Das Herz schlägt elektrisch – und bewegt Blut mechanisch. CardioVolumeMetrics nutzt genau diese Kopplung: Aus den Phasenlängen des EKGs (z. B. PQ-, QRS-, QT- und RR-Intervalle) wird mit einem mathematischen Modell der elektromechanischen Kopplung ein patientenspezifisches Herz-Zeitverhalten rekonstruiert. Vereinfacht gesagt ordnet das Verfahren den elektrischen Ereignissen (Erregung, Erregungsausbreitung, Repolarisation) die zugehörigen mechanischen Phasen (isovolumetrische Kontraktion, Auswurf, isovolumetrische Relaxation, Füllung) zu – inklusive der typischen elektromechanischen Verzögerungen.

Das Modell kombiniert:

• Zeitvariierende Elastanz (Kontraktilität) des Ventrikels, abgeleitet aus QRS/QT-Dynamik
• Windkessel-Elemente für die Nachlast (arterielle Compliance und peripherer Widerstand)
• Frequenz- und Vorlast-Abhängigkeiten über RR-Variabilität und Füllungszeiten
• Optionale patientenspezifische Parameter (Alter, Körpergröße/-gewicht, Blutdruck, ggf. bekannte Klappenverhältnisse)

Durch die Anpassung dieser Modellkomponenten an die gemessenen Phasenlängen und Grunddaten lassen sich zentrale hämodynamische Parameter in Echtzeit schätzen: Schlagvolumen (SV), enddiastolisches Volumen (EDV), endsystolisches Volumen (ESV), Ejektionsfraktion (EF) und Herzzeitvolumen (HZV). Der wesentliche Vorteil: Die Berechnung erfolgt nicht-invasiv auf Basis vorhandener EKG-Signale, ohne zusätzliche Sensorik oder langwierige Kalibration.

Hinweis: Die Methode ergänzt die Bildgebung und ersetzt sie nicht; sie macht Veränderungen früher und häufiger messbar und unterstützt die gezielte Auswahl weiterführender Diagnostik.

Welche Parameter Sie erhalten – und warum sie klinisch zählen

CardioVolumeMetrics stellt ein hämodynamisches Panel in Echtzeit bereit:

• Schlagvolumen und Herzzeitvolumen: Belastbarkeit, Perfusionsreserve und Therapieansprechen
• EDV/ESV und Ejektionsfraktion: systolische Funktion und Remodelling-Trends
• Systolische/diastolische Füllungszeiten: diastolische Funktion, Tachykardie-Toleranz
• Trendkennzahlen (z. B. gleitende Mittel, Variabilität, Drift): Früherkennung von Dekompensation

Klinisch relevante Anwendungsfälle:

• Frühe Risikostratifikation: Subtile Verschlechterungen (z. B. sinkendes SV bei stabiler EF) können auf eine beginnende Dekompensation hinweisen, bevor Symptome auftreten.
• Nachsorge nach Herzoperationen: Feine Veränderungen der Auswurfdynamik und Füllungszeiten unterstützen die Steuerung von Medikation, Rehabilitation und Bildgebungsintervallen.
• Verlaufs- und Trendmonitoring: Objektive, häufige Messungen über bestehende EKG-Workflows hinweg ermöglichen eine engmaschige Verlaufskontrolle ohne zusätzliche Untersuchungen.

Nahtlose Integration in bestehende EKG-Workflows

Die Implementierung erfolgt bewusst ressourcenschonend:

1. Akquise: Standard-12-Kanal-EKG oder Langzeit-/Telemetrie-EKG wie gewohnt aufzeichnen.
2. Import: Automatischer Datenzugriff via SCP-ECG, DICOM Waveform, HL7/FHIR oder herstellerbezogene APIs. PDF-Formate werden, sofern verfügbar, über die Rohdaten ergänzt.
3. Qualitätscheck: Algorithmischer Signalqualitäts-Score (Elektrodenkontakt, Baseline-Drift, Rauschen).
4. Berechnung: On-Premises oder Cloud, je nach Einrichtungsvorgaben. Latenz in Sekundenbereich.
5. Ergebnisdarstellung: Hämodynamisches Panel, Trendgrafiken, Ampel-Logik und Schwellenwerte angepasst an Indikation.
6. Dokumentation: Automatisierte Befundzusammenfassung ins KIS/EMR mit Codesystemen (z. B. LOINC/SNOMED) zur strukturierten Weiternutzung.

So unterstützt das System typische klinische Fragestellungen:

• Ambulanz/Triage: Wer profitiert zeitnah von Echo/MRT – und wer kann mit telemetrischem Verlauf beobachtet werden?
• Station/Telemetrie: Trendalarme bei signifikanter Parameterdrift (z. B. HZV ↓ ≥15 % in 24–48 h).
• Reha/Nachsorge: Vergleich vor/nach Interventionsschritten, Therapieoptimierung anhand objektiver Zielwerte.

