Hämodynamische Informationen in Echtzeit sind für Prävention, Diagnostik und Therapie von Herz‑Kreislauf-Erkrankungen entscheidend. Bislang waren präzise Volumina und Parameter wie Schlagvolumen, Ejektionsfraktion oder Herzzeitvolumen meist bildgebenden oder invasiven Verfahren vorbehalten. CardioVolumeMetrics schließt diese Lücke, indem es aus den Phasenlängen eines Standard‑EKGs auf die Volumina des Herzens über den gesamten Zyklus und auf klinisch relevante Hämodynamik‑Parameter schließt – nicht‑invasiv, wirtschaftlich und ohne zusätzliche Sensorik. Für medizinische Fachkräfte und Personen mit erhöhtem Risiko bedeutet das: engmaschige, modellgestützte Einblicke in die kardiale Funktion auf Schlag‑für‑Schlag‑Basis, direkt aus vorhandenen EKG‑Daten.

Mathematisches Prinzip: Von Phasenlängen zu Volumina

Die Methode nutzt die zeitlichen Verläufe und Phasenlängen des Herzzyklus, die im EKG sichtbar werden (z. B. P‑Welle, PQ‑Intervall, QRS‑Dauer, QT‑Intervall, RR‑Abstand). Ein modellgestützter Algorithmus ordnet diese elektrophysiologischen Zeitmarken den mechanischen Phasen des Herzzyklus zu:

• isovolumetrische Kontraktion
• Auswurfphase (Ejektionsphase)
• isovolumetrische Relaxation
• schnelle Füllung, Diastase, späte Füllung (atrialer Kick)

Auf dieser Basis rekonstruiert CardioVolumeMetrics die zeitvariierende Elastanz des linken Ventrikels und leitet daraus enddiastolisches und endsystolisches Volumen sowie Zwischenvolumina ab. Das Verfahren berücksichtigt interindividuelle Unterschiede durch patientenspezifische Modellparameter (z. B. Herzfrequenz, elektromechanische Kopplung, Körpermaße) und passt sich dynamisch an Rhythmus‑ und Belastungsänderungen an. Ergebnis ist eine kontinuierliche, schlagweise Aktualisierung von Volumina und abgeleiteten Größen – in Ruhe, unter Belastung oder im Verlauf einer Therapie.

Wesentliche Vorteile:

• Nutzung bestehender 12‑Kanal‑Ruhe‑EKGs und belastungsbezogener EKG‑Signale
• Echtzeit‑Berechnung ohne zusätzliche Hardware
• Modellbasierte Robustheit gegenüber moderatem Rauschen und Frequenzschwankungen

Welche Parameter werden in Echtzeit bereitgestellt

CardioVolumeMetrics stellt ein Set an klinisch relevanten Kenngrößen bereit, die für Screening, Verlaufskontrolle und Leistungssteuerung genutzt werden können:

• Volumetrie
  • enddiastolisches Volumen (EDV)
  • endsystolisches Volumen (ESV)
  • schlagweise Volumen‑Zeit‑Kurve über den gesamten Herzzyklus
• Pumpfunktion
  • Schlagvolumen (SV) und Herzzeitvolumen (HZV)
  • Ejektionsfraktion (EF)
  • systolische und diastolische Zeitanteile, Ejektionsdauer
• Dynamische Indizes
  • Kontraktilitäts‑ und Relaxationsmarker aus Timing‑Verhältnissen
  • myokardiale Leistungsindizes (z. B. Kombinationen isovolumetrischer Phasen)
  • Beat‑to‑Beat‑Variabilität der Volumina

Alle Parameter sind trendfähig, lassen sich mit klinischen Ereignissen (Medikationsänderungen, Belastungstests, postoperativen Phasen) korrelieren und unterstützen rasche Entscheidungen im Klinik‑ und Praxisalltag.

