专论——基于情报学分析的我国乳腺三维超声容积成像科技创新力研究
编者按：乳腺癌是女性最常见的癌症，早期筛查和治疗是提高乳腺癌患者生存率的最有效手段。钼靶检查是西方国家最常用的乳腺癌筛查方法，然而这一方法在乳腺密度较高的亚洲女性中灵敏度不够高。超声检查可以有效弥补钼靶检查的不足，但目前众多医院广泛采用的传统手持超声存在依赖操作者经验，可重复性较差，标准化程度较低等不足。近年来，乳腺三维超声容积成像开始逐渐得到应用，该系统每次检查可获得正中位、内侧位和外侧位的数据，还可以进行自动三维重建，获得整个乳腺包括矢状面和冠状面的图像，具有数据可存储、不依赖操作者经验、可重复性高、标准化程度高等优势。中国医学科学院医学信息研究所欧阳昭连主任牵头承担了国家重点研发计划“乳腺三维超声容积成像应用模式与标准研究”和国家科技支撑计划“乳腺专用三维超声仪的研发——乳腺专用超声仪应用模式与综合效益评价研究”，对乳腺三维超声容积成像技术进行了系统性的情报研究。本专栏特邀请该项目团队分享其阶段性研究成果，包括乳腺三维超声容积成像科学研究竞争态势、技术开发竞争态势和临床试验注册现状，希望为读者呈现我国在乳腺三维超声容积成像方面的科技创新力，促进相关技术和产业创新发展。
基于文献计量学的乳腺三维超声容积成像科学研究竞争态势分析
引言
据报道，乳腺癌是女性最常见的癌症，全球每年新增超过200万例新发病例和超过60万例死亡病例[1]。早期筛查和治疗是提高乳腺癌患者生存率的最有效手段[2]。钼靶检查是西方国家最常用的乳腺癌筛查方法，然而这一筛查方法在乳腺密度较高的亚洲女性中灵敏度不够高[3]。超声检查对于区分脂肪组织和腺体组织的敏感性较高，且无放射性，可以作为钼靶检查的有益补充[4-5]。目前，不少医院采用传统手持超声筛查乳腺癌，但该检查也有其局限性，比如高度依赖操作者的经验，可重复性较差，标准化程度较低等。
近年来，乳腺三维超声容积成像开始逐渐得到应用，该系统由主机、探头和工作站组成。患者采取仰卧位，检查者根据患者乳房大小选择预设条件，然后由系统自动调整深度、聚焦等指标使图像达到最佳。每次检查可获得正中位、内侧位和外侧位的数据，扫查后的图像可传输至工作站进行脱机分析，也可在工作站进行自动三维重建，同步获得整个乳腺包括矢状面和冠状面的图像[6-7]。乳腺三维超声容积成像具有数据可存储、不依赖操作者经验、可重复性高、标准化程度高等优势，未来可能成为筛查乳腺癌的有效工具[8-9]。
本研究将对全球范围内的乳腺三维超声容积成像科技论文进行文献计量学分析，从而在一定程度上反映该技术的科学研究竞争态势，了解各国及主要机构在这一技术方向上的科研实力。
1 资料与方法
科技论文是科研成果的主要体现形式之一，其数量和质量可以在一定程度上反应科研实力，已有众多学者基于文献计量学分析评价具体国家或具体领域的科学研究竞争态势[10-11]。
本研究在Web of Science数据库中检索乳腺三维超声容积成像相关文献，检索词包括automated breast ultrasound system (ABUS)、automated breast volume scanner (ABVS)及其各种近义词，检索时间为2019年12月16日，文献类型限定为Article或Proceeding paper，排除综述类文献。共获得219篇文献，以此为分析集进行分析。
具体分析内容包括：① 展示全球历年论文数量变化情况；② 统计论文数量、总被引频次和篇均被引频次等指标以展示主要国家和机构的发文数量和发文影响力；③ 基于国家字段的合作者分析了解国际合作情况；④ 展示高影响力论文的具体分布国家和机构。
2 结果
2.1 全球概况
1980年至今，全球在乳腺三维超声容积成像方面的科技论文共计219篇，其篇均被引频次为11.9次/篇。从历年发文量来看，美国的迈阿密大学于1980年发表了第一篇相关论文，德国的柏林自由大学于1983年发表了第二篇相关论文，美国的印第安纳大学于1986年发表了第三篇相关论文，之后十多年全球无相关论文发表。从2002年开始，乳腺三维超声容积成像相关论文数量开始呈波动上涨趋势，于2011年突破10篇，之后每年均有10～30篇。全球乳腺三维超声容积成像论文数量年度分布，见图1。
图1 全球乳腺三维超声容积成像论文数量年度分布
注：检索日期为2019年12月16日，含合作发文；由于数据库收录存在延迟，2019年数据不全。
2.2 国别分析
