基于经筋视域下使用Python分析治疗膝骨关节炎近10年研究数据图谱

柴华1, 韩涛2, 王尚全1, 高新霞1

【作者机构】 1中国中医科学院望京医院运动医学二科; 2中国中医科学院望京医院运动医学三科
【分 类 号】 R274
【基    金】 中国中医科学院科技创新工程重大攻关项目(CI2021A03217)。
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基于经筋视域下使用Python分析治疗膝骨关节炎近10年研究数据图谱

基于经筋视域下使用Python分析治疗膝骨关节炎近10年研究数据图谱

柴 华1 韩 涛2 王尚全1 高新霞1

1.中国中医科学院望京医院运动医学二科,北京 100102;2.中国中医科学院望京医院运动医学三科,北京 100102

[摘要] 目的 通过Python 3.8软件分析近10年经筋理论在治疗膝骨关节炎的研究进展、热点和未来趋势,制作知识图谱。方法 检索中国知网、万方数据知识服务平台、维普网三大数据库中2015年1月至2024年12月关于经筋治疗膝骨关节炎的相关文献,经RefWorks格式转换后,利用Python 3.8软件对发文量、作者、机构、关键词、研究标题进行文献计量学分析,并绘制知识图谱,重点针对关键词绘词云图、直方图,进行关键词两两关联分析及突现分析,分别绘制热力图与突现表格。结果 最终获得相关文献958篇。筛选删除重复及不完整文献414篇,一共收入有效文献544篇,此领域的研究发文近10年整体呈快速增长趋势,2023年发文量最多(81篇);发文量最多的作者是刘晶,发文17篇;发文量最多的机构是福建中医药大学,发文82篇;高频关键词有“膝骨关节炎”“经筋理论”“针刀疗法”“针灸”等;关键词两两关联较强的有“针刀疗法与膝骨关节炎”“针刀疗法与经筋理论”等;关键词突现分析显示近几年生物力学、肌骨超声、手法持续性较前增强;从标题可看出对“针刀”和“推拿”研究较多,研究方向对生物力学和炎症关注较多,研究类型主要集中在临床研究。结论 经筋理论指导下对膝骨关节炎的研究可能会成为新的研究热点,在本领域下与人工智能、大数据模型结合是新的研究方向,祖国医学经典医理结合现代科技,将会推动祖国医学快速发展。

[关键词] 经筋理论;膝骨关节炎;Python;知识图谱

膝骨关节炎病理特征为软骨细胞、细胞外基质和软骨下骨降解,骨赘形成,致膝部疼痛、肿胀、僵硬,严重时伴活动受限[1-2]。流行病学调查显示,全球膝骨关节炎患病率为3.8%,我国症状性膝骨关节炎患病率为8.1%,随着社会老龄化,发病率呈上升趋势[3-4]。膝骨关节炎在中医属筋,发病机制与经筋损伤密切相关,是经筋病研究的主要疾病类型[5]。经筋连缀四肢百骸,主司关节运动,《杂病源流犀烛》言:“筋之所总聚处,则在于膝。”筋伤即软组织发生损害,关节周围软组织粘连,或形成条索筋结,筋骨失衡[6]

Python是一种高级、解释型的编程语言,其代码简洁易读,拥有丰富的第三方库,可以快速实现数据清洗、分析、展示等。CiteSpace软件操作简单易学,数据导入方便,但在对图谱进行高度定制方面缺乏一定的灵活性。Python相比传统软件CiteSpace有更大的自由度、灵活性和可拓展性更高,可以在知识图谱的基础上进一步挖掘。本文使用Python 3.8编程软件制作知识图谱,不仅能够直观地看到本领域的研究变化,还可进行量化,使之更具有科学依据。

1 资料与方法

1.1 检索策略

检索策略:以(主题词=“膝骨关节炎” OR主题词=“膝骨性关节炎” OR主题词=“膝关节骨性关节炎” OR主题词=“膝痹” OR主题词=“膝关节炎” OR主题词=“退行性膝关节炎”)AND(主题词=“经筋”)为关键词检索中国知网、万方数据知识服务平台、维普网三大数据库,检索时间为2015年1月1日至2024年12月31日,勾选符合条件的中文文献并以RefWork格式导出。

