Die Integration hämodynamischer Kenngrößen in den klinischen Alltag scheitert häufig an Invasivität, Kosten und begrenzter Verfügbarkeit. Gleichzeitig ist das 12-Kanal-EKG eines der weltweit am häufigsten verfügbaren diagnostischen Verfahren. Die phasenbasierte Methodik von CardioVolumeMetrics schlägt hier die Brücke: Aus Standard-EKGs werden die für die Therapieplanung entscheidenden Volumina und Flüsse abgeleitet – Schlagvolumen (SV), enddiastolisches Volumen (EDV), endsystolisches Volumen (ESV) und Herzzeitvolumen (HZV) – in Echtzeit, nicht-invasiv und ohne zusätzliche Hardware. Für Sie als Kardiologin/Kardiologe bedeutet das: häufige, lückenlose Trendanalysen statt punktueller Messungen, eine engere Kopplung von Diagnose und Entscheidung sowie ein hohes Maß an Kosteneffizienz durch Nutzung vorhandener Infrastruktur.

Das phasenbasierte Modell: Von EKG-Phasen zu Volumina

Die Methode beruht auf einem elektromechanischen Abbild des Herzzyklus. Herz­elektrik (EKG) und Herzmechanik (Druck-/Volumenänderungen) sind über stabile zeitliche Beziehungen verknüpft. Das Modell nutzt diese Kopplung:

• Eingangsdaten: RR-Intervall, PQ-/PR-Intervall, QRS-Dauer, QT/QTc sowie beat-to-beat abgeleitete Phasenlängen (u. a. isovolumetrische Kontraktion, Ejektionszeit, isovolumetrische Relaxation, Füllungszeit). Die R-Zacke dient in der Regel als zeitlicher Anker.
• Elektromechanische Abbildung: Über einen validierten Zusammenhang zwischen elektrischen und mechanischen Phasen werden Öffnungs- und Schließzeitpunkte der Atrioventrikulär- und Semilunarklappen geschätzt und damit die zeitliche Struktur des Schlagzyklus rekonstruiert.
• Hämodynamische Modellierung: Ein zeitvariantes Elastanzmodell des Ventrikels (ESPVR/EDPVR) wird mit einem Windkessel-artigen Nachlastmodell gekoppelt. Daraus ergibt sich der beat-to-beat-Verlauf von Druck und Volumen.
• Personalisierung: Alter, Körpergröße/-gewicht, Geschlecht, Blutdruck (falls verfügbar) und Rhythmusmerkmale fließen als Kovariaten ein. Eine initiale Kalibrierung auf Basis weniger Referenzwerte (z. B. nicht-invasiver Blutdruck) verfeinert die Schätzungen.
• Ausgänge: EDV und ESV je Schlag, daraus SV und EF; Aggregation zu HZV und Ableitung von Trends (z. B. Preload-/Afterload-Sensitivität, Kontraktilitätsindikatoren).

Die Berechnung erfolgt in Echtzeit und liefert sowohl Einzelwertdiagnostik als auch robuste Trends, die für klinische Entscheidungen oft aussagekräftiger sind als absolute Einzelmessungen.

Datenqualität und Voraussetzungen

Für valide Ergebnisse sind standardisierte Rahmenbedingungen wichtig:

• EKG-Qualität: 12-Kanal-EKG oder kontinuierliches Monitoring mit ausreichender Abtastrate (typisch ≥ 250 Hz), stabile Elektrodenlage, minimierte Artefakte.
• Rhythmus: Sinusrhythmus ideal; bei Vorhofflimmern oder häufiger Ektopie ist die Trendanalyse meist weiterhin möglich, während Einzelwerte mit Vorsicht zu interpretieren sind. Das Modell berücksichtigt Rhythmusvariabilität und kann bei ausreichender Datenlänge robuste Mittelwerte liefern.
• Zusatzparameter: Nicht-invasiver Blutdruck verbessert die Personalisierung. Fehlen BP-Daten, werden populationsbasierte Priors genutzt; der Algorithmus passt sich über Trendverhalten an.
• Kontraindikationen/Limitierungen: Extreme Leitungsstörungen, Schrittmacher mit untypischer AV-Synchronisation, komplexe Klappenvitien oder LVADs können die Abbildbarkeit mechanischer Phasen einschränken. In diesen Fällen empfiehlt sich ein verstärkter Validierungsmodus (siehe unten).

Schritt-für-Schritt-Implementierung im Klinikalltag

1) Bestandsaufnahme und Zieldefinition

• Einsatzorte festlegen: Kardiologie, Herzchirurgie, Notaufnahme, Intensivstation, Sportmedizin.
• Klinische Ziele priorisieren: z. B. Frühwarnsystem bei Hochrisikopatient:innen, Nachsorgepfade, ED-Triage.

