综述：强迫振荡技术（FOT）和脉冲振荡系统（IOS）的全球研究趋势：影响与新兴领域的文献计量分析

《Healthcare》：Global Research Trends in Forced Oscillation Technique (FOT) and Impulse Oscillometry System (IOS): A Bibliometric Analysis of Impact and Emerging Areas

　　

背景/目的：评估呼吸力学对于检测早期气道异常至关重要。强迫振荡技术（FOT）和脉冲振荡系统（IOS）作为互补的、不依赖受试者努力程度的工具，在研究和临床实践中日益得到认可。本研究旨在提供关于FOT/IOS研究全球趋势、影响和新兴主题的全面文献计量学概述。方法：在Web of Science核心合集中系统检索与FOT/IOS相关的英文文章和综述文章，以识别与FOT和IOS相关的出版物。使用VOSviewer、Microsoft Excel和Biblioshiny分析数据，以考察发表趋势、引用模式、合作网络、关键词共现和主题演变。此外，对前100篇高被引论文进行手动数据提取，以描述其方法学、人群和技术特征。结果：筛选后共纳入1976年至2025年间发表的1072项研究。研究活动在2005年后显著增加，于2022年达到峰值，反映出持续增长态势。美国和澳大利亚是主要贡献国家。高频关键词包括“哮喘（Asthma）”、“强迫振荡技术（Forced oscillation technique）”、“脉冲振荡系统（Impulse oscillometry）”、“肺功能（Lung-function）”和“肺活量测定（Spirometry）”，成为主要研究主题。随时间推移的主题发展显示出从方法学和儿童为主的主题向更临床相关和实际应用的转变，凸显了振荡测量学（oscillometry）日益增长的临床意义。结论：过去五十年全球振荡测量学研究显著增加，反映了FOT和IOS作为传统肺功能检查在小气道评估中补充工具的认可度提升。未来研究方向包括持续标准化、特定人群参考值制定以及在不同临床环境中评估振荡测量学。

1. 引言
在呼吸医学中，科学进展深受测量工具需求的影响，这些工具能够以极高精度描述气道复杂的机械动力学。研究人员探索了检测亚临床生理变化、表征超出传统肺功能检查局限性的气道力学，并深入理解早期无症状气道功能障碍的技术。在这一科技进程中，基于振荡测量学的方法已成为有价值的技术，提供在安静潮式呼吸期间评估呼吸力学的敏感且不依赖受试者努力程度的手段。强迫振荡技术（FOT）和脉冲振荡系统（IOS）尤为突出，从基础生理学工具发展为高精度评估呼吸力学的广泛应用技术。过去二十年，由于方法学发展、临床实用性以及其在检测早期气道功能障碍中价值的日益认可，FOT和IOS的研究显著增加。除生理学应用外，振荡测量学因对患者配合要求低、无创性以及支持在不同医疗环境中诊断和监测呼吸疾病的能力，其临床相关性日益增强。尽管兴趣增加，但振荡测量学更广泛的研究格局（包括发表模式、关键贡献者、合作网络和主题演变）仍未充分探索。此外，缺乏综合证据描述研究活动如何随时间演变、哪些国家/机构/期刊推动了科学进步、主要研究主题如何出现和转变，以及哪些高被引研究对该领域产生了最大影响（包括振荡测量学参考值和预测方程）。因此，本研究旨在进行全面的文献计量分析，以描绘FOT和IOS的全球发展格局，识别全球趋势、合作网络和引文动态。具体而言，研究旨在考察发表趋势、国家和机构网络、关键词聚类、引文结构和主题演变，并突出有影响力的研究、关键贡献和研究空白，以指导临床实践和呼吸研究的未来发展。