（1）发文数量。乳腺三维超声容积成像相关研究发文量排名全球前五位的国家依次是中国（66篇）、美国（57篇）、韩国（32篇）、荷兰（31篇）和德国（26篇），这些国家发文量均超过20篇。另外，日本和意大利超过10篇，其他国家发文很少。
（2）发文影响力。总被引频次排名前五位国家依次是美国（942次）、中国（678次）、韩国（484次）、德国（365次）和荷兰（248次），其中篇均被引频次以美国最高（16.5次），荷兰最低（8.0次/篇），其他三国均在10次/篇以上。规模未进入前五位的国家中，瑞典的篇均被引频次虽高达40.4次/篇，但其样本量很小，且其被引频次最高的论文并非以其为第一作者或通信作者。
乳腺三维超声容积成像论文数量排名前十位的国家，见表1。
表1 乳腺三维超声容积成像论文数量排名前十位的国家
注：检索日期为2019年12月16日，含合作发文。a. 中国数据含港澳台，大其中陆42篇，台湾26篇，香港2篇，澳门0篇，其中台湾26篇中有2篇是与大陆合作发文，香港2篇均为与大陆合作发文。
篇均被引排名中国 66a 1 678 2 10.3 6美国 57 2 942 1 16.5 3韩国 32 3 484 3 15.1 4荷兰 31 4 248 5 8.0 8德国 26 5 365 4 14.0 5日本 19 6 191 7 10.1 7意大利 10 7 72 9 7.2 9加拿大 7 8 18 10 2.6 10瑞典 5 9 202 6 40.4 1西班牙 5 9 83 8 16.6 2国家 论文数量 (篇)论文数量排名总被引(次)总被引排名篇均被引(次/篇)
2.3 机构分析
（1）发文数量。在发文数量排名前十位的13家机构（4家并列第10）中，有中国、美国、韩国机构各3家，日本机构2家，荷兰和德国机构各1家。在发文量排名前二十位的23家机构（7家并列第17）中，有中国机构8家、美国、德国和日本机构各3家、韩国机构4家、荷兰机构2家。从具体机构来看，乳腺三维超声容积成像相关研究发文量排名前五位的机构依次是拉德堡德大学（26篇）、台湾大学（18篇）、首尔国立大学（13篇）、密歇根大学（11篇）和复旦大学（11篇），这些机构的发文量均超过10篇。值得注意的是，拉德堡德大学发文量比排名第二位的台湾大学多8篇，规模优势明显。另外，美国的通用电气公司和德国的西门子公司分别以9篇和7篇居全球第7位和第10位。
（2）发文影响力。总被引频次排名前五位的机构依次是加州大学（374次）、首尔国立大学（349次）、台湾大学（268次）、拉德堡德大学（212次）和中国医药大学（166次），篇均被引频次排名前五位的依次是加州大学（46.8次/篇）、中国医药大学（33.2次/篇）、首尔国立大学（26.8次/篇）、通用电气（16.8次/篇）和Fraunhofer MEVIS研究所（16.8次/篇）。总被引频次和篇均被引频次均进入前十位的机构有加州大学、首尔国立大学、台湾大学、中国医药大学、通用电气、中正大学和Fraunhofer MEVIS研究所。
乳腺三维超声容积成像论文数量超过5篇的机构，见表2。
表2 乳腺三维超声容积成像论文数量超过5篇的机构
注：检索日期为2019年12月16日，含合作发文。
国别 机构名论文数量(篇)论文数量排名总被引(次)总被引排名篇均被引(次/篇)篇均被引排名中国台湾大学 (台湾)18 2 268 3 14.9 9复旦大学 11 4 37 21 3.4 23中正大学 (台湾) 7 10 113 8 16.1 6中国医学科学院北京协和医学院 6 14 67 14 11.2 13中国医药大学(台湾) 5 17 166 5 33.2 2义大医院 (台湾) 5 17 79 12 15.8 7义守大学 (台湾) 5 17 79 12 15.8 7台北荣民总医院(台湾) 5 17 25 23 5.0 22美国密歇根大学 11 4 131 7 11.9 11通用电气 9 7 151 6 16.8 4加州大学 8 9 374 1 46.8 1韩国首尔国立大学 13 3 349 2 26.8 3加图立大学 7 10 52 18 7.4 18首尔圣玛丽医院 7 10 52 18 7.4 18蔚山大学 6 14 56 17 9.3 16荷兰拉德堡德大学 26 1 212 4 8.2 17 Jeroen Bosch Ziekenhuis 5 17 51 20 10.2 15德国西门子 7 10 82 11 11.7 12 Fraunhofer MEVIS研究所 6 14 101 9 16.8 4柏林自由大学 5 17 26 22 5.2 21日本岐阜大学 10 6 66 15 6.6 20独协大学 9 7 97 10 10.8 14名古屋医学中心 5 17 65 16 13.0 10