2) Integration in Geräte und IT

• EKG-Anbindung: Nutzung bestehender EKG-Karren, Telemetrie oder Monitore; Signalzugriff via standardisierte Formate (z. B. SCP-ECG, DICOM-Waveform) oder herstellerspezifische Schnittstellen.
• Datenfluss: Ergebnisse als HL7 v2 (ORU) oder FHIR Observation in das KIS/EMR einspeisen; Mapping auf etablierte Codes (z. B. LOINC für EKG-Parameter).
• Bereitstellung: On-Premises-Edge (z. B. im Telemetrie-Server) für Latenzfreiheit oder sichere Cloud-Verarbeitung mit Rückkanal ins EMR.

3) Workflow-Gestaltung

• Trigger definieren: automatische Analyse bei EKG-Aufnahme, kontinuierlich im Monitoring, oder zeitgesteuert (z. B. alle 5 Minuten).
• Visualisierung: Ampelsignale und Trendkurven für SV/EDV/ESV/HZV; Vergleich zu individuellen Baselines; Ereignisprotokoll (Medikation, Lagern, Flüssigkeit).
• Entscheidungsunterstützung: Schwellenwerte, die eine Prüfaufforderung, ärztliche Rückmeldung oder Zusatzdiagnostik anstoßen.

4) Schulung und Change Management

• Kurzmodule für Pflege, Ärzt:innen, Medizintechnik: Interpretation, Fallbeispiele, Grenzen.
• SOPs und Entscheidungsbäume einführen (z. B. „HZV-Abfall >20% über 15 Minuten → klinische Re-Evaluation“).
• Superuser-Netzwerk für erste Wochen etablieren.

5) Qualitätssicherung und Governance

• Signalqualitätsmonitore, automatische Artefakterkennung.
• Audit-Trails, Datenschutz (Rollenrechte, Pseudonymisierung), Cybersecurity-Prüfung.
• KPI-Set: Nutzungsraten, Zeit bis zur Intervention, Zusatzdiagnostik, Verweildauer, 30-Tage-Rehospitalisierung.

6) Skalierung

• Nach erfolgreichem Piloten Rollout auf weitere Stationen; Einbindung in Telemedizin/Häusliche Nachsorge, sofern Monitoring vorhanden.

Validierung: Echo- und Katheter-Referenzen

Für die klinische Akzeptanz ist eine transparente Validierung zentral. Empfohlene Vorgehensweise:

• Referenzmethoden

  • Echokardiographie: EDV/ESV (Simpson biplan), SV/EF, LVOT-Doppler für SV/HZV-Trending, Stress-/Belastungsprotokolle für dynamische Tests.
  • Invasiv: Rechtsherzkatheter (thermodilution/Fick) und – wo verfügbar – linksventrikuläre Druck-Volumen-Analysen im OP/Labor.

• Studiendesign

  • Prospektive Messungen mit zeitlicher Kopplung (gleichzeitige EKG-Analyse und Echo/Katheter).
  • Vergleich über mehrere Lastzustände: Volumenchallenge, vasoaktive Therapie, Lagerungswechsel, frühe Mobilisation.
  • Statistische Auswertung: Bland-Altman für Übereinstimmung, Korrelation, Fehlergrenzen; Trending-Fähigkeit (Concordance Rate, Polar Plot).

• Praxisvalidierung

  • Stationäre Routine: Abgleich bei Aufnahme, vor Entlassung und in der Visitenroutine.
  • Subgruppenanalyse: Rhythmusstörungen, HFrEF/HFpEF, postoperativ, Klappenerkrankungen.
  • Dokumentation von Abweichungen und Ursachenanalyse (Signalqualität, Rhythmus, Modellsensitivität).

Das Ziel ist, eine verlässliche Aussagekraft im klinischen Kontext zu belegen und die Grenzen der Methode klar zu definieren.

Klinische Use-Cases für Kardiolog:innen

1) Früherkennung bei Hochrisikopatient:innen

• Wer: Patient:innen mit bekannter KHK, Herzinsuffizienz, Klappenvitien, onkologische Patient:innen unter kardiotoxischer Therapie.
• Nutzen: Beat-to-beat-Trends von SV/HZV und EDV zeigen sich oft früher als Änderungen in Vitalparametern. Ein schleichender Preload-Verlust, beginnende Dekompensation oder negative Inotropie werden frühzeitig sichtbar.
• Praxis: Baseline während stabiler Phase erfassen; automatische Trendüberwachung mit Schwellenwerten; bei Abweichung gezielte Diagnostik/Intervention (Flüssigkeitsmanagement, Medikamentenadaption).

2) Nachsorge nach Herzoperationen

• Wer: CABG, Klappenchirurgie, LV-Remodeling, TAVI-Patient:innen im Post-OP-/Reha-Verlauf.
• Nutzen: Nicht-invasive Volumetrie ergänzt die klinische Visite, reduziert Bedarf an häufigen Echo-Kontrollen und unterstützt die Feinsteuerung von Diuretika/Inotropika.
• Praxis: Tägliche oder kontinuierliche Messungen; Dokumentation von SV/EDV/ESV-Trends; Alarmierung bei Abweichungen von der erwarteten Erholungskurve.

