基于有向图亥姆霍兹分解的心律失常规律性旋转活动检测方法DGM-CURL研究

本研究针对心脏电生理活动中旋转驱动灶（reentry）的精准检测难题，开发了基于有向图亥姆霍兹分解的新算法DGM-CURL。通过对比相位标测（PM）和定向循环搜索（DGM-CYCLE），在模拟2D/3D重构、临床房性心动过速（AT）和室颤（VF）光学标测数据中验证了该方法识别解剖性和功能性重构的能力，提出多算法联用策略可显著降低误差，为消融治疗靶点定位提供新工具。

　　

心脏电生理领域长期面临一个关键挑战：如何精准定位维持心律失常的旋转电活动核心。这种被称为"reentry"的现象如同心脏里的微型龙卷风，电信号围绕解剖障碍或自身不应期尾巴旋转，形成恶性循环。传统消融手术犹如在风暴中盲目射击，亟需更精确的"雷达系统"来锁定目标。

欧洲研究委员会资助团队开发了创新算法DGM-CURL，其核心是将心脏电传导网络转化为有向图，运用数学中的亥姆霍兹分解定理提取旋度分量。就像分析流体涡流那样，该方法通过计算节点进出电信号差值的平衡点（即高旋度值区域），在4类数据中成功捕捉旋转核心：模拟的2D功能性重构（采用Luo-Rudy细胞模型，参数G_Ca
=0 mS/cm²
、G_Na
=22 mS/cm²
）、3D解剖性重构、临床AT电解剖标测数据，以及大鼠VF光学标测数据。论文发表于《Journal of Molecular and Cellular Cardiology》。

关键技术包括：1) OpenCARP平台构建100.1×100.1 mm²
的2D/3D电传导模型；2) 开源框架Directed Graph Mapping（DGM）构建局部激活时间（LAT）有向图；3) 相位标测（PM）和定向循环搜索（DGM-CYCLE）作为对照方法；4) Mann-Whitney U检验进行统计学验证。

【模拟功能重构验证】
在16组不同纤维化比例的2D模拟中，DGM-CURL与PM、DGM-CYCLE均能识别稳定旋转核心，但对高度游走性转子，三种方法呈现互补性误差模式。

【解剖重构定位】
3D解剖性重构检测显示，DGM-CURL确定的消融靶点与理论阻滞位点空间重合度最高（p≤0.0001），特别在识别成对但旋转方向相反的"临界边界"方面优于传统方法。

【临床数据应用】
分析AT患者数据时，新方法成功捕捉到DGM-CYCLE遗漏的不完整旋转对，证实了先前发现的"成对重构定律"——完整与不完整旋转总是成对出现，且方向相反。

【室颤机制解析】
大鼠VF光学标测揭示，DGM-CURL识别的多转子结构与电紊乱程度呈正相关，为理解VF维持机制提供新视角。

结论部分强调：DGM-CURL通过数学图论方法将生物电活动转化为可计算的旋度场，其价值不仅在于补充现有PM和DGM-CYCLE的检测盲区，更开创性地证实了"电涡流平衡点"理论与实际旋转核心的对应关系。研究团队特别指出，任何单一算法都可能产生15-20%的假阴性，建议临床采用三方法联用策略。该成果为精确消融治疗提供了重要理论支撑，未来或可通过实时旋度场导航，实现"指哪打哪"的精准电风暴消除。