaceⅤ知识图谱软件把握国内外虚拟现实技术在脑卒中的研究热门和进展的同时，厘清该领域的构造形式并预测可能的发展趋势。1、资料和方式方法Dataandmethods1.1、资料来源1.1.1、检索人及检索时间英文文献；国内数据来自于CNKI数据库的核心期刊、CSSCI、CSCD的文献，挑选后最终得到62篇文献。1.2、入选标准根据CitespaceⅤ知识图谱的分析标准，剔除英文文献中会议、报告等文献，纳入文献类型为Article，语种为English；中文文献纳入标准：文献类型为期刊，选择中文核心期刊及CSSCI、CSCD的核心期刊。1.3、研究方式方法采用CiteSpaceV［版本号5.8.R1(64-bit)］知识图谱软件，时间范围为2007-2021年，根据文献数量的多少[10]，将外文数据的时间切片设置为每2年1片；中文数据设置为每年1片。根据不同研究内容调整阈值项，绘制相应的知识图谱，并从学科、国家、作者、机构、本文关键词语、文献共被引等视角进行深切进入分析。1.4、研究结果信效度控制CitespaceV绘制的图谱中采用Q值衡量聚类图谱，其余图谱通过平均互相同意度{nS/(T1+T2++Tn)}和信度系数{(n平均互相同意度)/[1+(n-1)平均互相同意度]}评价本研究的信效度，华而不实，S表示检验者解读一致数，T1、T2代表每人解读种类总数，n为检验人数[11]。将此次研究的图谱呈送同领域专家解读内容，得到n=3，T1=19，T2=22，T3=20，S=13，得出平均互相同意度为0.639，信度系数为0.841，信效度系数较高，表示清楚此次研究信效度较好。2、结果Results2.1、虚拟现实技术治疗脑卒中研究的主要学科针对外文文献：①在CiteSpaceV软件的Nodetypes功能参数区，勾选Category(学科)，选择Path?nder算法，得到学科的初步图谱；②适当优化图谱，并按中心性由高到低排序学科；③将中介中心性Centrality0.1视为关键点[12]。因CitespaceⅤ无法对CNKI数据进行学科分析，故根据CNKI本身的学科分类统计数据，整理后得到虚拟现实技术治疗脑卒中的学科分布情况，见图1，表1。图1｜WebofScienceTM(A)和CNKI数据库(B)中虚拟现实技术治疗脑卒中研究的主要学科图表1｜虚拟现实技术治疗脑卒中研究的主要学科信息从图1能够看出，虚拟现实技术治疗脑卒中研究的英文文献中牵涉的学科较多，而中文文献仅有4种学科，学科数较少。从表1前10位学科来看，英文文献中关键点(中心性Centrality0.1)的学科种类较多，且神经科学(0.59)、生物医学工程(0.24)、计算机科学(0.19)的中心性最高，华而不实神经学科主要研究的是通过虚拟现实技术刺激多感官的神经肌肉活动，进而加强肌肉的运动表现和促进肢体能力的恢复[13-14]，生物医学工程主要牵涉上肢功能恢复[15]、评估运动能力[16]、虚拟现实环境的开发[17-18]、运动技能的转移4个方面[19]，计算机科学则是研究康复场景重塑[20]、构建平衡康复系统[21]、处理信息数据等内容[22]。中文文献中临床医学所占篇数最多，占比到达了77.42%，主要是该技术在现实康复中的应用进展、促进身体运动功能恢复等方面的研究[23]。表示清楚：①国外虚拟现实技术治疗脑卒中所涉学科较多，华而不实主要学科是神经科学、生物医学工程和计算机工程，国内牵涉的学科较少，主要学科是临床医学；②国外虚拟现实技术治疗脑卒中的学科多样化，并构成了以神经科学、生物医学工程、计算机科学为主的穿插学科群，国内学科则较为单一，未构成明显的穿插学科群；③国外多学科间的互相融合促进了虚拟现实技术治疗脑卒中的快速发展，并构成了质量较高且数量较多的研究成果；国内学科间沟通略显乏力，学科视角较为单调，成果数量较少；④从整体的医学防治到精细的病理机制讨论，皆为该技术治疗脑卒中研究提供了多重视角和有力的理论支撑。2.2、虚拟现实技术治疗脑卒中研究的国家/地区合作可视化为了更好地了解该领域的重要研究机构位于何处，故对英文文献数据操作如下步骤：①在功能参数区勾选Country(国家)；②时间设置为每2年1片，通过Pathfinder裁剪；③运行软件并适当优化后得到最终图谱，见图2。图谱中圆圈越大，代表频次越高，紫色代表中心度，中心度越高，外圈的厚度越厚，影响力越高。