2. 材料与方法
2.1 数据收集
2025年6月17日，研究人员系统检索了Web of Science核心合集（WoSCC），该数据库索引超过20,000种期刊，具有严格的索引标准。核心检索策略包括关键词：[“Impulse Oscillometry” OR “Impulse Oscillometric Technique” OR “Impulse Oscillometry System” OR “Impulse Oscillometry Testing” OR “Impulse Oscillometry-Based Assessment” OR “Oscillometry” OR “IOS” OR “Forced Oscillations” OR “FOT” OR “forced oscillation” OR “forced oscillatory impedance” OR “Forced Oscillation Technique FOT” OR “Forced Oscillatory Impedance” OR “multi-frequency FOT” OR “Frequency” OR “resonant frequency” OR “Frequency response”] AND [“Pulmonary function” OR “Lung function” OR “regional lung function” OR “Respiratory diseases”] AND [“Impedance oscillometry” OR “respiratory impedance parameters” OR “Input respiratory impedance” OR “resistance” OR “impedance” OR “reactance” OR “R5” OR “R20” OR “X5”]。使用布尔运算符纳入其他同义词和概念。检索限定在主题（TS）字段，仅限于英文出版物、原创研究和综述文章，对发表年份无限制。初始获得1609条记录，应用预设过滤器后剩余1485条。手动筛选后最终纳入1072项研究。最终数据集于2025年7月19日以多种格式（BibTeX、Excel和纯文本）下载，以满足不同文献计量工具的要求并确保可重复性。

2.2 数据筛选
为确保纳入研究的相关性和质量，在自动过滤器将数据集从1609条减少至1485条后，对检索到的所有出版物的标题、摘要和关键词进行手动筛选，以评估其符合研究目标的资格。当无法从标题、摘要和关键词确定资格时，查阅全文。手动筛选由L.O.B.在A.S.A.监督下使用预定义资格标准进行。不确定的记录与监督员讨论，以确保一致的纳入决定和最终数据集的相关性。纳入标准：研究在临床或科学相关背景下调查、应用或报告FOT/IOS测量。排除标准：非呼吸系统出版物、与FOT/IOS测量或应用无关的研究、以及书籍章节。最终数据集包含1072篇出版物，突显了振荡测量学研究中日益增长的科学兴趣。

2.3 数据分析
使用VOSviewer（版本1.6.20）和Biblioshiny（bibliometrix R包，版本4.4.2）进行文献计量分析，包括引文分析、生成网络可视化（如关键词共现和合著图）。使用Biblioshiny中的国家科学产出分析评估国家生产力。除非另有说明，应用VOSviewer和Biblioshiny的默认分析设置。仅对网络可视化布局进行微小调整以改善图形清晰度和可读性。使用Microsoft Excel进行数据管理、重复检查和手动数据提取。提取变量包括研究设计、访问状态、人群特征、H指数、期刊影响因子、振荡测量类型、资助状态和研究目标。根据“Times Cited, WoS Core”指标从最终数据集中选择前100篇被引论文，并进行手动提取以准确分类自动工具无法可靠捕获的特定上下文变量，并验证自动数据。提取的数据经过多次审查和交叉核对以确保准确性。在关键词共现分析中，识别并标准化了格式差异，合并相同术语以避免重复。使用Biblioshiny获得年增长率，使用Microsoft Excel根据年度发表趋势计算决定系数（R²）。

3. 结果
3.1 发表趋势
随时间推移的发表趋势有助于理解该领域研究焦点的演变。从1976年到2025年，共识别出1072篇关于FOT/IOS的出版物。年发表量在1990年代初之前非常低，每年少于5篇。从1990年代末到2005年，观察到一个逐渐增加且伴随显著波动的趋势。自2005年起，趋势显著加速，最快速的扩张发生在2010年至2022年，于2022年达到峰值95篇。总体而言，该领域在过去五十年中呈持续上升趋势，年增长率为8.08%，发表产出与时间之间呈强相关性（R² = 0.907）。前100篇高被引论文的发表年份分布在1990年代初至2022年，峰值在2010年（n=8），这种广泛的时间分布有助于减少潜在的年龄相关引文偏差。

3.2 累积产出
FOT/IOS出版物的累积增长随时间显著增加。曲线显示在1990年代中期之前增长缓慢且稳定，随后增长率显著提升。从2005年起，累积增长急剧上升，尤其在2012年至2025年期间。截至2025年，尽管该年尚未结束，出版物总数已达1072篇。累积增长曲线与时间拟合良好（R² = 0.975），表明该领域发表趋势稳步增长。