1.2 纳入及排除标准

纳入标准:①文章与经筋理论指导下治疗膝骨关节炎高度相关;②期刊论文、硕博学位论文或会议论文。

排除标准:①重复发表的文献;②信息不完整的文献;③无全文文献或文献信息有缺失。

1.3 数据筛选与处理方法

本研究采用Python 3.8软件进行数据和知识图谱的分析和可视化,其中数据分析主要依赖于Numpy和Pandas库,数据可视化借助了Matplotlib、Seaborn等第三方库。主要的分析思路是根据RefWork格式中的文字编码进行数据的提取和统计分析,例如“A1”对应作者,“AD”对应机构,“K1”对应关键词以分号分隔。

其中需要特别指出的是,对分析知识图谱有重要含义的关键词、且表达含义相同的关键词统一为规范术语,合并关键词“膝骨关节炎”和“膝骨性关节炎”为“膝骨关节炎”,“经筋”和“经筋理论”为“经筋理论”,“针刀疗法”和“针刀”为“针刀疗法”等。对于相同机构的不同名称,规范为被普遍认可的名称,对于同一机构的二级科室、学院,统一命名为机构名称,例如“福建中医药大学中医学院”“福建中医药大学附属第三人民医院”等统一为“福建中医药大学”。

1.4 数据分析

使用Python软件进行文献计量分析,同时统计作者和研究机构的发文数量。对于关键词出现频次采用pyecharts库中的WordCloud绘制词云。在词云绘制时,本研究未合并关键词,故所有表述都可展示在图中。采用seaborn库绘制热力图对关键词进行关联分析,关键词突现分析可以识别出在某个时间段内突然频繁出现的关键词,常用的方法是Kleinberg算法。本研究对频次前20位的关键词的突现年份、突现强度进行分析,突现强度可以定义为突现年份的关键词频次与该关键词平均频次的比值。

标题通常比关键词包含更多的研究逻辑,通过对标题的数据挖掘,分别从膝骨关节炎相关的治疗方法、疾病机制及研究类型方面进行探讨,可明确目前的研究趋势。对于标题中的关键词本研究采用大语言模型进行逻辑分析,并对其进行频次统计。

2 结果

2.1 年发文量分析

使用Python 3.8软件进行文献计量分析,获得相关文献共958篇,其中中国知网462篇、万方数据知识服务平台223篇、维普网273篇,删除不符合纳入标准的文献414篇,收入有效文献544篇。发文趋势及发文量如图1所示,可看出近10年发文量整体呈上升趋势,2017—2018年发文量呈快速上升趋势,2019—2024年发文量均保持在60篇以上,以2023年发表最多,为81篇,但2023—2024年,年发文量呈略下降趋势。

图1 文献发文量随时间的变化趋势

2.2 机构分析

发文量前10位的作者排名见表1,发文量最高的作者是刘晶,文献产出17篇。排名前10位的作者近10年发文量均≥8篇。

表1 发文量前10位的作者及其发文数量

发文量前10位的机构排名见表2,高产出机构(文献量≥10篇)占80%。福建中医药大学发文数量最多,为82篇,可以得出该机构在此领域研究较多。

表2 发文量前10位的机构及其发文数量

2.3 关键词分析

2.3.1 关键词统计数据 关键词词云见图2。词的大小反映了该关键词的出现频次,即词越大出现次数越多。将出现频次前20位的关键词绘制直方图,得到结果如图3所示。

图2 关键词词云

图3 出现频次前20位的关键词统计

对关键词出现频次进行分析,出现频次前3位的关键词依次为膝骨关节炎、经筋理论、针刀疗法,从图谱中还可得出非药物疗法以针刀疗法使用最多,为49次。

2.3.2 关键词关联分析 对2个关键词同时出现在一篇文章的情况进行分析,绘制的热力图见图4。图中数字表示2个关键词同时出现在一篇文章的次数,热力图呈现对角对称结构。其中针刀疗法和膝骨关节炎关联最强,出现23次,其次关联较强的为经筋理论和膝骨关节炎,出现21次,可得出膝骨关节炎与经筋理论的应用和发展相辅相成。针刀疗法和经筋理论同时出现在一篇文章的频次为15次,针灸和膝骨关节炎同时出现在一篇文章的频次为10次,临床观察与膝骨关节炎出现频次为9次,目前该领域以临床类研究为主,结筋病灶点与膝骨关节炎关联7次。

图4 前10位的关键词两两关联次数热力图

2.3.3 关键词突现分析 关键词出现及突现年份如图5所示,其中浅蓝色为关键词出现年份,深蓝色为关键词突现年份,可看出膝骨关节炎、经筋理论、针刀疗法、临床疗效、结筋病灶点5个关键词跨度最大,出现的连续性强。临床疗效突现强度最强,为3.33,综述突现强度为3.20,生物力学、肌骨超声近5年连续性增强,可能形成新的研究热点。