2.4 国际合作分析
全球乳腺三维超声容积成像研究的国际合作如图2所示，美国与中国、韩国、荷兰、英国、瑞典等多个国家开展了学术合作，总次数达到41次，居全球首位。中国虽然论文数量占优势，但国际合作程度明显弱于美国，一方面合作总次数（27次）少于美国，另一方面合作国家数也少于美国（仅美国、韩国、日本和法国四个国家）。荷兰虽然论文数量仅为中国的一半，但国际合作次数与中国相当（28次，排第2位），这也从侧面反映出中国的国际合作程度相对较弱。
图2 全球乳腺三维超声容积成像国际合作情况
注：球的大小表示论文多少，线的粗细表示合作次数多少。
2.5 高影响力论文分析
表3列出了被引频次排名全球前十位的论文，从论文的通信作者地址来看，有5篇来自美国，2篇来自中国，2篇来自德国，1篇来自日本。值得一提的是，排名首位的论文被引频次高达210次，排名第二位的论文被引频次高达103次，这两篇论文均为美国机构发表，较之于其他论文而言影响力更大。
3 讨论
长期以来，钼靶一直是乳腺癌筛查的主要手段，对于年轻女性或者乳腺密度较大的女性而言，超声检查可能成为钼靶的有益补充[12]。乳腺三维超声容积成像可以克服传统手持超声可重复性差、高度依赖检查者经验等缺点，可通过三维重建获得二维数据，在乳腺大且密度高的年轻女性中的表现优于传统手持超声[13]。多篇研究论文显示，乳腺三维超声容积成像诊断乳腺癌的灵敏度和特异度略优于传统手持超声，且具有省时和可重复性等优势[14-16]。
由于本文分析集包含的文献数量较少，因此仅做描述性分析，未作统计学检验。从全球论文量来看，乳腺三维超声容积成像相关研究较少，在2009年之前各年均只有几篇文章发表，从2011年开始才突破10篇。值得注意的是，通用电气公司和西门子公司在该方向上的科技论文数量进入全球前列，与整个医疗器械行业发文量排名前列的机构均为高校有所不同[17]。
中国在乳腺三维超声容积成像方面的论文数量排全球首位，台湾地区六家机构和大陆地区两家机构发文量均进入全球前列，但从论文的总影响力来看，中国不及美国，论文质量有待进一步提升，这与整个医疗器械行业的情况相似[17]。结合产业界的情况来看，中国NMPA于2019年9月批准了浙江深博医疗技术有限公司的自动乳腺超声系统，由于上市时间较短，该产品在医院的应用还不多。相比之下，美国通用电气公司的产品早就已经开始应用于临床。
美国的论文数量虽略少于中国，但其总体影响力最大，加州大学的总被引频次和篇均被引频次均排全球首位。美国注重产学研医协同发展，美国通用电气公司在该方向上的科技论文数量进入全球前列即可反映这一点，其与大学或医院合作发表的多篇论文均产生了较大影响力[18]。在产学研医协同推动下，通用电气公司于2009年率先上市了乳腺三维超声容积成像产品Invenia ABUS，这在一定程度上反映出美国具有较强的转化能力，产业化进程远远领先于中国[19]。
韩国的论文数量和影响力均居全球第三位，其首尔国立大学研究实力最为突出[20]，其他领先机构均为高校或医院，未见企业。荷兰拉德堡德大学的论文数量全球领先，但论文影响力还有待进一步提升[21]。德国表现最为突出的是全球医疗器械巨头西门子公司，该公司论文数量排全球前列，主要是因为其在超声研究方面经验丰富且积累深厚，其2010年上市的Acuson S2000已在全球多家医院装机使用[22-23]。
表3 被引频次排名前十位的乳腺三维超声容积成像论文
注：检索日期为2019年12月16日。a. 通信作者所属机构和国家；b. 无中文名。
序号 标题 机构a 国家a被引频次总计/去除自引 (次)1 Breast cancer detection using automated whole breast ultrasound and亨廷顿纪念医院 美国 210/210 mammography in radiographically dense breastsKelly, KM团队Assessing Improvement in Detection of Breast Cancer with Three-乔治·华盛顿大学医学中心2dimensional Automated Breast US in Women with Dense Breast Tissue:Brem, RF团队 美国 103/103 The Somoinsight Study 3 3-D breast ultrasound