Ressourcen gezielt einsetzen: Von der EKG-Analyse zur fokussierten Bildgebung

Durch engmaschige, kostengünstige Überwachung lassen sich bildgebende Verfahren zielgerichtet einsetzen:

• Vorfilterung: Nur bei persistenter oder progressiver Auffälligkeit in den Hämodynamik-Trends erfolgt Eskalation zu Echokardiographie, MRT oder CT.
• Terminpriorisierung: Patienten mit raschem Trendabfall erhalten vorrangige Slots; stabile Verläufe können planbar bleiben.
• Therapie-Feedback-Schleife: Anpassungen von Diuretika, Nachlastsenkern oder Herzfrequenzkontrolle werden zeitnah auf Effekte geprüft – bevor eine erneute Bildgebung nötig wird.

Ergebnis: Weniger „Sicherheits-Echos“ bei stabilen Verläufen, bessere Verfügbarkeit für tatsächlich gefährdete Patientinnen und Patienten – ohne diagnostische Lücken.

Menschen mit erhöhtem Risiko: Früh erkennen, sicher handeln

Für Personen mit Hypertonie, KHK-Risiko, Herzinsuffizienz im Frühstadium oder familiärer Vorbelastung bedeutet die Nutzung vorhandener EKGs:

• Nicht-invasiv und kosteneffizient: Regelmäßige Checks im Rahmen routinemäßiger EKGs, in der Hausarztpraxis oder telemedizinisch.
• Trends statt Momentaufnahmen: Allmähliche Veränderungen von SV, HZV oder Füllungszeiten warnen frühzeitig.
• Niedrige Hürde, hohe Wirkung: Kurze Messungen, keine Zusatzbelastung, rasche Rückmeldung.

Worauf Trends hinweisen können:

• Abnehmendes Schlagvolumen trotz unveränderter Herzfrequenz: drohende Volumenüberladung oder Kontraktilitätsverlust.
• Verkürzte Füllungszeit bei steigender Ruhefrequenz: eingeschränkte diastolische Reserve.
• Zunehmende Variabilität der Parameter: beginnende Instabilität, Bedarf an engerer Kontrolle.

Wichtig: Ergebnisse gehören in ärztliche Hände. Bei Warnsignalen sollten Sie zeitnah Rücksprache mit Ihrer behandelnden Fachperson halten.

Sicherheit im Cockpit und Spitzenleistung auf der Bahn: Szenarien für Piloten und Athleten

Piloten und Leistungssportler benötigen präzise Daten in realistischen Belastungssituationen:

• Vor Einsätzen/Wettkämpfen: Baseline-Erhebung der hämodynamischen Reserve unter Ruhe- und moderater Belastung.
• Belastungsprofilierung: Veränderung von SV und HZV über Stufenprotokolle; Identifikation von Limitierungen (Vorlast, Nachlast, Frequenz).
• Regeneration und Trainingssteuerung: Rückkehr zum individuellen Normalbereich als Freigabekriterium; Vermeidung von Übertraining.
• Sicherheitsmonitoring: Trendalarme bei Abweichungen von der persönlichen Norm – besonders relevant bei Jetlag, Dehydratation, Höhenexposition oder Infekten.

Praxisbezug:

• In der Fliegermedizin: Periodische Checks im Rahmen bestehender EKG-Untersuchungen; zusätzliche Messfenster nach Infekten oder Medikamentenwechsel.
• Im Hochleistungssport: Integration in Trainingslager und Reha nach Verletzungen/Operationen; objektive Freigabekriterien zur Return-to-Play-Entscheidung.

Praxis-Workflows: Schritt für Schritt in unterschiedlichen Settings

Ambulante Kardiologie

• Aufnahme: 12-Kanal-EKG wie gewohnt.
• Automatisierte Analyse: Hämodynamikpanel und Vergleich mit Vorwerten.
• Triage: Ampel-Logik leitet weiter zu Echo (rot), telemedizinischem Verlauf (gelb) oder Routinekontrolle (grün).
• Dokumentation: Befundexport ins KIS, Patientenbrief mit Trendgrafik.

Station/Intensiv

• Kontinuierliches Telemetrie-EKG.
• Ereignisbasiertes Monitoring: Alarm bei Trend-Drift, nicht bei vereinzelten Artefakten.
• Interventions-Feedback: Prüfung der Wirkung von Diurese, Rhythmuskontrolle oder Vasopressoren auf HZV und SV.

Hausarzt/Telemedizin

• Kurze EKG-Aufzeichnung via Praxisgerät oder zugelassenem Heimgerät.
• Cloud-Analyse mit DSGVO-konformer Pseudonymisierung.
• Handlungsempfehlung an die Fachärztin/den Facharzt, inkl. Priorisierung.

Sportzentrum/Betriebsmedizin

• Ruhe- und Stufenbelastungsprotokoll.
• Individuelle Normbereiche und Trainingszonen auf Basis SV/HZV-Profile.
• Export für Trainer- und Fliegerärzte mit rollenbasiertem Zugriff.