3) Triage in der Notaufnahme

• Wer: Dyspnoe, Brustschmerz, Sepsisverdacht, Synkope.
• Nutzen: Rasche hemodynamische Einordnung (z. B. niedrige SV bei relativ stabilem Pulsdruck als Hinweis auf Preload-/Pump-Problem) unterstützt die Priorisierung und die frühe Therapieentscheidung.
• Praxis: EKG-gestützte Schnellmessung beim Triage-EKG; automatische Befundübernahme ins Notaufnahmesystem; Follow-up im Verlauf der ersten Stunden zur Beurteilung des Therapieansprechens.

4) Leistungsbezogene Überwachung von Sportler:innen und Pilot:innen

• Wer: Leistungssport, Berufsfliegerei, Hochrisikopersonal.
• Nutzen: Longitudinale Trends (Ruhe/Belastung/Erholung) geben Einblick in Kontraktilität, Preload-Status und autonome Balance. Früherkennung von Überlastung oder inadäquater Erholung.
• Praxis: Standardisierte Protokolle (orthostatische Tests, submaximale Belastung); Vergleich mit individuellen Referenzprofilen; Hinweise zur Trainings- oder Einsatzsteuerung in Zusammenarbeit mit Teamärzt:innen/Flugmediziner:innen.

In allen Use-Cases gilt: Die Methode ergänzt bestehende Diagnostik und ersetzt sie nicht. Ihr Mehrwert liegt in der Frequenz, Geschwindigkeit und Kosteneffizienz der hemodynamischen Information.

Kosteneffizienz, Trends und Entscheidungsunterstützung

• Nutzung vorhandener EKGs: Keine zusätzlichen Katheter, keine Einwegmaterialien, keine längeren Slots im Echo-Labor. Die Kosten pro Messung sinken deutlich, während die Messfrequenz steigt.
• Echtzeit-Trendanalyse: Statt isolierter Einzelwerte erhalten Sie glättete Verläufe, die Therapieeffekte sichtbar machen und Fehlschlüsse durch Momentaufnahmen vermeiden.
• Entscheidungsunterstützung:
  • Schwellenwertbasierte Hinweise („HZV-Abfall > X%“, „Anstieg EDV trotz Diurese“).
  • Ereignisverknüpfung (Medikation, Flüssigkeiten, Lagerung, Mobilisation).
  • Eskalationspfade (z. B. Empfehlung für Echo/Katheter bei persistierender Abweichung).
• Outcome-Potenzial: Schnellere Interventionen, weniger unnötige Diagnostik, optimierte Ressourcennutzung und potenziell verkürzte Aufenthaltsdauer – insbesondere bei standardisierten Pfaden (Herzinsuffizienz, Post-OP, ED).

Grenzen, Sicherheit und gute Praxis

• Interpretationskontext: Werte stets im klinischen Gesamtbild beurteilen; bei Diskrepanz zwischen Trend und Klinik Verifikation anstreben.
• Rhythmus-/Leitungsbesonderheiten: Atypische AV-Synchronisation, häufige Ektopie oder Schrittmacher erfordern verstärkte Trendfokussierung und ggf. ergänzende Referenzmessungen.
• Algorithmische Transparenz: Versionierung, Changelogs und Zugriff auf Qualitätsindikatoren (Signalqualität, Konfidenz) unterstützen die sichere Anwendung.
• Datenschutz & IT-Sicherheit: Rollenbasierte Zugriffe, Verschlüsselung, Protokollierung; Einhaltung lokaler regulatorischer Vorgaben.
• Kontinuierliche Kalibrierung: Regelmäßiger Abgleich mit Echo-/BP-Werten erhöht die Robustheit, insbesondere bei relevanten Therapie- oder Zustandswechseln.

Fazit und nächste Schritte

Echtzeit-Hämodynamik aus dem EKG erweitert Ihre kardiologische Entscheidungsbasis um eine schnell verfügbare, nicht-invasive und kosteneffiziente Dimension. Das phasenbasierte Modell von CardioVolumeMetrics erschließt aus vorhandenen EKGs EDV, ESV, SV und HZV – beat-to-beat und trendbasiert. Mit einer klaren Implementierungsroadmap, kliniknaher Validierung gegen Echo/Katheter und gezielten Use-Cases lassen sich Nutzen und Sicherheit rasch belegen.

Empfohlenes Vorgehen:

• Pilot in einem definierten Setting (z. B. Herzinsuffizienzstation oder Post-OP).
• Validierungsprotokoll mit referenzierten Vergleichsmessungen.
• Schulung, SOPs, Entscheidungsbäume und KPI-Tracking.
• Skalierung auf Notaufnahme und Telemetrie nach erfolgreicher Einführung.

So schaffen Sie die Grundlage für praxistaugliche Entscheidungsunterstützung, die klinische Qualität stärkt und Ressourcen schont – im Sinne Ihrer Patient:innen und Teams.