图5 关键词出现及突现年份

2.4 研究标题分析

2.4.1 研究标题中治疗方法分析 针刀疗法、基于经筋理论的疗法、针灸疗法、推拿疗法出现的频次较高。见表3。

表3 研究标题中治疗方法统计

2.4.2 研究标题中研究方向分析 炎症、生物力学、软骨细胞凋亡相关研究方向频次较高。见表4。

表4 研究标题中研究方向统计

2.4.3 研究标题中研究类型分析 临床研究、研究进展综述、实验研究相关研究类型频次较高。见表5。

表5 研究标题中研究类型统计

3 讨论

3.1 经筋视域下针刀松解

由关键词两两关联热力可得知,经筋理论与针刀疗法关联较强,《素问·调经论》指出“病在筋,调之筋”,病之坚紧,因适破散。针刀疗法的应用形式多样,例如使用针刀解结法,或解筋正骨针刀法,均可直达结筋病灶点,消灶解结,松解周围肌肉及挛缩的软组织,增加滑膜周围动脉阻力指数,恢复人体经筋软组织和骨之间的力学平衡[7-8]。矫正骨骼结构,实现“以筋调骨、筋骨协调”的治疗效果[9-10]。现代研究证明,针刀还可以诱导巨噬细胞产生吞噬作用,并改善骨代谢指标,血清金属蛋白酶抑制物-1、基质金属蛋白酶(matrix metalloproteinase,MMP)-3、MMP-13水平也会发生变化[11-12]

3.2 经筋视域下针刺破结

针灸和膝骨关节炎关联较高,排在第2位,针灸可显著降低视觉模拟评分法评分和西安大略和麦克马斯特大学骨关节炎指数评分,改善疼痛和功能障碍[13-14]。其中,电针尤其适用于疼痛较重的患者,现代在传九针中长针的基础上,研制出恒温加热的内热针,散寒除痹效果更佳[15-16]。温针灸则结合针刺和艾灸的优点,通过温热刺激促进气血运行,改善MMP-9、MMP-3等指标,改善局部组织微循环[17-18]。除针刺结筋病灶点外,结合等速肌力训练,改善股四头肌肌力、肌耐力和做功效率,股四头肌生物力学指标(峰力矩值、总功量值、平均功率)也会发生相应变化[19]

3.3 经筋视域下推拿、手法散结

推拿和手法是骨伤科优势治疗方法,《医宗金鉴·正骨心法要旨》言“夫手法者,谓以两手安置所伤之筋骨,使仍复于旧也”,通过对膝关节周围软组织进行梳理与放松,调节肌肉张力,调整骨关节关系,重建正常力学关系,增强关节软骨代谢能力,推动软骨组织与骨骼肌血管网络再生,抑制SphK1-S1P信号传导通路[20-21]。疏调经筋推拿法可通过调节白细胞介素-1β的分泌及释放、白细胞介素-1β 与细胞外信号调节激酶1/2-核转录因子κB信号通路相互作用,维持软骨细胞内环境稳定,修复损伤软骨[22]

3.4 经筋与生物力学结合

经筋理论与生物力学结合,未来可能会成为新的研究热点。肌骨超声发现筋伤会出现膝部经筋对应韧带增宽增厚,筋肉力量下降导致筋主束骨而利机关的失衡,进而导致整个关节的功能障碍[23]。现代生物力学认为膝骨关节炎的发病为动力和静力系统失衡,关节内应力变化,压迫膝周神经,产生疼痛,肌力和平衡能力下降又作为病因,加剧力学变化与临床症状[24]。Vicon三维动态捕捉系统采集受试者下肢步态的时空参数,记录下肢关节的运动轨迹,及膝关节内收、伸展力矩,与步态、步幅、步速的变化[25]。因此,对膝骨关节炎周围软组织损伤程度及力学变化的客观量化,值得深入探索。

3.5 经筋与人工智能、机器相结合

经筋视域下使用传统医学非药物疗法治疗膝骨关节炎缺乏客观的量化指标来评价效果,人工智能、大模型是现代科研的热点,同时也可以为祖国医学的发展助力。目前临床使用等速测试机器,将受试者下肢运动角速度恒定,观察受试者屈伸肌峰力矩,评估主动肌群与拮抗剂群的表现,从而评估非药物疗法治疗膝骨关节炎的效果。

