Ein Standard-EKG zeigt elektrische Aktivität. Für Diagnostik und Therapieentscheidungen sind jedoch oft hämodynamische Größen entscheidend: Schlagvolumen (SV), endsystolisches und enddiastolisches Volumen (ESV/EDV) sowie Herzzeitvolumen (HZV/CO). Bisher mussten diese Werte invasiv (z. B. mittels Katheter) oder mit zusätzlicher Bildgebung und Sensorik erhoben werden. CardioVolumeMetrics ermöglicht, diese Kennzahlen aus den Phasenlängen eines Standard-EKGs nicht-invasiv, in Echtzeit und workflowtauglich zu bestimmen – und nutzt dafür die vorhandenen EKG-Geräte Ihrer Einrichtung. Das Ergebnis: präzise Volumendaten ohne Katheter, mit hoher Anwendbarkeit in Klinik, Praxis, Telemedizin und Hochrisiko-Umgebungen.

Das mathematische Modell: Von Phasenlängen zu Volumina

Die Grundlage der Methode ist die Kopplung von elektrischer Erregung und mechanischer Pumparbeit des Herzens. Aus den zeitlichen Merkmalen des EKGs – etwa P-Welle, PQ-/PR-Intervall, QRS-Dauer, ST-Strecke, QT-/QTc-Dauer und T-Welle – lassen sich Übergänge zwischen mechanischen Phasen des Herzzyklus ableiten: Füllung, isovolumetrische Kontraktion, Auswurf (Ejektionszeit) und isovolumetrische Relaxation.

CardioVolumeMetrics nutzt ein physiologisch parametriertes Modell, das diese zeitlichen Marker in Volumina und Flüsse übersetzt:

• Elektromechanische Kopplung: Das Modell bildet ab, wie die elektrische Aktivierung (z. B. QRS-Beginn) mit dem mechanischen Kontraktionsbeginn zusammenhängt (Präejektionsperiode), und wie die Repolarisation (T-Welle) die Relaxation widerspiegelt. Populationsbasierte Priors und individuelle Signatur des EKGs werden kombiniert, um patientenspezifische Verzögerungen zu schätzen.
• Zustandsraum und Hämodynamik: Ein gekoppeltes Zustandsraummodell (Ventrikelvolumen, myokardiale Spannung, arterielle Compliance/Afterload) beschreibt die Druck-Volumen-Dynamik. Die Ejektionszeit (aus den Phase-Längen) und die Form der QT-/T-Repolelemente dienen als Beobachtungen, die – zusammen mit Herzfrequenzvariabilität – Rückschlüsse auf Schlagvolumen und Endvolumina zulassen.
• Personalisierung: Demografische Basisdaten (z. B. Körpergröße, Geschlecht), bekannte strukturelle Parameter (z. B. linksventrikuläre Masse, falls verfügbar) und wiederholte Messungen werden genutzt, um das Modell zu kalibrieren. Ein lernender Schätzer (Bayes-Update/Kalman-artige Filterung) passt die Parameter an Veränderungen von Preload/Afterload, Kontraktilität und Rhythmus an.
• Ergebnisgrößen: Aus Ejektionszeit, geschätzter Kontraktilität und Afterload leitet das Modell das Schlagvolumen SV ab; EDV und ESV folgen aus der zeitlich aufgelösten Volumenkurve; das Herzzeitvolumen ergibt sich aus SV × Herzfrequenz. Trends über mehrere Zyklen erhöhen die Robustheit, Artefakte werden automatisch verworfen.

Wichtig: Das Verfahren arbeitet rein signalbasiert und nutzt die Phasenlängen des EKGs als hochfrequente, kontinuierliche Marker. Es ersetzt keine Echokardiografie, erlaubt aber eine fortlaufende, kosteneffiziente Volumenabschätzung mit hoher zeitlicher Auflösung – auch dort, wo Bildgebung nicht ständig verfügbar ist.

Echtzeit aus vorhandenen EKGs: Nicht-invasiv, kosteneffizient, workflowtauglich

CardioVolumeMetrics wird als Software-Layer auf bestehende EKG-Infrastruktur aufgesetzt:

• Kompatibilität mit Standard-12-Kanal-EKGs und Telemetrie-EKGs
• Verarbeitung der Phasenlängen in nahezu Echtzeit
• Ausgabe klinisch relevanter Kennwerte und Trends (SV, EDV, ESV, HZV) in Dashboards oder direkt im EKG-Monitor
• Keine zusätzlichen Sensoren, kein Katheter, keine verlängerten Untersuchungszeiten

Für Anwenderinnen und Anwender bedeutet das: minimale Schulungsaufwände, schnelle Implementierung, niedrige Betriebskosten und eine Datenbasis, die sich nahtlos in bestehende Entscheidungswege integriert.