segmentation using active contour model 中国医药大学 中国 74/74 Chen, DR团队4 Ultrasound of the whole breast utilizing a dedicated automated breast迈阿密大学 美国 64/64 scannerMATURO, VG团队5 Analysis of eighty-one cases with breast lesions using automated breast中山大学肿瘤防治中心 中国 61/61 volume scanner and comparison with handheld ultrasound傅剑华团队6 Development of a fully automatic scheme for detection of masses in岐阜大学 日本 56/56 whole breast ultrasound imagesIkedo, Y团队7 Analysis of 107 breast lesions with automated 3D ultrasound and慕尼黑大学 德国 55/55 comparison with mammography and manual ultrasoundKotsianos-Hermle, D团队8 Improved breast cancer detection in asymptomatic women using诺瓦东南大学 美国 54/54 3D-automated breast ultrasound in mammographically dense breastsGiuliano, V团队9 Automated breast ultrasound: Lesion detection and BI-RADS (TM)埃朗根-纽伦堡大学 德国 54/54 classification - a pilot studyWenkel, E团队10 Breast cancer detection: radiologists’ performance using mammographyThe Hall Centerb美国 53/53 with and without automated whole-breast ultrasoundKelly, KM团队
总之，本文数据显示，全球乳腺三维超声容积成像相关论文数量较少，呈波动上涨态势，以中国论文数量最多，美国论文影响力最大，论文产出机构虽以高校为主，但通用电气和西门子两个公司也进入全球前列。
从未来发展来看，乳腺三维超声容积成像设备目前主要是在医院使用，随着医学人工智能的发展以及人群健康素养水平的提升，社区人群乳腺癌早期筛查有望进一步普及。乳腺三维超声容积成像设备可借助其三维重建、省时、可重复性、图像可存储性等优势得到越来越广泛地应用。我国乳腺三维超声容积成像科学研究产出相对较多，但成果影响力较弱，且产业化进程较慢。建议未来注重提升研究质量，加强产、学、研、医协同发展，以临床需求为导向，不断改进产品，以适应未来社会发展形势与医疗需求。
[1]Bray F,Ferlay J,Soerjomataram I,et al.Global cancer statistics 2018: GLOBOCAN estimates of incidence and mortality worldwide for 36 cancers in 185 countries[J].CA Cancer J Clin,2018,68(6):394-424.
[2]Samadi P,Saki S,Dermani FK,et al.Emerging ways to treat breast cancer: will promises be met?[J].Cell Oncol,2018,41(6):605-621.
[3]Kolb TM,Lichy J,Newhouse JH.Comparison of the performance of screening mammography, physical examination, and breast US and evaluation of factors that influence them: an analysis of 27,825 patient evaluations[J].Radiology,2002,225(1):165-175.
