Herz-Kreislauf-Erkrankungen verlangen frühzeitige, kontinuierliche und ökonomisch sinnvolle Diagnostik. CardioVolumeMetrics adressiert genau diese Anforderungen, indem aus den Phasenlängen eines Standard-EKGs in Echtzeit zentrale hämodynamische Kenngrößen abgeleitet werden – darunter Schlagvolumen, Herzzeitvolumen, systolische und diastolische Zeitanteile, Surrogatmaße für Kontraktilität und Nachlast. Für Kardiologinnen und Kardiologen sowie interdisziplinäre Versorgungsteams mit Hochrisikopatientinnen und -patienten entsteht damit eine neue Beobachtungsebene: präzise, nicht-invasiv, kosteneffizient und in bestehende Workflows integrierbar.

Methodisches Prinzip: Von elektrischen Phasen zu Volumina

Die Technologie von CardioVolumeMetrics basiert auf der Kopplung zwischen elektrischen und mechanischen Ereignissen des Herzens. Ausgehend von EKG-Phasenlängen werden mechanische Zeitintervalle modelliert und in Volumenflüsse übersetzt:

• Identifikation und Stabilisierung der kardialen Phasen aus dem EKG (z. B. QRS-Dauer, QT-Intervall, RR-Variabilität, segmentierte isovolumetrische Abschnitte).
• Schätzung mechanischer Zeitparameter über ein elektromechanisches Kopplungsmodell, einschließlich Surrogaten für Pre-Ejection Period (PEP) und Left Ventricular Ejection Time (LVET).
• Ableitung des Schlagvolumens (SV) aus der Dauer der Auswurfphase in Kombination mit individuell parametrisierten Modellkomponenten (z. B. Herzgröße, Alters- und Geschlechtsnormen) und adaptiven Lernanteilen, die an Referenzkohorten kalibriert wurden.
• Berechnung des Herzzeitvolumens (CO) als Produkt aus Schlagvolumen und Herzfrequenz sowie weiterführender Indizes (z. B. systolisch/diastolisches Verhältnis, geschätzter peripherer Widerstand als Modellgröße).
• Qualitätssicherung über Signalqualitätsmetriken, Artefakterkennung und Plausibilitätschecks; Ausgabe nur bei ausreichender Datenqualität.

Wesentlich ist: Es handelt sich um modellbasierte, nicht-invasive Schätzungen, die gegen etablierte Referenzen (z. B. Echokardiografie, Thermodilution, nicht-invasive Impedanzmethoden) validiert und schrittweise weiter kalibriert werden. Die resultierenden Trends und Absolutwerte sind auf unmittelbare klinische Entscheidungen ausgerichtet, ohne invasive Risiken und mit nutzbaren Daten in nahezu jeder Praxis- und Klinikumgebung, in der EKGs verfügbar sind.

Echtzeit-Analytik und Evidenzlage

CardioVolumeMetrics liefert Kenngrößen in Echtzeit bzw. Near-Real-Time und ermöglicht damit:

• kontinuierliches Trendmonitoring statt punktueller Momentaufnahmen,
• vorausschauende Alarme (Trendbruch, Rate of Change, Kombination von Parametern),
• kontextsensitives Risikoscoring (z. B. in Verbindung mit Vitalparametern).

Zur Evidenzlage: Interne Validierungsdaten und externe frühe Untersuchungen deuten auf eine enge Übereinstimmung der abgeleiteten Größen mit gängigen Referenzverfahren in typischen klinischen Situationen hin. Die größten Vorteile zeigen sich in der Trendanalyse – also im Erkennen relevanter Veränderungen gegenüber dem individuellen Ausgangswert. Laufende Projekte adressieren:

• Vergleich mit Echokardiografie in Ruhe und unter Belastung,
• Übereinstimmung mit Thermodilution bzw. Pulskonturanalyse auf Intensivstationen,
• Nutzen in Telemonitoring-Programmen zur Rehospitalisationsprävention.

Die Evidenzbasis wird kontinuierlich erweitert; die Technologie ist als Ergänzung zu Standardverfahren konzipiert und soll gezielt deren Lücken schließen (häufigere, risikoarme Messpunkte; unmittelbare Verfügbarkeit).