4 小结

膝骨关节炎为关节退行性疾病,是经筋理论指导下热点研究疾病。中医的一些非药物疗法可以改善膝关节周围软组织力学平衡,恢复功能,本研究未采用传统数据挖掘软件,而是采用Python 3.8进行文献计量,发现现代学者将传统医学的经筋理论与现代技术相融合,并与力学研究相结合,生物力学作为医学和物理学的交叉学科,逐渐成为新兴的研究热点。

经筋理论指导下使用祖国医学非药物疗法治疗膝骨关节已开展多种临床研究,临床效果显著,但仍存在一些问题亟待解决。例如缺乏大样本量、多中心的随机对照研究,治疗方法欠缺规范性和量化的操作标准,结局指标存在一定程度的主观性,缺乏动物学的相关研究,且并未对作用机制进行深入的探讨。未来研究要进一步加深现代科技与传统经济理论的融合,鼓励开展大样本量、多中心的相关研究,同时加强与现代康复医学的交叉研究,并增加相关领域基础研究的投入。

利益冲突声明:本文所有作者均声明不存在利益冲突。

[参考文献]

[1]CHEN L,ZHOU H,GONG Y,et al.How Do Muscle Function and Quality Affect the Progression of KOA?A Narrative Review[J].Orthop Surg,2024,16(4):802-810.

[2]GELBER A C.Knee Osteoarthritis[J].Ann Intern Med,2024,177(9):ITC129-ITC144.

[3]冯晓晴,蔡道章,余星磊,等.基于GBD大数据中国膝骨关节炎疾病负担现状与趋势分析[J].现代预防医学,2022,49(10):1753-1760.

[4]郭艺,龚智超,曾洋,等.1980—2024年经筋病研究热点与趋势可视化分析[J].中国医药导报,2024,21(28):25-31.

[5]吴军尚,吴军瑞,吴汉卿,等.中医筋骨三针疗法治疗膝骨性关节炎经验理论探析[J].中华中医药杂志,2023,38(4):1588-1591.

[6]薛立功.中国经筋学[M].北京:中医古籍出版社,2020.

[7]杜玫,邢龙飞,胡庭尧,等.针刀干预对膝骨关节炎模型兔膝关节软骨应力变化的影响[J].世界中医药,2024,19(4):486-491.

[8]王均玉,高欢欢,何海军,等.足三阴经筋理论指导小针刀松解对股骨头坏死患者髋关节功能的影响[J].山东中医杂志,2023,42(7):729-734,742.

[9]孟德鸿,卢曼,尚祥,等.基于经筋理论下的解筋正骨法针刀对膝骨关节炎患者膝关节功能的影响[J].中华中医药杂志,2024,39(11):6275-6280.

[10]苏智杰,龚志贤,卢敏,等.从“经筋”理论探究膝骨关节炎的诊疗思路[J].江西中医药,2025,56(5):11-14.

[11]丁海涛.基于Toll样受体介导的炎症网络控制探讨通络止痛方调节膝骨性关节炎滑膜炎症的机制[D].北京:北京中医药大学,2018.

[12]张百洋,王娴,孙飒,等.基于“经筋理论”针刀治疗对早中期膝骨关节炎患者骨代谢指标和血清TIMP-1、MMP-3、MMP-13的影响[J].现代生物医学进展,2024,24(9):1717-1720,782.

[13]龚震,马勇,钱超,等.基于经筋理论的三步理筋手法治疗早中期膝骨关节炎的临床研究[J].现代中西医结合杂志,2023,32(14):1945-1950.

[14]陈鹤,李雪媚,邝雪辉,等.关刺法联合本体感觉训练对膝骨关节炎患者的影响[J].康复学报,2024,34(2):140-144,152.

[15]刘娜,蔡承穆,傅钰婷,等.电针排刺法治疗膝骨性关节炎41例疗效观察[J].世界中西医结合杂志,2020,15(2):344-347.

[16]庄玉凤,聂焱,郑雪峰.基于经筋理论内热针治疗膝骨性关节炎探析[J].中医临床研究,2024,16(13):66-69.

[17]宋箱.温针灸联合点刺筋结法治疗膝骨关节炎40例临床观察[J].湖南中医杂志,2019,35(5):91-93.

[18]裴瑾玮.基于激光散斑成像技术观察经筋毫针刺法对足三阴经筋型KOA的临床研究[D].沈阳:辽宁中医药大学,2018.