3.3 国家
FOT/IOS领域的研究产出分布于约50个国家。美国（USA）的国家贡献频率最高（745次），其次是澳大利亚（511次）和中国（423次）。由于单篇出版物可能涉及多位来自不同国家的作者，国家频率不等同于纳入出版物数量。其他活跃贡献者包括巴西、日本、瑞典、英国、加拿大、法国和意大利。国际合作常见，显著的合作为澳大利亚-匈牙利（23次）和美国-英国（19次）。美国和澳大利亚成为连接国际研究网络的主要中心。沙特阿拉伯（KSA）的产出虽低于领先国家，但反映了该地区对振荡测量学日益增长的认可。

3.4 高被引论文
FOT/IOS领域前10篇高被引论文展示了其显著影响。被引最多的研究是Oostveen等人2003年发表（962次引用），其次是Vestbo等人2008年（562次引用）和Bickel等人（266次引用）。这些论文大多发表在领先的高影响力呼吸医学期刊上。使用标准化总被引（Normalized TC）调整发表年份后，最具影响力的论文与原始被引次数排名不同。最高标准化TC值出现在Bickel等人（9.58）、Vestbo等人（8.74）和Brashier等人（7.99）。

3.5 期刊与共被引期刊
文献计量分析识别出289种期刊发表了FOT/IOS领域的研究。在整体数据集和前100篇高被引文章中，出版物的期刊分布显示：Pediatric Pulmonology以89篇领先，其中13篇进入前100；European Respiratory Journal以39篇总发文和10篇高被引文章紧随其后；Respiratory Medicine以36篇总发文和5篇高被引文章；CHEST以30篇总发文和9篇高被引文章。其他高影响力期刊如Journal of Allergy and Clinical Immunology和The American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine也贡献了有影响力的出版物。

3.6 关键词共现网络
关键词分析显示FOT/IOS研究中频繁出现的关键词。前十位高频关键词包括：肺功能（lung function, n=452）、哮喘（asthma, n=370）、强迫振荡技术（forced oscillation technique, n=323）、脉冲振荡系统（impulse oscillometry, n=319）、肺活量测定（spirometry, n=252）、阻力（resistance, n=225）、阻抗（impedance, n=196）、儿童（children, n=172）、振荡测量学（oscillometry, n=172）和肺功能（pulmonary-function, n=122）。叠加可视化揭示了三个主要主题聚类：聚类1（红色）包含12个条目，主要与呼吸力学和阻塞性疾病相关，如强迫振荡技术、阻抗、慢性阻塞性肺疾病（COPD），反映振荡测量学在气道疾病评估中的生理学和方法学方面。聚类2（蓝色）包含11个条目，聚焦于评估呼吸疾病中的肺功能和力学，如哮喘、肺活量测定、脉冲振荡系统、成人、儿童、管理、标准化。聚类3（绿色）包含11个条目，如参考值、乙酰甲胆碱、支气管扩张剂反应，突出评估肺功能检查和气道反应性的研究。

3.7 主题演变
FOT/IOS研究的主题分析涵盖两个时期（1976-2018和2019-2025）。第一个时期（1976-2018），如强迫振荡技术、肺功能和哮喘等主题作为基础主题呈现，具有高中心性但发展相对较低。包含呼吸力学、肺、学龄前儿童和参考值的聚类被识别为驱动主题，表明其内部发展强劲且在方法学研究中起重要作用。利基主题由氧化应激和柴油废气颗粒代表，而乙酰甲胆碱、呼吸窘迫、炎症、高反应性和机械通气出现在衰退或新兴象限。第二个时期（2019-2025），观察到向临床应用和气道评估的明确主题转变。脉冲振荡系统、哮喘、COPD和肺功能成为驱动和基础主题，突显其在近期研究中的主导性和相关性。新兴主题如支气管肺发育不良、多次呼吸冲洗、通气和暴露开始出现在衰退或新兴象限。

3.8 机构
FOT/IOS研究领域中最具生产力的机构及其合作网络显示，主要形成四个不同聚类。塞格德大学和西澳大利亚大学构成合作中心枢纽，两者与塞梅维什大学、莫纳什大学和科廷大学建立了活跃的合作联系，突出了欧洲和澳大利亚之间的强伙伴关系。其他活跃贡献者如悉尼大学和伍尔科克医学研究所也保持可见的合作联系。