图2｜WebofScienceTM数据库中虚拟现实技术治疗脑卒中研究的国家/地区信息图表2｜WebofScienceTM数据库中虚拟现实技术治疗脑卒中研究的主要国家(前10位)从图2中能够看出国外虚拟现实技术治疗脑卒中研究的国家/地区较多，到达了83个国家/地区，且各国家/地区之间互相穿插，华而不实美国的频次和中心性最高，加拿大次之。表2显示，美国发文220篇居于，中国以83篇的发文量处于文献皆通过节点代表，圆圈的厚度表示各聚类之间的转化，是关键的引文节点，节点的紫色外圈代表中心性，节点间的连线代表关系严密度，关系越严密线条越粗，线条的颜色是。DASILVACAMEIR?O等[78]将RGS虚拟游戏系统用于临床治疗，并将动作执行和观察的概念与自动个性化训练相结合，发现提升了患者麻木手臂的动作速度；SHIN等[79]则是比拟了三维VE和PE对不同程度患者的康复效果，发现三维虚拟游戏系统对于手部轻度障碍的患者疗效最佳。POLLOCK等[80]则是将虚拟现实技术和镜像疗法相结合用于治疗幻肢疼痛。SAPOSNIK等[81]采用单盲实验法比照了虚拟现实技术和娱乐疗法对治疗脑卒中的安全性，发现虚拟现实技术安全性更好。与之相比，BUXBAUM等[82]通过虚拟现实轮椅车导航技术对9例右半球脑卒中患者进行了侧化空间注意与忽视测试，在被指引的虚拟途径中介入任务训练，发现虚拟现实测试能够指引复杂的途径，且患者驾驶员对该途径训练表现较为敏感，该虚拟现实技术任务有望成为现实生活中灵敏、有效的康复训练手段。这一阶段利用简单的虚拟现实技术康复类游戏成为学者们研究的主题。正是由于C2阶段虚拟现实技术治疗脑卒中疾病得到了较好的效果，所以学者们在C2的基础上除坚持治疗脑卒中外，还尝试开发愈加方便和先进的技术，同时也在探寻求索联合其他疗法共同治疗脑卒中疾病，促使C3进入到快速发展阶段。此阶段的身体能力的恢复、联合疗法的效果及更为方便的技术讨论成为研究的主题。牵涉了MILLAN、GIL-G?MEZ、GOLOMB、LEE和EKELAND的共5篇高被引文献。华而不实MILLAN等[83]主要将BCI技术与AT相结合，利用用户心理状态进行BCI可靠性和信度测量、在人机交互中引入原则以提高BCI可用性；GIL-G?MEZ等[84]推出了eBaViR系统，是将虚拟现实技术结合站立平衡板训练脑卒中患者平衡能力，研究发现该方式方法能有效改善患者的静态平衡和动态平衡能力；GOLOMB等[85]发现远程虚拟现实技术康复能有效促进偏瘫青少年的手功能和前臂骨健康；LEE等[86]证实将虚拟现实技术和经颅直流电刺激结合比单独的VR技术更有利脑卒中患者运动能力的恢复；EKELAND等[87]则提出远程康复医疗对于脑卒中患者愈加便捷且居家就能实现，通过远程指导、监控和收集数据也能使患者获得不错的恢复效果。伴随着科技的不断进步，也为了更好地康复脑卒中患者，因而学者们将目光投向愈加方便、智能的虚拟现实技术，由此构成了对特殊脑卒中类型和新方式方法研究的C4探究发展阶段群体。此阶段中牵涉了PIRON、OPRI?、MOUAWAD、CHEUNG、PARK和MACIEJASZ的高被引文献。其中，PIRON等[88]调查了患者对居家式远程康复方式的满意度，结果显示大多数患者对于这种乖巧便捷的新型康复方式比拟喜欢；OPRI?等[89]提出创伤后应激障碍对患者的危害极大，因而其将暴露疗法结合虚拟现实技术用于治疗创伤后应激障碍，通过荟萃分析系统综述了焦虑障碍患者中虚拟现实暴露疗法的效果，为心理障碍的脑卒中患者提供了新方式方法；MOUAWAD等[90]讨论了任天堂Wii游戏对脑卒中患者恢复的疗效，发现脑卒中患者的平均运动日志(运动质量量表)得分从63.2增加到87.5，反映了功能恢复向日常活动的转移；CHEUNG等[91]提出脑卒中后会造成运动皮质损伤，损伤会干扰脊髓神经元的信号传递，造成运动障碍，因而其使用因子分解算法辨别肌肉协同运动，发现肌肉的信号因不同障碍程度、不同卒中发作时间的变化而变化，因而这些不同的形式能够用于辨析创伤患者状态的生理标志；PARK等[92]指出混合现实技术结合了虚拟现实技术和加强现实方式方法，并讨论了对治疗轻度认知障碍的有效性，指出该方式方法可作为认知训练工具，改善轻度认知障碍患者的视觉空间的工作记忆；MACIEJASZ等[93]则是基于康复师和护理人员短缺的现实情况下，综述了机器人辅助治疗设备，并讨论了应用领域、目的群体、辅助类型、机械设计、控制策略和临床评价等内容，为今后辅助机器人的研究和发展提供了方向。