心房颤动期间的混沌湍流构成重大健康风险，被认为涉及呈现螺旋缺陷混沌的电波前。在此类混沌中，螺旋尖端持续产生与湮灭，这种现象已在心脏组织等可激发介质中得到证实。然而，求解大规模反应-扩散系统的高计算成本严重阻碍了该效应的模拟研究。
泰里等人开发出一种复现螺旋波湮灭的粒子模型，为模拟螺旋缺陷混沌提供了更高效的方法。该模型通过短程吸引扩散机制，并为新形成的粒子对引入短暂的排斥"触发"相互作用，以显著降低的计算成本重现了真实螺旋混沌的终止统计特性。
"本文提供了一种快速校准的螺旋波湍流替代模型，同时捕捉了湮灭与生成过程，"作者沃特-扬·拉佩尔表示，"该模型无需求解空间扩展域中的所有变量，而是对螺旋尖端应用简单规则，使我们能够探索心律失常终止在参数和规模上的表现——这些分析若采用偏微分方程将因速度过慢而无法实现。"
新粒子模型仅需约1秒即可生成终止统计数据，而此前方法需耗时两分钟以上。这一百倍的速度提升使得跨域规模的参数扫描、不确定性量化及罕见事件统计成为可能。具体而言，该模型可通过关联离子组织变化与有效相互作用参数来加速药物研发，从而增加螺旋波湮灭概率。
"由于该框架将电生理变化与有效相互作用参数相关联，它为从离子和组织生理学到纤维颤动持续性与自终止现象搭建了实用桥梁，有助于优先筛选干预方案类别，"拉佩尔补充道。
研究团队下一步计划将该模型推广至三维细丝动力学，并开展大规模罕见事件分析。
来源： 《混沌》期刊2025年文章《描述生成与湮灭的粒子模型捕捉螺旋缺陷混沌终止动力学》（作者：蒂莫西·J·泰里、迈克尔·赖斯和沃特-扬·拉佩尔）。
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