[4]李旭敏,薛红芳,李卉.钼靶X线、超声及MRI在乳腺癌诊断中的协同应用[J].中国医疗设备,2016,31(4):67-69.
[5]罗凤莲,漆赤,何莎莎,等.钼靶、超声联合MRI检查对早期乳腺癌诊断的价值[J].中国CT和MRI杂志,2016,14(5):65-67.
[6]王红燕.自动乳腺全容积成像技术诊断乳腺病变[D].北京:北京协和医学院,2012.
[7]Liang W,Yu J,Xie Y,et al.The differential diagnosis of ultrasonic imaging by automated breast volume scanning in breast cancer[J].Eur J Gynaecol Oncol,2018,39(4):548-553.
[8]矫健,刘娜,侯新燕,等.乳腺自动全容积扫查系统与手持超声探头的对比评估[J].中华医学超声杂志(电子版).2012,9(9):822-826.
[9]王培环,余洋,胡建苏.自动乳腺超声诊断系统对乳腺良恶性病灶诊断的应用价值[J].吉林医学,2019,40(7):1551-1553.
[10]Lei F,Ye J,Wang J,et al.A Bibliometric analysis of publications on oxycodone from 1998 to 2017[J].Biomed Res Int,2019,2019:9096201.
[11]Zhou S,Tao Z,Zhu Y,et al.Mapping theme trends and recognizing hot spots in postmenopausal osteoporosis research:a bibliometric analysis[J].PeerJ,2019,7:e8145.
[12]Sickles EA,Filly RA,Callen PW.Breast cancer detection with sonography and mammography: comparison using state-of-theart equipment[J].AJR Am J Roentgenol,1983,140(5):843-845.
[13]Wang ZL,Xu JH,Li JL,et al.Comparison of automated breast volume scanning to hand-held ultrasound and mammography[J].Radiol Med,2012,117(8):1287-1293.
[14]Kotsianos-Hermle D,Hiltawsky KM,Wirth S,et al.Analysis of 107 breast lesions with automated 3D ultrasound and comparison with mammography and manual ultrasound[J].Eur J Radiol,2009,71(1):109-115.
[15]Lin X,Wang J,Han F,et al.Analysis of eighty-one cases with breast lesions using automated breast volume scanner and comparison with handheld ultrasound[J].Eur J Radiol,2012,81(5):873-878.
[16]Chen L,Chen Y,Diao XH,et al.Comparative study of automated breast 3-D ultrasound and handheld B-mode ultrasound for differentiation of benign and malignant breast masses[J].Ultrasound Med Biol,2013,39(10):1735-1742.
[17]陈娟,张婷,欧阳昭连.我国医疗器械领域基础研究态势分析[J].医疗卫生装备.2019,40(1):69-72.
[18]Kotsianos-Hermle D,Hiltawsky KM,Wirth S,et al.Analysis of 107 breast lesions with automated 3D ultrasound and comparison with mammography and manual ultrasound[J].Eur J Radiol,2009,71(1):109-115.
[19]Sinha SP,Goodsitt MM,Roubidoux MA,et al.Automated ultrasound scanning on a dual-modality breast imaging system:coverage and motion issues and solutions[J].J Ultrasound Med,2007,26(5):645-655.
[20]Chang JM,Moon WK,Cho N,et al.Breast cancers initially detected by hand-held ultrasound: detection performance of radiologists using automated breast ultrasound data[J].Acta Radiol,2011,52(1):8-14.
[21]Tan T,Platel B,Mus R,et al.Computer-aided detection of cancer in automated 3-D breast ultrasound[J].IEEE Trans Med Imaging,2013,32(9):1698-1706.
[22]Tozaki M,Isobe S,Yamaguchi M,et al.Optimal scanning technique to cover the whole breast using an automated breast volume scanner[J].Jpn J Radiol,2010,28(4):325-328.
[23]Wang Y,Nasief HG,Kohn S,et al.Three-dimensional ultrasound elasticity imaging on an automated breast volume scanning system[J].Ultrason Imaging,2017,39(6):369-392.
Worldwide Status of Scientific Research on Automated Breast Volume Scanning Based on Bibliometric Analysis