C1-C4不断承前启后式的发展经过表示清楚了虚拟现实技术不断突破创新的脉络演进经过，该技术后续的虚拟技术与其他疗法的结合、远程康复、脑卒中损伤程度的识别、机器人辅助康复系统的研发将是将来可能的发展趋势。3、小结与启示Conclusionsandprospects3.1、小结(1)中外虚拟现实技术治疗脑卒中研究在学科方面差异不同较大，国外逐步构成以神经科学为主的综合性穿插学科群，主要穿插学科是生物医学工程和计算机等。华而不实生物医学工程主要牵涉上肢机能恢复、评估运动能力、虚拟现实环境的开发、运动技能的转移等内容；计算机科学则是研究康复场景重塑、构建平衡康复系统、处理信息数据等内容。国内穿插学科较少，未构成穿插学科群，现有的主要学科是临床医学。(2)国外虚拟现实技术构成以美国、加拿大为主的穿插合作学术体系，合作沟通密切，成果丰富；中国虽占有一定的位置，但与美国、加拿大等相比仍有不小差距。国外作者之间构成了沟通密切的合作网络，且发文量和中心性都较高；国内各作者团队之间沟通稀少，研究成果仅限于团队成员内部，且构成密切型和松懈型2种研究团体。国外各个大学成为虚拟现实技术研究的主要机构，机构之间沟通频繁，华而不实麦吉尔大学最为突出；国内主要是以附属机构为主，机构之间缺乏沟通，且缺少高中心性机构。(3)国内外虚拟现实技术的研究热门不同：国外主要是围绕身体部位、治疗方式方法、康复效果3个部分展开，且针对上述不同方面构成了上下肢运动能力的恢复、技术的详细应用评价、与其他技术的结合及比照研究；国内主要从详细部位运动功能的康复和该技术的研发、应用、评价2个方面展开。(4)国外虚拟现实技术的发展经历了基础知识、初步发展、快速发展和探寻求索发展4个发展阶段，华而不实基础知识主要是该技术的简单尝试，在这里基础上初步发展阶段主要是该技术的详细尝试和应用，范围扩大，快速发展阶段则是将技术推广化且开场比照研究和联合其他疗法的综合研究，技术日渐成熟，探寻求索发展阶段主要是研究例如远程康复，机器人辅助治疗等新型技术治疗脑卒中。华而不实远程康复医疗、机器人辅助疗法、虚拟康复系统的研发及评价、挑选更为有效的虚拟康复疗法可能是国外将来研究的主要趋势，而虚拟现实技术与其他方式方法对详细部位的联合治疗的效果及评价、先进技术的引进和开发或许是中国将来研究的主题。3.2、启示(1)鉴于中国人口老龄化加剧，脑卒中患者数量日益增加的现实，将来研究应该向着知足上述需要和解决实际问题展开。借鉴国外虚拟现实技术的研究领域以为中国在该技术方面：学科视角多样化，实现神经科学、计算机、生物医学工程等学科与康复医学的穿插融合；学科团体沟通化，加强各作者、团体、机构之间学术沟通的密切程度，共同促进该技术治疗脑卒中疾病的进步；研究领域细致化，聚焦开发更为有效、先进的虚拟现实系统和治疗方式方法；对象全面化，知足不同程度、不同部位脑卒中患者运动能力恢复的需要。(2)结合当下国内外研究成果的比照，此次研究以为，中国在现有的研究成果下应破除地域限制，积极弥补和缩短与国外在学科体系、学术团体、专家作者、研究热门之间的差距，加强跨省、跨机构、院校间的学术沟通，积极展开与技术优异的国家之间的合作，并发展自个的重点研究团队。立足现实，逐步讨论在一样部位、一样程度但治疗方式方法各异的脑卒中患者中，寻找效果相对突出有效便捷的方式方法，切实促进脑卒中患者运动能力的恢复。以下为参考文献[1]BRAININM.StrokeepidemiologyinChina:whicharethenextsteps.LancetNeurol.2022;18(4):325-326.[2]刘书轩,邱鹏,聂永琦,等.虚拟现实在脑卒中患者运动功能康复中的应用[J].计算机工程与应用,2021(14):1-13.[3]梁明,窦祖林,邱雅贤.虚拟现实技术在脑损伤后运动障碍康复中的应用[J].中华脑科疾病与康复杂志(电子版),2020,2(4):33-38.[4]SRAMKAM,LACKOJ,RUZICKYE,etal.Combinedmethodsofrehabilitationofpatientsatierstroke:Virtualrealityandtraditionalapproach.NeuroEndocrinologyLetiers.2020;41(3):123-133.