Anforderungen an Datenqualität und Messprotokoll

Die Güte der Ergebnisse hängt von der Signalqualität und einem konsistenten Messablauf ab. Bewährt haben sich:

• EKG‑Ableitung und Technik
  • korrekte Elektrodenplatzierung (Standard 12‑Kanal; häufig hohe Signalqualität in II, V5)
  • ausreichend hohe Abtastrate und Auflösung (typisch 250–500 Hz; Klinikstandard genügt)
  • stabile Ableitungsimpedanzen; Vermeidung von Bewegungsartefakten und Baseline‑Drift
• Messumgebung
  • kurze Ruhephase vor Aufzeichnung; bei Belastung standardisierte Protokolle
  • Dokumentation von Atmung, Körperlage, Medikation und akuten Symptomen
• Signalvorverarbeitung
  • automatisches Artefakt‑ und Ausreißer‑Handling (z. B. Extrasystolen ausblenden)
  • Rhythmusklassifikation zur zuverlässigen Zuordnung der Phasenlängen

Besondere Aufmerksamkeit erfordern Konstellationen wie Vorhofflimmern, Schenkelblöcke, Schrittmachersignale oder ausgeprägte ST‑Streckendynamik – hier kann die Modellunsicherheit steigen. Die Software weist in solchen Fällen auf begrenzte Verlässlichkeit hin und empfiehlt trendbasierte statt absolutwert‑basierte Interpretation.

Früherkennung kardialer Veränderungen

Für Personen mit erhöhtem Risiko (z. B. Hypertonie, Diabetes, familiäre Belastung) und für ärztliche Teams in Präventionsprogrammen bietet die EKG‑basierte Volumetrie mehrere Vorteile:

• subtile Veränderungen erkennen, bevor Symptome auftreten, etwa fallende Ejektionsfraktion, sinkendes Schlagvolumen oder verlängerte isovolumetrische Phasen
• Therapieeffekte zeitnah beurteilen (z. B. nach Einleitung oder Anpassung von Herzinsuffizienz‑Medikamenten)
• differenziertere Einordnung von Ruhe‑EKG‑Befunden durch die mechanische Dimension: nicht nur „ob“ elektrische Veränderungen vorliegen, sondern „wie“ sie sich hämodynamisch auswirken

Die Trendanalyse über Tage bis Monate unterstützt Shared Decision‑Making: Zeigt sich eine kontinuierliche Verschlechterung relevanter Indizes, kann frühzeitig eine vertiefende Diagnostik (z. B. Echokardiographie) oder therapeutische Anpassung veranlasst werden.

Nachsorge nach Herzoperationen

In der postoperativen Phase nach Bypass‑Operationen, Klappeneingriffen oder Myokardinterventionen ist eine engmaschige, nicht‑invasive Überwachung der Hämodynamik besonders wertvoll:

• unmittelbare Verläufe sichtbar machen: Erholung der Auswurfleistung, Normalisierung der Füllungsphasen
• Schlag‑für‑Schlag‑Bewertung bei Rhythmuswechseln, Flüssigkeitsmanagement oder Inotropika‑Anpassungen
• auf Station und im ambulanten Follow‑up nutzbar – ohne zusätzliche Untersuchungen oder Gerätepools

CardioVolumeMetrics kann helfen, Rehospitalisierungen zu vermeiden, indem es klinische Teams auf relevante Trends hinweist und so die Nachsorge strukturiert und vorausschauend gestaltet.

Leistungssteuerung im Sport und Monitoring von Hochrisikopersonal

Bei Leistungssportlerinnen und ‑sportlern sowie in sicherheitskritischen Berufen (z. B. Pilotinnen und Piloten) zählt präzises, belastungsnahes Monitoring:

• Trainingssteuerung
  • objektive Belastungs‑/Erholungssteuerung über SV‑ und EF‑Trends
  • Erkennung maladaptiver Muster (z. B. unzureichende diastolische Füllung unter Intensivlast)
  • Vergleich von Ruhe‑ und Belastungsparametern ohne zusätzliche Sensorik
• Hochrisikopersonal
  • regelmäßiges, ressourcenschonendes Screening mit bestehenden EKG‑Routinen
  • Erkennung früher Funktionsveränderungen trotz normaler Ruhe‑EKGs
  • klare Trendberichte und Schwellenwerte, die in arbeitsmedizinische Protokolle integrierbar sind

Die Möglichkeit, dieselbe EKG‑Infrastruktur für klinische und leistungsphysiologische Fragestellungen zu nutzen, reduziert Komplexität und erhöht die Akzeptanz im Alltag.

