各國計算醫(yī)學(xué)研發(fā)投入情況

研發(fā)經(jīng)費投入排名前10的項目開始時間主要集中在最近5年，重點投入在研究中心建設(shè)、基礎(chǔ)設(shè)施投入、人才培養(yǎng)和個性化治療等領(lǐng)域。

近十年全球計算醫(yī)學(xué)領(lǐng)域研發(fā)投入經(jīng)費前十的項目情況

為了對計算醫(yī)學(xué)整體發(fā)展情況，重點研究內(nèi)容及演進(jìn)態(tài)勢進(jìn)行研究，白皮書還對1900年至今Web of Science核心合集中收錄的主題為“computational medicine”的5257篇文獻(xiàn)數(shù)據(jù)為樣本進(jìn)行了分析。

從文獻(xiàn)發(fā)布時間來看，相關(guān)文獻(xiàn)的時間跨度為1980－2021年。進(jìn)入本世紀(jì)以來，全球范圍內(nèi)計算醫(yī)學(xué)研究熱度持續(xù)上漲，尤其2010年前后快速上升，呈加速趨勢，計算醫(yī)學(xué)研究熱度持續(xù)升高。中美兩國的研究趨勢與全球基本保持一致。

1990－2021年計算醫(yī)學(xué)研究領(lǐng)域發(fā)文量時間分布比較

發(fā)文數(shù)量最高的前三個國家分為美國（2154篇）、中國（761篇）和英國（499篇）。僅從發(fā)文數(shù)量來看，中國在研究關(guān)注度上與美國相比仍有一定差距。

計算醫(yī)學(xué)發(fā)文量國家分布情況

發(fā)文篇數(shù)排名前十的機構(gòu)中，美國的機構(gòu)占9個，主要以約翰霍普金斯大學(xué)、哈佛大學(xué)醫(yī)學(xué)院、斯坦福大學(xué)等高校為主。這說明美國在計算醫(yī)學(xué)領(lǐng)域已經(jīng)形成了比較有影響力的領(lǐng)域研究中心。中國雖然僅有中國科學(xué)院一家機構(gòu)進(jìn)入前十，但排名第二且與第一名較為接近，也顯示了較大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

計算醫(yī)學(xué)發(fā)文前十機構(gòu)發(fā)文數(shù)量

發(fā)文量排名前10的期刊共刊登了計算醫(yī)學(xué)文獻(xiàn)832篇（15．83％）。其中，排名第一的為《醫(yī)學(xué)物理學(xué)》（Medical Physics），發(fā)文量為385篇（7．32％）；IF最高的《生物信息學(xué)簡報》（Briefings in Bioinformatics）發(fā)文量排名第6位。

計算醫(yī)學(xué)領(lǐng)域發(fā)文數(shù)量前十的期刊情況

計算醫(yī)學(xué)作為醫(yī)學(xué)、工程與計算機的交叉學(xué)科，是多個學(xué)科專業(yè)共同的交叉研究領(lǐng)域。從文獻(xiàn)學(xué)科分類統(tǒng)計來看，計算醫(yī)學(xué)主要與放射學(xué)、核醫(yī)學(xué)和醫(yī)學(xué)影像、生物化學(xué)和分子生物學(xué)、數(shù)學(xué)與計算生物學(xué)、計算機科學(xué)與跨學(xué)科應(yīng)用、藥理學(xué)與制藥、生物醫(yī)學(xué)工程、生物化學(xué)研究方法學(xué)、工程、電器與電子、多學(xué)科科學(xué)、計算機科學(xué)及人工智能等學(xué)科密切相關(guān)。

對文獻(xiàn)關(guān)鍵詞統(tǒng)計結(jié)果進(jìn)行分析，計算醫(yī)學(xué)領(lǐng)域排名前十的關(guān)鍵詞分別為：模型（model）、癌癥（cancer）、表達(dá)（expression）、預(yù)測（prediction）、仿真（simulation）、識別（identification）、系統(tǒng)生物學(xué)（system biology）、精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)（precision medicine）、系統(tǒng)（system）和算法（algorithm）。

在研究領(lǐng)域選擇上不同國家各有側(cè)重。中美兩國的研究領(lǐng)域涉及面較廣，各類研究關(guān)鍵詞均有相關(guān)文獻(xiàn)。

具體對比來看，中國的研究關(guān)鍵詞排名前三的為藥物發(fā)現(xiàn)（drug discovery）、精準(zhǔn)醫(yī)療（precision medicine）、預(yù)測（prediction），美國研究關(guān)鍵詞排名前三的則依次為精準(zhǔn)醫(yī)療（precision medicine）、模型（model）和機器學(xué)習(xí)（machine learning）。