Klinische Einsatzszenarien mit unmittelbarem Nutzen

• Früherkennung kardialer Dekompensation bei Herzinsuffizienz:
  • Detektion abnehmender Schlagvolumina, verkürzter LVET/verlängerter PEP-Surrogatanteile und ungünstiger systolisch/diastolischer Zeitverhältnisse.
  • Trendbasierte Warnungen vor klinisch manifesten Symptomen, damit Zeitgewinn für medikamentöse Anpassungen und engmaschige Verlaufskontrollen.
• Nachsorge nach Herzoperationen oder interventionellen Eingriffen:
  • Monitoring der hämodynamischen Stabilität in der Frühphase und im ambulanten Verlauf.
  • Unterstützung bei der Volumensteuerung, Nachlastmodulation und Therapiefortschritt-Evaluation.
• Performance-Monitoring bei Athletinnen und Athleten:
  • Objektivierung von Anpassungsprozessen (z. B. Zunahme des Schlagvolumens in Ruhe/unter submaximaler Belastung).
  • Früher Hinweis auf Überlastung oder unzureichende Regeneration über Änderungen der systolisch/diastolischen Zeiten und Herzzeitvolumen-Trends.
• Kontinuierliche Überwachung von Pilotinnen und Piloten sowie weiterem Hochrisikopersonal:
  • Unaufdringliche, nicht-invasive Überwachung mit Fokus auf Stabilität der Kreislaufleistung.
  • Integration in Sicherheitsprotokolle mit klaren, evidenzbasierten Alarmkriterien und minimaler Beeinträchtigung des Arbeitsablaufs.

Fallbeispiele aus der Praxis

• Herzinsuffizienz, ambulantes Telemonitoring:
  • Ausgangslage: 72-jährige Person mit HFrEF, wiederholte Krankenhausaufnahmen.
  • Beobachtung: Über 10 Tage progressive Abnahme des modellierten Schlagvolumens um 12% bei gleichbleibender Herzfrequenz; Verschiebung des systolisch/diastolischen Zeitverhältnisses.
  • Intervention: Frühzeitige Anpassung der Diuretika und engmaschige Kontrolle.
  • Ergebnis: Vermeidung einer geplanten stationären Aufnahme, Stabilisierung der Trends binnen einer Woche.
• Postoperative Nachsorge nach Aortenklappen-OP:
  • Ausgangslage: Entlassung an Tag 7, klinisch stabil, Bedarf an engmaschigem Monitoring.
  • Beobachtung: Kurzfristige Variabilität der Auswurfzeiten mit korrespondierenden Schwankungen des CO.
  • Intervention: Telekonsultation, Anpassung der Nachlast-senkenden Medikation; Empfehlung zur kurzfristigen Re-Evaluation in der Ambulanz.
  • Ergebnis: Beruhigung der Trends, keine Notfallvorstellung.
• Leistungssport, Präventionsfokus:
  • Ausgangslage: 28-jährige Ausdauerathletin in intensiver Vorbereitungsphase.
  • Beobachtung: Anhaltend verkürzte diastolische Füllungszeiten bei hochfrequenten Einheiten; stagnierende SV-Trends.
  • Intervention: Reduktion von Intensitätsspitzen und gezielte Regenerationsfenster.
  • Ergebnis: Erholung der diastolischen Zeitanteile und Anstieg des Schlagvolumens auf Ausgangsniveau, Leistungszuwachs bei gleicher Herzfrequenz.

Hinweis: Fallbeispiele illustrieren typische Entscheidungspfade. Sie ersetzen nicht die individuelle klinische Beurteilung und dienen der Einordnung der Trendinformationen.

Workflow-Integration mit bestehenden EKGs

Die Stärke von CardioVolumeMetrics liegt in der Nutzung vorhandener EKG-Infrastruktur:

• Aufnahme: Standard-12-Kanal-EKGs oder geeignete Langzeit-/Tele-EKGs; Nutzung vorhandener Geräte ohne Hardwaretausch.
• Verarbeitung: On-Premises-Gateway oder sichere Cloud-Verarbeitung; Ergebnisse in Sekunden.
• Darstellung: Integration in EKG-Viewer, klinische Dashboards und EPD/KIS; visuelle Trendkurven, Ampellogik, konfigurierbare Alarme.
• Qualität: Automatisierte Signalprüfung, Lead-Auswahl, Beat-to-Beat-Validierung; Rückmeldung zur Ableitungsqualität für Pflege/Technik.
• Governance: Rollenbasierte Zugriffssteuerung und dokumentierte Entscheidungsunterstützung (Audit-Trail).

Die Einbindung in bestehende Abläufe (z. B. Herzinsuffizienzprogramme, kardiochirurgische Nachsorge, sportmedizinische Sprechstunden) erfordert kein komplett neues Setting, sondern ergänzt etablierte Prozesse um eine hämodynamische Perspektive.