Integration in Ihren Workflow und Ihre IT‑Landschaft

Die Lösung fügt sich ohne Medienbrüche in bestehende Prozesse ein:

• Hardware
  • Nutzung Ihrer vorhandenen EKG‑Geräte; keine Zusatzsensoren erforderlich
  • Einsatz in Ruhe‑ und Belastungsumgebungen, stationär wie ambulant
• Software und Datenfluss
  • Import aus Standardformaten, Export von Berichten und Trends in DICOM‑/HL7‑/FHIR‑Workflows
  • API‑basierte Einbindung in Praxis‑/Kliniksysteme und Cardio‑IT
  • Echtzeit‑Visualisierung am Gerät oder im Dashboard, inkl. Beat‑to‑Beat‑Kurven und Trendansichten
• Datenschutz und Governance
  • rollenbasierte Zugriffe, Protokollierung, Einhaltung geltender Datenschutzvorgaben
  • flexible Bereitstellung on‑premises oder in zertifizierten Cloud‑Umgebungen

Die Bedienoberfläche ist auf schnelle Entscheidungen ausgelegt: klare Parameterkacheln, Ampel‑Logik für Trends, kontextbezogene Hinweise bei eingeschränkter Signalqualität.

Interpretation und Grenzen

Die EKG‑basierte Volumetrie liefert modellgestützte, kontinuierliche Schätzwerte. Für die klinische Anwendung empfehlen sich:

• Kontextualisierung
  • Parameter stets im Zusammenspiel mit Anamnese, Symptomen und Begleitbefunden beurteilen
  • Veränderungen über die Zeit höher gewichten als Einzelmessungen
• Plausibilitätsprüfung
  • Abgleich mit bekannten Referenzbereichen und – wenn verfügbar – Vergleich mit Echokardiographie oder Blutdruckdaten
  • Beachtung von Einflussfaktoren (Rhythmusstörungen, Leitungsstörungen, medikamentöse Effekte)
• Einsatzszenarien
  • hervorragende Eignung für Screening, Verlauf, Therapie‑Titration und Belastungstests
  • bei komplexen Fragestellungen weiterhin Ergänzung durch bildgebende Verfahren oder invasive Messungen

Das System weist auf Situationen hin, in denen die Unsicherheit steigt, und unterstützt Sie mit Interpretationshinweisen, ohne die klinische Entscheidung zu ersetzen.

Ökonomische und organisatorische Vorteile

Da CardioVolumeMetrics auf vorhandener EKG‑Technik aufsetzt, entstehen unmittelbar nutzbare Effizienzgewinne:

• Kostenreduktion
  • keine zusätzliche Messhardware oder Verbrauchsmaterialien
  • gezieltere Einsteuerung weiterführender Diagnostik statt Routine‑„Overuse“
• Zeitgewinn
  • automatisierte Analyse in Echtzeit; Berichte ohne Medienbrüche
  • weniger Koordinationsaufwand zwischen Funktionsdiagnostik und Station/Praxis
• Ressourcenschonung
  • nicht‑invasives, für Patientinnen und Patienten niedrigschwelliges Monitoring
  • bessere Auslastung vorhandener EKG‑Kapazitäten

Für Einrichtungen mit hoher Patientenzahl, postoperative Nachsorgeprogramme oder arbeitsmedizinische Screening‑Routinen lassen sich so Qualität und Wirtschaftlichkeit zusammenführen: Sie erhalten engmaschige, klinisch relevante Hämodynamik‑Informationen dort, wo ohnehin EKGs aufgezeichnet werden – und können früher, zielgerichteter und kosteneffizienter handeln.