Die kardiovaskuläre Diagnostik steht vor einer doppelten Herausforderung: Sie soll früher als bisher funktionelle Veränderungen erkennen und zugleich kosteneffizient, niedrigschwellig und breit verfügbar sein. Klassische Verfahren wie Echokardiografie, Kardio-MRT oder invasive Messungen liefern präzise Volumina und Drücke, sind jedoch personal- und ressourcenintensiv und oft nicht unmittelbar verfügbar. CardioVolumeMetrics setzt hier an: Durch ein neuartiges mathematisches Modell werden aus den Phasenlängen des EKGs (P‑QRS‑T) präzise hämodynamische Kenngrößen hergeleitet – nicht-invasiv, in Echtzeit und mit vorhandener EKG-Infrastruktur. So wird das EKG von einem rein elektrischen Monitoringwerkzeug zu einem Fenster in die Volumendynamik des Herzens.

Von P‑QRS‑T zu Volumina: das Modell in Kürze

Der Ansatz beruht auf etablierten physiologischen Zusammenhängen zwischen elektrischen Phasen, Füllungs- und Auswurfzeit sowie myokardialer Kontraktionsdynamik:

• P‑Welle und PQ‑Intervall repräsentieren die atriale Depolarisation und die atrioventrikuläre Überleitung – sie bestimmen die zeitliche Kopplung zwischen Vorhof- und Ventrikelfüllung.
• Die QRS‑Dauer markiert die ventrikuläre Depolarisation, die der mechanischen Anspannung vorausgeht und die Kontraktionshomogenität beeinflusst.
• Das QT‑Intervall korreliert mit der elektrischen Systole und erlaubt, in Verbindung mit Herzfrequenz und elektromechanischer Verzögerung, Rückschlüsse auf die effektive Auswurfzeit.

CardioVolumeMetrics nutzt diese Phasenlängen, ergänzt um Herzfrequenz, Rhythmusmerkmale und Signalgüte, als Eingang in ein modellbasiertes System. Dieses verknüpft:

1) patientenspezifische Baseline-Parameter (z. B. Alter, Körpermaße, vorhandene Blutdruckinformationen, sofern verfügbar),
2) dynamische, schlag-zu-schlag variierende Zeitmerkmale aus dem EKG, und
3) validierte hämodynamische Beziehungen zwischen Füllungszeit, Vor-/Nachlast und Kontraktionskraft.

Aus dieser Fusion werden Schlagvolumen (SV), end-diastolisches Volumen (EDV), end-systolisches Volumen (ESV) und Auswurffraktion (EF) geschätzt – kontinuierlich, trendfähig und ohne zusätzliche Hardware. Ein integrierter Qualitäts- und Plausibilitätscheck bewertet jedes Herzschlagsegment; nur bei ausreichender Signalqualität werden Werte ausgegeben oder in Trends übernommen. So entsteht eine Echtzeitansicht auf die Volumendynamik, die traditionelle EKGs um eine funktionelle Dimension erweitert.

Wesentlich dabei: Die Methode nutzt vorhandene EKG-Geräte und -Daten. Ob Ruhe-EKG, Telemetrie oder Monitoring – die Algorithmen lassen sich in bestehende Abläufe einbinden, ohne die etablierte Infrastruktur zu verändern.

Welche Kenngrößen stehen zur Verfügung – und was bedeuten sie klinisch?

• Schlagvolumen (SV): Blutmenge pro Herzschlag. Beat-to-Beat-Verläufe machen Volumen- oder Kontraktilitätsänderungen unmittelbar sichtbar, etwa unter Flüssigkeitstherapie oder bei Belastung.
• End-diastolisches Volumen (EDV): Füllungszustand vor der Kontraktion. Sensibel für Veränderungen der Vorlast und Relaxation; relevant bei diastolischer Dysfunktion.
• End-systolisches Volumen (ESV): Restvolumen nach der Auswurfphase. Steigt bei eingeschränkter Kontraktilität und erhöhter Nachlast.
• Auswurffraktion (EF): Verhältnis von SV zu EDV. Ein bewährter, leicht interpretierbarer Parameter, jetzt in Echtzeit trendorientiert verfügbar.

Im klinischen Alltag erlauben diese Größen:

• eine frühzeitige Erkennung subklinischer Funktionsverschiebungen (z. B. zunehmendes ESV bei noch normaler EF),
• die differenzierte Beurteilung von Therapieeffekten in Echtzeit (z. B. Reaktion auf Vasodilatatoren, Diuretika oder Positivinotrope),
• das kontinuierliche Monitoring im Verlauf – von der Normalbelastung bis zur Hochstresssituation.