就研究關(guān)鍵詞的發(fā)文數(shù)量來看，中國在計算醫(yī)療技術(shù)領(lǐng)域的模型構(gòu)建、仿真模擬以及機器學(xué)習(xí)研究和應(yīng)用領(lǐng)域的精準(zhǔn)醫(yī)療、個性化醫(yī)療等五個方面的研究關(guān)注度與美國差距較大。

根據(jù)對各國近20年來研究熱點變遷的分析來看，計算醫(yī)學(xué)正從原有理論、模型等基礎(chǔ)性研究向應(yīng)用研究轉(zhuǎn)變。

2009年以前，各國研究主題非常多樣，較為集中的主題主要集中在“方法（method）”和“模型（model）”，在2002－2009年和2006－2009年分別成為日本、美國的研究熱點。

2010年以后，各國的計算醫(yī)學(xué)研究熱點開始出現(xiàn)更多重疊。其中，“癌癥（cancer）”在2014－2017年成為多個國家計算醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的研究熱點；“表達(dá)（expression）”先后成為韓國、英國和中國在計算醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的研究重點；2018－2021年，“精準(zhǔn)醫(yī)療（precision medicine）”成為美國計算醫(yī)學(xué)領(lǐng)域研究熱點。

通過將前述1980－2021年的5257篇相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行關(guān)鍵詞聚類，得到了10個非常清晰的計算醫(yī)學(xué)聚類類別。排名前三的分別是“精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)”“機器學(xué)習(xí)”“計算研究”領(lǐng)域。虛擬篩選靶點發(fā)現(xiàn)等藥物發(fā)現(xiàn)相關(guān)的“計算研究”也是最新的領(lǐng)域方向，平均發(fā)文時間為2013年。

這些聚類結(jié)果主要又可分為三類：第一類為計算建模相關(guān)研究，從最早的放射建模相關(guān)內(nèi)容到血流動力學(xué)建模、蒙特卡洛模擬、射線與疾病相關(guān)研究。其中，最突現(xiàn)的關(guān)鍵詞為模型、仿真和系統(tǒng)。

第二類為計算組學(xué)相關(guān)研究，主要包括基因序列研究、非編碼RNA和基因組學(xué)應(yīng)用相關(guān)研究，并向精準(zhǔn)醫(yī)療和藥物篩選研究擴展。其關(guān)鍵節(jié)點包括癌癥、數(shù)據(jù)庫和基因表達(dá)。

第三類為基于人工智能的相關(guān)研究，包括機器學(xué)習(xí)領(lǐng)域和精準(zhǔn)計算機斷層掃描應(yīng)用領(lǐng)域。

2010－2021 年計算醫(yī)學(xué)領(lǐng)域關(guān)鍵詞聚類圖譜

機器學(xué)習(xí)子領(lǐng)域時間跨度從1990－2021年，是所有聚類中時間跨度最大的子領(lǐng)域，可以反映出機器學(xué)習(xí)技術(shù)在計算醫(yī)學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用研究的持續(xù)性。2010年左右，計算模型成為該領(lǐng)域研究熱點；2010－2013年計算模型與大數(shù)據(jù)高度共現(xiàn)，也體現(xiàn)出了數(shù)據(jù)驅(qū)動的計算醫(yī)療模型構(gòu)建的研究熱度提升；2016年以后，計算醫(yī)學(xué)的機器學(xué)習(xí)領(lǐng)域熱點集中在了精準(zhǔn)醫(yī)療領(lǐng)域；最近，研究熱點則主要集中在深度學(xué)習(xí)。

建模、數(shù)據(jù)、智能、精準(zhǔn)，闡述計算醫(yī)學(xué)研究內(nèi)容分類

目前，計算醫(yī)學(xué)相關(guān)院校對于計算醫(yī)學(xué)研究內(nèi)容的分類主要有以下兩種：

從醫(yī)學(xué)視角出發(fā)的分類方式可將計算醫(yī)學(xué)劃分為計算生理學(xué)、計算解剖學(xué)、計算病理學(xué)等。該種分類方法相當(dāng)于做加法，即現(xiàn)有的醫(yī)學(xué)研究門類均可開展對應(yīng)的計算科學(xué)門類研究。