Klinik und Praxis: Früherkennung und Post-OP-Nachsorge

In der Versorgungssituation profitieren Sie auf mehreren Ebenen:

• Früherkennung: Subtile Veränderungen von Schlagvolumen, Ejektionszeit und enddiastolischem Volumen können auf eine beginnende systolische oder diastolische Dysfunktion hinweisen – oft, bevor Symptome oder klassische EKG-Veränderungen eindeutig sind. Die kontinuierliche Trendanalyse erleichtert Triage und Priorisierung.
• Therapie- und Titrationsunterstützung: Bei Herzinsuffizienz, koronarer Herzkrankheit oder Hypertonie erlaubt die Echtzeit-Volumetrie eine engmaschige Überwachung unter Therapieanpassungen (z. B. Diuretika, Inotropika, Afterload-Management).
• Postoperative Nachsorge: Nach Klappen- oder Bypass-Operationen unterstützt die Methode die Stabilisierung: Volumentrends zeigen früh, ob sich der linke Ventrikel erholt, ob eine Nachlastproblematik vorliegt oder ob sich Füllungsdrücke verändern. Ambulant erleichtert sie die sichere Entlassung und Nachkontrolle.
• Rhythmusbezogene Einschätzungen: Bei Vorhofflimmern oder Extrasystolie quantifiziert die Schlag-zu-Schlag-Analyse die hämodynamische Konsequenz der Rhythmusstörung, was die Indikationsstellung und Erfolgskontrolle von Interventionen unterstützt.

Die Darstellung erfolgt über klare, klinisch interpretierbare Kurven und Ampelindikatoren. Die Ausgaben sind als Ergänzung zu Echokardiografie und Biomarkern konzipiert und ersetzen nicht die klinische Beurteilung.

Telemedizin und Entscheidungsunterstützung: Daten in den richtigen Händen

CardioVolumeMetrics integriert sich in Ihre digitale Versorgungslandschaft:

• API- und FHIR-Schnittstellen zur Anbindung an KIS/EMR, Telemonitoring-Plattformen und klinische Dashboards
• Ereignisgesteuerte Benachrichtigungen (z. B. Abfall des Schlagvolumens >20 % gegenüber Basislinie, Verkürzung der Ejektionszeit bei steigender Herzfrequenz)
• Automatisierte Trendberichte für Home-Monitoring-Programme, Disease-Management und virtuelle Ambulanzen
• Entscheidungsunterstützung mit konfigurierbaren Schwellenwerten und Kontextinformationen (Medikation, Komorbiditäten)

So werden aus Rohsignalen belastbare Handlungsimpulse, die Ihren Teams helfen, rechtzeitig einzugreifen und Patientinnen und Patienten sicher durch komplexe Krankheitsverläufe zu steuern.

Für Risikopatientinnen/-patienten und Hochrisikopersonal: Überwachung und sichere Performance

Wer ein erhöhtes kardiovaskuläres Risiko trägt – z. B. aufgrund von Vorerkrankungen, Familienanamnese oder Berufsanforderungen – profitiert besonders:

• Kontinuierliche Überwachung: Aus Standard-Telemetrie oder tragbaren EKG-Systemen werden fortlaufend hämodynamische Parameter abgeleitet. Frühwarnsignale zeigen Trends an, bevor klinische Dekompensation eintritt.
• Frühzeitige Warnungen: Das System erkennt Muster, die auf Volumenüberladung, abnehmende Kontraktilität oder kritische Nachlasterhöhung hindeuten, und kann Eskalationspfade anstoßen.
• Performance-Optimierung bei Hochrisikoteams (z. B. Pilotinnen/Piloten): Belastungsprofile lassen sich objektivieren; hydrierungs- und regenerationsbezogene Strategien können datenbasiert angepasst werden – mit Fokus auf Sicherheit. Die Lösung ist für Einsatzleitstellen integrierbar, ohne die Operationsabläufe zu stören.
• Sportmedizinische Nutzung: Bei Athletinnen und Athleten unterstützt die Volumetrie Trainingssteuerung und Rückkehr-zu-Belastung nach kardialen Ereignissen – stets unter ärztlicher Supervision.