[5]LEES,KIMY,LEEBH.Effectofvirtualreality-basedbilateralupperextremitytrainingonupperextremityfunctionatierstroke:arandomizedcontrolledclinicaltrial.OccupTherInt.2021;23(4):357-368.[6]SAPOSNIKG,COHENLG,MAMDANIM,etal.E?cacyandsafetyofnon-immersivevirtualrealityexercisinginstrokerehabilitation(EVREST):arandomised,multicentre,single-blind,controlledtrial.LancetNeurol.2021;15(10):1019-1017.[7]GIVONN,ZEILIGG,WEINGARDENH,etal.Video-gamesusedinagroupsetingisfeasibleandeffectivetoimproveindicatorsofphysicalactivityinindividualswithchronicstroke:arandomizedcontrolledtrial.ClinRehabil.2021;30(4):383-392.[8]CHOIJH,HANEY,KIMBR,etal.Effectivenessofcommercialgaming-basedvirtualrealitymovementtherapyonfunctionalrecoveryofupperextremityinsubacutestrokepatients.AnnRehabilMed.2020;38(4):485-493.[9]GEORGIOUAM,IOANNISP,CHRYSAG,etal.Cantranscranialmagneticstimulation(TMS)facilitatelanguagerecoveryinchronicglobalaphasiapoststroke?Evidencefromacasestudy.Neurolinguistics.2020;55:100907.[10]张家铭,田艳萍,张月,等.经颅磁刺激治疗脑卒中的Citespace知识图谱可视化分析[J].中国组织工程研究,2021,25(35):5610-5618.[11]霍炫伊,石岩.体育领域CiteSpace类研究信度、效度影响因素及其控制[J].中国体育科技,2021,54(6):45-51+67.[12]刘则渊,陈悦,侯海燕.科学知识图谱:方式方法与应用[M].北京:人民出版社.2008.[13]ODERMATTIA,BUETLERKA,WENKN,etal.CongruencyofInformationRatherThanBodyOwnershipEnhancesMotorPerformanceinHighlyEmbodiedVirtualReality.FrontNeurosc.2021;15:678909.[14]LLORENSR,FUENTESMA,BORREGOA,etal.Effectivenessofacombinedtranscranialdirectcurrentstimulationandvirtualreality-basedinterventiononupperlimbfunctioninchronicindividualspost-strokewithpersistentseverehemiparesis:arandomizedcontrolledtrial.JNeuroengRehabil.2021;18(1):108.[15]KELLERJ,?T?TK??OV?I,MACRIV,etal.Virtualreality-basedtreatmentforregainingupperextremityfunctioninducescortexgreymatierchangesinpersonswithacquiredbraininjury.JNeuroengRehabil.2020;17(1):127.[16]HUSSAINN,SUNNERHAGENKS,ALTMURPHYM.End-pointkinematicsusingvirtualrealityexplainingupperl