ERC整合资助：用于理解心律失常的拓扑学理论
心脏心律失常仍然是全球死亡的主要原因之一。三十多年来，导管消融一直是核心治疗方法。尽管映射和成像技术不断进步，消融成功率仍然差异巨大。有些患者被治愈，而另一些则经历复发或完全无效。这些不一致性反映了对再入机制理解框架的不完善。
为解决这一根本差距，内勒·范德西克尔获得了2025年欧洲研究委员会(ERC)整合资助，为心脏病学引入一种全新视角：拓扑学。该项目提出心律失常受普遍几何约束支配。 ERC项目的科学雄心十分大胆：建立主要心脏心律失常的统一拓扑学理论，并将这一框架转化为改进的消融策略。
概念基础：拓扑学见解
项目核心挑战了一个长期存在的范式。再入性回路——异常的环形电波——传统上被视为可以独立出现的孤立电路。ERC项目则提出相反观点。
基于拓扑学中的相位奇点索引定理这一数学成果，该项目假设再入性回路不能孤立存在。对于定义在具有边界的闭合表面上的相位场，拓扑指标的总和必须等于零。在心脏组织中，这意味着每个顺时针再入（指标-1）必须伴随一个逆时针再入（指标+1）。
因此，再入性回路成对出现。至关重要的是，该项目提出了大胆假设：长期以来被视为被动旁观者的不完整再入回路，携带有非零指标，对维持心律失常必不可少。这直接挑战了现有消融范式——该范式专注于消除被认为的主导电路，而新理论则断言必须系统地识别并同时靶向成对的拓扑结构。此外，拓扑学的应用允许将心脏几何简化为带有开口的球体，同时保留其基本动力学。这种抽象极大地简化了模拟和思想实验，而不会牺牲支配心律失常的基本机制。
ERC研究计划：从心房到心室
ERC整合资助围绕三个日益复杂的重大科学挑战构建。
心房心动过速
在心房心动过速(AT)中，心房可近似为薄表面，该项目基于强大的计算和回顾性及前瞻性临床证据，证明再入围绕所谓的关键边界(CBs)成对出现。值得注意的是，在极少数情况下，单个心房内可能出现多达四个CBs，前提是总指标保持为零。ERC项目将这一框架扩展到双心房心动过速，其中两个心房在单一拓扑系统内相互作用，这是一个完全未被探索的领域。
室性心动过速
心室引入了第三维度。其厚度将成对的CBs转化为三维结构。我们识别出四种基本拓扑结构：(i)从心外膜延伸到心内膜的CBs，(ii)连接心外膜到心外膜的CBs，(iii)连接心内膜到心内膜的CBs，以及(iv)闭合的心内环，见图1。该项目假设索引定理在此3D环境中仍然有效，有效的室性心动过速(VT)终止需要连接成对的三维CBs。
图1：三种主要心脏心律失常的统一拓扑学框架。AT的特点是围绕解剖障碍物的再入对。VT在各种瘢痕形态中显示成对的再入（见正文）。在AF中，功能性和解剖性基质形成时空动态的反向旋转再入对。
为验证这一点，该计划整合了计算建模、受控猪实验和瘢痕几何的临床数据集。该项目不再关注瘢痕大小或形态，而是研究瘢痕拓扑作为心律失常行为的决定因素。
心房颤动
心房颤动(AF)代表了终极挑战：一种高度不规则的心律失常，具有混乱的电活动模式。模拟表明，即使在这种不规则状态下，再入仍遵守配对约束。ERC项目将结合高级模拟与高密度人类记录，确定这些拓扑边界在持续性AF中是否仍是相关的消融靶点。
挑战
技术上，该项目面临重大挑战：映射不稳定的VTs，验证实验模型中的三维拓扑预测，以及分析不规则的AF动态。
潜在的临床转化和范式转变
将拓扑学引入心脏电生理学提供了一个变革性的范式转变：通过将心律失常视为受全局几何定律约束的现象，而不是孤立的电回路，一个单一的统一原理可以解释AT、VT、AF和心室颤动的机制，见图1。这一框架已改进了AT的消融策略，将其扩展到双心房心动过速病例和VT可能会从根本上重塑治疗，同时为AF提供新的机制见解。
声明
利益冲突披露
所有作者声明本贡献无利益冲突。
资助
本研究得到了欧盟地平线2020研究和创新计划下欧洲研究委员会(ERC)的"启动资助"（Grant No. 900008）支持，未来还将得到欧盟地平线欧洲计划下ERC的整合资助（Grant No. 101228783）支持，两项资助均授予N.V.。
参考文献
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