[19]曾敏桂,董宝强,马苏娟,等.经筋刺法结合等速肌力训练对膝骨性关节炎患者股四头肌功能影响的临床研究[J].针灸临床杂志,2022,38(9):34-38.

[20]尤成亨,刘超,石梦妮,等.推拿促进膝骨关节炎骨骼肌血管网络再生功能重塑[J].中国中西医结合杂志,2024,44(5):627-631.

[21]李阳,李国丽,张丽曼,等.骨痹汤熏蒸联合经筋推拿对膝骨关节炎患者关节功能及鞘氨醇激酶-1-磷酸鞘氨醇信号传导通路影响[J].世界中西医结合杂志,2022,17(1):123-126.

[22]郑利君,王凯,李牧真,等.疏调经筋推拿可维持膝骨关节炎软骨损伤兔软骨细胞内环境的稳定[J].中国组织工程研究,2023,27(35):5681-5687.

[23]王茜.通过肌骨超声观察KOA患者膝部结筋病灶点形态学改变[D].沈阳:辽宁中医药大学,2019.

[24]李西海,许丽梅,李慧,等.不均匀沉降理论与膝骨关节炎筋骨失衡的关系[J].中华中医药杂志,2019,34(4):1481-1483.

[25]吴锡.基于筋骨理论经筋针刺联合骨盆手法治疗足阳明经筋型KOA的临床研究[D].沈阳:辽宁中医药大学,2024.

Analyzing the data mapping of the last 10 years of studies on the treatment of osteoarthritis of the knee based on the meridian view using Python

CHAI Hua1 HAN Tao2 WANG Shangquan1 GAO Xinxia1

1.The Second Department of Sports Medicine,Wangjing Hospital,China Academy of Chinese Medical Sciences,Beijing 100102,China;2.the Third Department of Sports Medicine,Wangjing Hospital,China Academy of Chinese Medical Sciences,Beijing 100102,China

[Abstract] Objective To analyze the research progress,hotspots,and future trends of the meridian tendon theory in the treatment of knee osteoarthritis in the past 10 years through Python 3.8 software,and to create a knowledge graph.Methods Relevant literatures on meridian tendon therapy for knee osteoarthritis from January 2015 to December 2024 were retrieved from the three major databases of CNKI,Wanfang Data,VIP.After converting to RefWorks format,Python 3.8 software was used for bibliometric analysis of publication quantity,authors,institutions,keywords,and research titles,and knowledge graphs were drawn.Focusing on keywords,word clouds and histograms were drawn,pairwise correlation analysis and burst analysis of keywords were conducted,and heat maps and burst tables were drawn respectively.Results A total of 958 relevant literatures were obtained.After screening and deleting 414 duplicate and incomplete literatures,544 valid literatures were included.The research publications in this field showed an overall rapid growth trend in the past decade,with the highest number of publications in 2023 (81 articles).The author with the highest number of publications was Liu Jing,with 17 articles;the institution with the highest number of publications was Fujian University of Traditional Chinese Medicine,with 82 articles.High-frequency keywords included “knee osteoarthritis”,“meridian tendon theory”,“needleknife therapy”,“acupuncture”,etc.Keywords with strong pairwise correlation included “needle-knife therapy and knee osteoarthritis”,“needle-knife therapy and meridian tendon theory”,etc.Keyword burst analysis showed that biomechanics,musculoskeletal ultrasound,and manipulative persistence had increased in recent years.From the titles,it could be seen that “needle-knife” and “tuina” were more studied,the research directions focused more on biomechanics and inflammation,and the research types were mainly clinical studies.Conclusion The research on knee osteoarthritis under the guidance of meridian theory may become a new research hotspot,and the combination with artificial intelligence and big data model under this field is a new research direction,and the combination of classical medical theory of motherland medicine with modern technology will produce and will promote the rapid development of motherland medicine.

[Key words] Meridian theory;Osteoarthritis of the knee;Python;Knowledge graphs

[中图分类号] R274

[文献标识码] A

[文章编号] 1673-7210(2025)08(b)-0050-06

DOI:10.20047/j.issn1673-7210.2025.23.09

[基金项目] 中国中医科学院科技创新工程重大攻关项目(CI2021A03217)。

[作者简介] 柴华(1998.12-),女,中国中医科学院望京医院2023级中医护理学专业在读硕士研究生,主要从事骨与关节退行性疾病研究工作。

[通讯作者] 高新霞(1975.1-),女,硕士生导师,主要从事于骨伤科护理管理的研究工作。

(收稿日期:2025-04-21)

(修回日期:2025-06-21)

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