3.9 前100篇高被引研究的描述性特征
对前100篇高被引出版物进行手动数据提取，以表征其方法学、人群、技术和发表特征。观察性研究（横断面和队列设计）占比最大，干预性研究较少。实验性研究（主要涉及大鼠、小鼠和狗等动物模型及受控条件下的实验气道模型）占较小比例。从技术角度看，IOS比FOT使用略高。气道阻力和电抗是最常报告的参数，反映其在表征气道力学中的核心作用。在发表特征方面，前100篇高被引论文分布在开放获取和订阅/封闭获取期刊中，无明确主导类型。大多数研究发表在影响因子范围广泛的期刊上。

4. 讨论
全球呼吸振荡测量学研究格局在过去五十年中取得了显著进展。该领域从一个小众方法学概念演变为呼吸研究中一个公认的领域，临床应用日益增多。这一演变反映在发表产出从2000年代初后持续显著增长。振荡测量学在肺研究中被引用增多，并应用于疾病特异性研究。同时，临床标准化努力扩大，包括制定参考值、测量方案和技术标准以支持其实践应用。本文献计量分析识别出几个重要发现，并显示出振荡测量学研究随时间明显增长。2005年后发表活动显著增加，反映了对无创、敏感呼吸评估方法在研究和临床实践中日益增长的兴趣和认可。FOT/IOS出版物的累积增长模式反映了该领域的技术和方法学进展。2000年代后的显著上升可能与设备技术改进、信号处理方法进步以及关键标准化文件的发布有关，这些增强了振荡测量学的临床相关性和可靠性。随着振荡测量学在评估呼吸力学（特别是小气道功能障碍）方面能力的日益认可，全球研究活动扩大。该趋势也反映了向无创、不依赖受试者努力程度的诊断方法的更广泛转变。出版物的地理分布显示，既有成熟贡献者也有新兴贡献者塑造了振荡测量学研究。美国、澳大利亚和中国是领先贡献者，这可能反映了完善呼吸研究中心的存在以及对振荡测量学在方法学和临床研究中的早期采用。埃及和沙特阿拉伯等新兴贡献者的参与，突显了振荡测量学在全球呼吸护理领域日益增长的认可。尽管在沙特阿拉伯临床应用有限，但研究活动增长暗示未来可能更广泛接受。商用振荡测量系统的可用性可能支持了该领域的研究活动，然而振荡测量学仍未在常规临床实践中广泛实施。早期方法学研究在塑造FOT/IOS发展中的重要性反映在其在高被引论文中的强存在。Oostveen等人（2003）的研究提供了全面的方法学建议，建立了技术基础，后续研究不断改进，至今仍是振荡测量学标准化和临床整合的关键参考文献。尽管里程碑式研究主导总被引次数，但标准化TC分析显示较新的出版物继续对振荡测量学发展做出贡献。Bickel等人（2014）、Vestbo等人（2008）和Brashier等人（2015）的论文帮助完善了方法学理解并支持了振荡测量学的临床应用。重要的是，高被引论文在早期和近年均分布，表明年龄相关引文偏差减少，其影响力主要由方法学贡献的强度驱动，而非发表年龄。关键词分析得出的主题结构提供了对振荡测量学随时间概念和临床结构的重要见解。主要主题之一强调该领域强大的生理学和方法学基础，突出振荡测量学在描述呼吸力学和气道疾病中的作用。其他主题表明IOS在不同年龄组和呼吸疾病中的广泛临床使用，常与肺活量测定结合。与参考值和气道反应性相关的主题进一步反映了持续标准化和将振荡测量学整合到肺功能检查（PFT）方案中的努力。这些模式表明振荡测量学研究已扩展到包括方法学进展、治疗和临床相关性，以及诊断标准化努力。主题分析显示科学优先事项的清晰演变。早期研究（1976-2018）主要关注方法学发展、呼吸力学和基础临床概念，反映了该领域早期阶段，主要目标是建立FOT和IOS的生理学基础、测量原理和技术可靠性。相比之下，2019-2025年的研究显示出向更临床聚焦、年龄和人群特定应用的显著转变，强调建立更具体参考值的需求。支气管肺发育不良和多次呼吸冲洗等主题的出现，反映了振荡测量学在新生儿和儿科呼吸评估中的整合扩大。同样，脉冲振荡系统、COPD、阻力和阻抗作为重要主题的突出地位，表明振荡测量学作为检测小气道功能障碍和监测疾病进展的敏感工具，其临床使用和认可度增加。总体而言，该领域已从技术基础建立发展到振荡测量学的临床实施，包括诊断、监测和人群特定应用。技术接受模型（TAM）及其扩展框架可能提供对振荡测量学兴趣增长的洞察，强调用户采纳受感知有用性和感知易用性影响。2003年发布了早期使用建议，研究活动在2005年左右逐渐增加。2003年至2018年间，证据基础通过原始研究和综述文章增加，研究越来越强调常规肺活量测定在特定患者人群中的局限性，同时展示振荡测量学检测小气道功能障碍的临床效用和敏感性。2020年发布的ERS技术标准引入了标准化程序（如质量控制、伪迹处理和参考值），可能提高了对该技术的信心，促进了其更广泛接受，这或许解释了2022年发表高峰的原因。前100篇高被引论文中观察性研究占主导，反映了振荡测量学作为临床工具的实际效用。FOT和IOS需要最少的患者配合，可顺利整合到常规临床评估中，适合反映真实临床实践的研究。动物模型（包括大鼠、小鼠和狗）的使用反映了临床前研究在建立生理学基础中的重要作用。前100篇高被引论文中IOS略高使用可能反映了其更高的商业可用性，相比传统FOT系统，IOS设备在临床环境更广泛使用。无论使用何种振荡测量技术，阻力和电抗的一致报告强调了这些参数在描述气道力学中的核心作用。高被引论文在开放获取和订阅期刊中均有分布，表明可及性并非影响引文影响力的唯一因素，方法学严谨性和临床相关性更为重要。