Beispielfälle: Was die Daten im Alltag leisten

• Postoperative Nachsorge nach Klappenrekonstruktion: Ein 62-jähriger Patient zeigt 10 Tage nach Entlassung bei unverändertem Blutdruck einen schleichenden Rückgang des Schlagvolumens um 18 % über eine Woche. CardioVolumeMetrics markiert gelb → kurzfristige Echo-Terminierung deckt eine zunehmende periphere Nachlast durch unzureichende Blutdruckkontrolle auf. Therapieanpassung stabilisiert den Trend innerhalb von 72 Stunden.
• Frühwarnung bei Herzinsuffizienzrisiko: Eine 55-jährige Patientin mit Hypertonie zeigt unter Telemonitoring eine Verkürzung der diastolischen Füllungszeit bei steigender Ruhefrequenz und gleichzeitigem HZV-Abfall. Eskalation zur ambulanten Abklärung → frühe therapeutische Anpassungen vermeiden eine stationäre Aufnahme.
• Leistungsdiagnostik im Radsport: Bei einem 28-jährigen Profiathleten bleibt das HZV unter Höhenbedingungen hinter der Erwartung zurück; das Modell weist auf eingeschränkte Vorlast (verkürzte Füllungszeit) hin. Anpassungen in Hydration und Trainingsintensität normalisieren das SV-Profil, die Leistungsfähigkeit steigt messbar in der Folgewoche.
• Fliegertauglichkeit nach Infekt: Ein 41-jähriger Pilot zeigt gegenüber seiner persönlichen Baseline eine reduzierte Ejektionsfraktion und verlängerte Erholungszeit der Parameter nach moderater Belastung. Verzögerte Freigabe um 72 Stunden; erneute Messung erreicht Baseline – Freigabe unter Sicherheitspuffer.

Datenqualität, Interoperabilität und Datenschutz: Worauf es ankommt

Datenqualität

• Elektrodenanlage und Hautvorbereitung: sauber, trocken, standardisierte Ableitungen.
• Signalqualität: Samplingrate ≥ 500 Hz empfohlen, stabile Baseline, minimiertes Muskelzittern/Bewegungsartefakte.
• Rhythmusbedingungen: Bei ausgeprägten Arrhythmien oder Schrittmacherstimulation sind Modellannahmen begrenzt; die Software kennzeichnet unsichere Schätzungen.
• Validierung: Cross-Check gegen Blutdruck/SpO2, insbesondere bei klinischen Entscheidungen; Qualitätsindex wird pro Messung ausgewiesen.

Interoperabilität

• Standards: SCP-ECG, HL7 v2/v3, FHIR, DICOM Waveform; strukturierte Befundexporte mit LOINC/SNOMED-Codes.
• Einbettung: KIS/EMR-Integration, bidirektionale Worklists, rollenbasierte Dashboards.
• Offene Schnittstellen: API-Zugriffe für Forschung, Qualitätssicherung und eigene Analytics-Pipelines.

Datenschutz und Sicherheit

• DSGVO-konforme Verarbeitung: Datenminimierung, Pseudonymisierung, Zweckbindung.
• Transport- und Ruhende-Verschlüsselung, HSM-gestütztes Schlüsselmanagement.
• Rollen-/Rechtekonzepte, Audit-Logs, zeitlich begrenzte Freigaben für Dritte (z. B. Reha, Trainer, Fliegerärzte).
• Deployment-Optionen: On-Premises oder zertifizierte Cloud mit Datenspeicherung in der gewünschten Region.

Transparenz

• Erklärbare Modellelemente: Visualisierung der Zuordnung zwischen EKG-Phasen und mechanischen Phasen.
• Unsicherheiten: Konfidenzintervalle und Qualitätskennzahlen je Parameter; Warnlogik berücksichtigt Unsicherheit explizit.

Grenzen, Verantwortlichkeiten und nächste Schritte

• Ergänzung statt Ersatz: CardioVolumeMetrics erweitert die diagnostische Breite und Häufigkeit, ersetzt aber nicht die klinische Untersuchung, Echokardiographie oder weiterführende Bildgebung, wenn diese indiziert sind.
• Ärztliche Entscheidungsverantwortung: Ergebnisse sind Entscheidungshilfen; die therapeutische Verantwortung liegt bei der behandelnden Fachperson.
• Implementierung: Start mit einem Pilotbereich (z. B. Herzinsuffizienzambulanz, Telemonitoring oder Sportmedizin), Evaluation definierter KPIs (z. B. ungeplante Echokardiographien, Zeit bis Intervention, Wiederaufnahmerate), anschließende Skalierung.

Fazit: Mehr als ein EKG. Durch die präzise Ableitung hämodynamischer Parameter aus den Phasenlängen wird aus einer alltäglichen Messung ein Echtzeitfenster in die kardiale Pumpleistung – nutzbar für Klinik, Hochrisikopatienten und Leistungssport, sicher eingebettet in bestehende Workflows und Datenschutzanforderungen.