Die Datennutzung folgt strengen Datenschutz- und Sicherheitsstandards. Entscheidungen bleiben beim medizinischen Team; die Technologie liefert die relevanten, zeitnahen Messwerte.

Validierung mit kardiologischen Partnern und Datenqualität

Die Entwicklung erfolgte in enger Zusammenarbeit mit kardiologischen Zentren. Der Validierungsansatz umfasst:

• Vergleich mit Referenzverfahren: Gegenüber Echokardiografie, kardialer MRT und – dort wo klinisch indiziert – invasiven Messungen werden Übereinstimmung, Bias und Reproduzierbarkeit quantifiziert.
• Multizentrische Datensätze: Unterschiedliche Populationen (Altersgruppen, Rhythmusformen, Komorbiditäten) sichern Generalisierbarkeit.
• Robustheit in Alltagsbedingungen: Algorithmen zur Bewegungs- und Artefaktunterdrückung erhöhen die Verlässlichkeit auch bei Telemetrienutzung und Ambulatorien.
• Qualitätsmetriken in der Oberfläche: Sichtbare Signalqualitätsindikatoren, Konfidenzintervalle für Schätzwerte und Plausibilitätschecks unterstützen die klinische Interpretation.

Diese Validierungsstrategie stellt sicher, dass die ausgegebenen Volumina klinisch nutzbar sind und transparent mit ihrer Unsicherheit dargestellt werden.

Praktische Implementierung: So gelingt der Einstieg

Die Einführung in Ihrer Einrichtung ist planbar und schrittweise möglich:

• Systemcheck: Kompatibilität Ihrer EKG-Geräte und -Datenformate (z. B. DICOM, HL7, XML) prüfen
• Pilotphase: Definierte Kohorten (z. B. Herzinsuffizienzambulanz, Step-Down-Unit, Post-OP) zur Evaluierung klinischer Wirkung und Workflowintegration
• Schulung: Kurze Trainings für medizinisches Personal zur Interpretation von Volumentrends und Alarmen
• Integration: Anbindung an KIS/EMR, Telemed-Plattformen und Alarmserver; Definition von Eskalationspfaden
• Datenschutz & Compliance: Umsetzung von DSGVO-/Datenschutzanforderungen, Rollen- und Rechtekonzepte, Audit-Trails
• Skalierung: Ausrollung auf weitere Stationen, Praxen oder Einsatzteams; Begleitendes Monitoring der Nutzungs- und Outcome-Kennzahlen

Die Lösung ist modular: Sie können mit einer reinen Monitoring-Ansicht starten und später Entscheidungsunterstützung oder Telemedizinmodule ergänzen.

Grenzen, Kontraindikationen und verantwortungsvoller Einsatz

Wie jede Methode hat auch die EKG-basierte Volumetrie Grenzen:

• Spezifische Situationen (z. B. ausgeprägte Leitungsstörungen, Schrittmacherabhängigkeit, schwere Arrhythmien) können die Zuordnung elektrischer zu mechanischen Phasen erschweren. Das System kennzeichnet solche Fälle mit reduzierter Konfidenz.
• Akute hämodynamische Instabilität erfordert weiterhin unmittelbare klinische Beurteilung und gegebenenfalls invasive Messung.
• Die Technologie ergänzt, ersetzt aber nicht die Echokardiografie, klinische Untersuchung und ärztliche Entscheidungsfindung.

CardioVolumeMetrics ist darauf ausgelegt, sicherheitsbewusst zu unterstützen: transparent, kontextsensitiv und mit klaren Grenzen der Aussagekraft.

Ausblick: Mehr Präzision im Alltag – heute nutzbar

Mit der Ableitung hämodynamischer Volumina aus den Phasenlängen eines Standard-EKGs wird ein bislang kaum genutzter Informationsschatz zugänglich: kontinuierlich, nicht-invasiv und kosteneffizient. Klinik, Praxis und Hochrisiko-Teams erhalten damit eine neue Ebene der Echtzeitdiagnostik für Früherkennung, Post-OP-Nachsorge, Telemonitoring und Performance-Sicherheit. In Kombination mit validierter Datenqualität und einfacher Implementierung entstehen handfeste Vorteile für Versorgungsteams und Patientinnen/Patienten – dort, wo rechtzeitige, gut informierte Entscheidungen den größten Unterschied machen.