4.1 与研究和实践的相关性
当前振荡测量学研究趋势提出了几个高级假设和未来研究方向。首先，评估振荡测量学的最新发展表明，有机会将机器学习、人工智能等新兴技术整合到预测模型中，以整合振荡测量参数实现更准确和个体化的评估。其次，需要纵向和干预性研究来探索振荡测量学在疾病监测、治疗反应和长期预后中的预后价值。第三，将振荡测量学与其他无创评估工具（如呼出气一氧化氮分数（FeNO）、多次呼吸氮气冲洗（MBNW）和体描仪）整合，可能提供对小气道功能障碍和呼吸力学更全面的理解。最后，定义FOT和IOS的人群特定参考值至关重要，需考虑年龄组、生理特征和设备类型差异。此外，参考方程可能既设备特定又人群特定，因此解释FOT/IOS测量时应考虑设备型号、软件版本、测试方案和质量控制标准，因为这些因素可能影响测量值并限制跨研究和临床环境的直接可比性。

4.2 研究优势与局限性
本研究具有多项优势。它提供了振荡测量学研究的全球概览，包括地理、机构和主题分析，增强了对该领域全球科学努力的理解。此外，纳入并手动分析前100篇高被引出版物提高了数据集的准确性和可靠性，从而增强了发现的有效性。局限性包括：分析仅限于Web of Science核心合集和英文出版物，可能导致排除其他数据库或语言的相关出版物；单数据库使用可能影响总覆盖率和文献计量结果；作者姓名变异尽管尝试标准化但仍可能造成微小不一致；基于引文的分析可能偏向较早的出版物；2025年的出版物可能因数据收集时该年尚未结束而代表性不足。这些局限性不太可能影响本研究识别的主要总体趋势和模式。

5. 结论
本全面的文献计量分析提供了对全球振荡测量学研究活动的新见解，强调了该领域从早期方法学发展到临床应用的演变。据研究人员所知，这是首次系统描绘振荡测量学全球研究格局的研究，提供了该领域方法学发展、临床增长和合作模式的概述。分析还识别了研究空白和未来方向。虽然本文献计量分析提供了对研究生产力、有影响力的出版物和新兴趋势的有价值见解，但未直接评估FOT/IOS的诊断准确性或临床有效性。临床上，这些发现突显了振荡测量学作为传统肺功能检查补充诊断工具的日益认可。尽管肺活量测定仍是常规评估的主要工具，但FOT和IOS在研究中的增多表明其在不同患者人群呼吸评估中作用扩大。识别出的文献计量趋势强调了标准化、制定人群特定参考值以及在不同临床环境中持续评估振荡测量学作为未来研究的重要优先事项。