Interoperabilität, Telemonitoring und Datenschutz

• Standards:
  • HL7 v2: Order/Result-Flows zur Befundübermittlung; ADT für Patientenkontext.
  • HL7 FHIR: Repräsentation als Observation-Ressourcen (z. B. Schlagvolumen, Herzzeitvolumen, systolisch/diastolische Zeiten), verknüpft mit Device/DeviceMetric, Patient und DiagnosticReport; Subscription für Event-basierte Alarme.
  • Terminologien: Zuordnung zu etablierten Codesystemen (z. B. LOINC/SNOMED), sofern verfügbar; eindeutige Einheiten und Profilierung für saubere EHR-Integration.
• Telemonitoring:
  • Sichere Datenübertragung aus Heim- oder Arbeitsumgebung (VPN/TLS, Zertifikatsmanagement).
  • Edge-Processing bei limitierten Bandbreiten; Synchronisation bei Verbindung.
  • Interdisziplinäre Teleboards zur Befundbesprechung; strukturierte Befundtexte und Visualisierungen.
• Datenschutz/Sicherheit:
  • DSGVO-konforme Verarbeitung mit Privacy by Design (Datenminimierung, Pseudonymisierung).
  • Mandantenfähigkeit, rollenbasierte Zugriffe, Protokollierung und regelmäßige Penetrationstests.
  • Optionen für reine On-Premises-Betriebe oder zertifizierte Cloud-Setups; standardisierte Einwilligungsprozesse.

Ökonomie und Implementierung: Ressourcen zielgerichtet einsetzen

• Kosten- und Ressourcenvorteile:
  • Nutzung vorhandener EKG-Geräte senkt Investitionsbarrieren.
  • Nicht-invasiv, wiederholbar, ohne Verbrauchsmaterialien und ohne Labor-/Katheterkapazitäten zu beanspruchen.
  • Höhere Messfrequenz ermöglicht frühere Interventionen und potenzielle Reduktion ungeplanter Aufnahmen.
  • Entlastung von Arzt- und Pflegezeit durch automatisierte Trends statt ad-hoc Mehrfachmessungen.
• Beispielhafte Wirtschaftlichkeitsbetrachtung:
  • Szenario Herzinsuffizienzprogramm: Wenn trendbasierte Anpassungen selbst einen kleinen Anteil an Rehospitalisationen vermeiden, übersteigen die eingesparten Fallkosten in der Regel die laufenden Lizenz-/Betriebskosten deutlich.
  • Ambulanter Bereich: Zusatzerlös durch strukturierte Verlaufskontrollen; bessere Auslastung von Telekapazitäten.
• Implementierungsfahrplan:
  • Phase 1: Technische Anbindung (HL7/FHIR), Datenschutz-Freigaben, Basisschulung (ca. 2–4 Wochen).
  • Phase 2: Pilotkohorte mit klaren Einschlusskriterien (z. B. HFrEF NYHA II–III, post-OP bis Woche 6); Definition von Alarmregeln und Eskalationspfaden.
  • Phase 3: Skalierung und Feintuning (KPIs: Alarm-zu-Action-Rate, Rehospitalisierungen, Zeit bis Therapieanpassung, Patientenzufriedenheit).
  • Kontinuierliche Qualitätssicherung: Review der Alarme, Abgleich mit klinischen Endpunkten, Updates der Algorithmen.

Grenzen, Sicherheit und Ausblick

• Anwendungsgrenzen:
  • Arrhythmien (z. B. Vorhofflimmern) und Schenkelblöcke können die Phasenanalyse erschweren; die Software zeigt in solchen Fällen Qualitätsindikatoren und empfiehlt ggf. ergänzende Verfahren.
  • Starke Artefakte, schlechte Ableitungsqualität oder elektromagnetische Störungen limitieren die Verlässlichkeit; korrekte Anlage bleibt essenziell.
  • Die Methode ergänzt, ersetzt aber nicht in allen Situationen Echokardiografie, hämodynamische Kathetermessungen oder Intensivmonitoring.
• Klinische Sicherheit:
  • Transparente Plausibilitätsgrenzen, konservative Alarmlogik mit Fokus auf Trends, Möglichkeit der manuellen Bestätigung.
  • Dokumentierte Limitierungen in den Befunden; klare Kommunikation, dass Entscheidungen stets in den klinischen Kontext gehören.
• Ausblick:
  • Erweiterung der Modelle um populationsspezifische Parameter (z. B. Pädiatrie, bestimmte Kardiomyopathien).
  • Kombination mit Wearable-EKGs für langfristige, alltagsnahe Verlaufsdaten.
  • Vertiefte Evidenz durch multizentrische Studien, gesundheitsökonomische Analysen und Outcome-Research.
  • Interaktive Decision-Support-Module, die hämodynamische Trends mit Medikation, Labor und Symptomen verknüpfen.

Fazit für Versorgungsteams: CardioVolumeMetrics eröffnet den direkten Zugang zu hämodynamischen Informationen aus einem ohnehin allgegenwärtigen Signal – dem EKG. Für Frühdiagnostik, Nachsorge, Performance-Monitoring und die kontinuierliche Überwachung von Hochrisikopersonal entsteht damit ein valides, effizientes und skalierbares Instrument, das klinische Entscheidungen fundiert und Ressourcen schont.