Workflows für medizinische Fachkräfte: von der Früherkennung bis zur Entscheidungsunterstützung

CardioVolumeMetrics ist darauf ausgelegt, sich nahtlos in bestehende Prozesse zu integrieren und klinische Entscheidungen zu unterstützen – nicht zu ersetzen. Mögliche Workflows:

• Screening und Frühidentifikation

  • Indikation: Patientinnen und Patienten mit Risikoprofil (Hypertonie, Diabetes, familiäre Kardiomyopathie, Chemotherapie).
  • Ablauf: 10–15 Minuten Ruhe-EKG mit integrierter Hämodynamikanalyse; Trendvergleich mit Vorwerten.
  • Nutzen: Detektion subklinischer Verschiebungen (z. B. schleichende EDV‑Zunahme, abnehmendes SV bei Belastung) noch vor symptomatischen Phasen.

• Nachsorge nach Herzoperationen und Interventionen

  • Indikation: Postoperative Überwachung nach Bypass, Klappeneingriffen, TAVI oder Ablation.
  • Ablauf: Kontinuierliche Telemetrie; automatische Trendberichte für SV, EDV, ESV, EF; Alarme bei signifikanten Abweichungen innerhalb definierter Grenzwerte.
  • Nutzen: Frühzeitige Erkennung von Volumenüberladung, Nachlastproblemen oder erneuter Arrhythmie; datenbasierte Entscheidung über Medikation und Mobilisation.

• Echtzeit-Entscheidungsunterstützung auf Station und in der Notaufnahme

  • Anwendungsfälle: Volumentherapie bei Hypotonie, Differenzierung zwischen kardialer und nicht-kardialer Dyspnoe, Titration von Inotropika.
  • Features: Beat-to-Beat-Feedback, Quality-Gating, konfigurierbare Dashboards; Integration von Blutdruckwerten für kontextsensitivere Einschätzung.

• Integration und IT‑Prozesse

  • Kompatibilität mit bestehenden EKG-Systemen; Datenimport aus Telemetrie/Monitoring.
  • Standardschnittstellen (z. B. HL7/FHIR) zur Übergabe von Trenddaten an das KIS.
  • Rollenbasierte Zugriffe, Audit-Trails, DSGVO-konforme Verarbeitung.

Diese Workflows richten sich an Kardiologinnen und Kardiologen, Anästhesie/Intensivmedizin, Innere Medizin, Sportmedizin und Arbeitsmedizin. Sie erleichtern es, aus alltäglichen EKGs echte Funktionsdaten zu gewinnen.

Niedrigschwellige Check-ups für Menschen mit hohem Risiko

Für Personen mit erhöhtem kardiovaskulärem Risiko bietet CardioVolumeMetrics einen einfachen Zugang zu relevanten Funktionsdaten:

• Minimaler Aufwand: Eine standardisierte EKG-Aufzeichnung genügt. Zusätzliche Geräte oder Spezialsonden sind nicht erforderlich.
• Kosteneffizienz: Nutzung vorhandener Infrastruktur ermöglicht wiederholte Kontrollen ohne hohe Zusatzkosten – ideal für engmaschiges Monitoring.
• Frühintervention: Trendanalysen weisen auf Veränderungen hin, bevor Symptome auftreten. So können Ärztinnen und Ärzte rechtzeitig weiterführende Diagnostik veranlassen oder Therapiepläne anpassen.
• Telemedizinische Anbindung: Optionale Fernbeobachtung mit qualitätsgesicherten Alerts unterstützt die Versorgung in ländlichen Regionen oder bei eingeschränkter Mobilität.

Wichtig: Die Methode ergänzt etablierte Diagnostik, ersetzt sie jedoch nicht. Ärztliche Beurteilung bleibt zentral, insbesondere bei auffälligen Befunden oder Beschwerden.

Fallbeispiele aus Klinik, Sportmedizin und Hochrisiko-Monitoring

• Klinik: Subklinische systolische Dysfunktion

  • Ausgangslage: 62-jähriger Patient mit Hypertonie und Diabetes, unauffälliges Ruhe-EKG, echokardiografisch grenzwertige EF.
  • Beobachtung: Über drei Monate zeigt die EKG-basierte Analyse eine allmähliche ESV‑Zunahme bei stabiler EF; das SV nimmt unter Belastung überproportional ab.
  • Konsequenz: Frühzeitige Optimierung der medikamentösen Therapie und Überweisung zur weiterführenden Bildgebung. Ziel: Dekompensation verhindern.

• Postoperative Nachsorge: Flüssigkeitsmanagement

  • Ausgangslage: Patientin nach Klappenrekonstruktion, Telemetriemonitoring.
  • Beobachtung: Beat-to-Beat‑Trends zeigen unter moderater Diuretikatherapie sinkendes EDV mit stabiler EF; kurzfristige SV‑Einbrüche korrelieren mit Nachlastspitzen.
  • Konsequenz: Feinjustierung von Diuretika und Vasodilatatoren; stabile Hämodynamik, frühere Mobilisation.

• Sportmedizin: Leistungsoptimierung und Überlastungsprävention

  • Ausgangslage: Elite-Langstreckenläufer mit hoher Trainingslast.
  • Beobachtung: Im standardisierten Stufentest bleibt die EF stabil, doch das SV flacht bei hoher Intensität früher ab als in Vorwochen; die Erholungszeit der elektrischen Systole (QT‑korrigiert) verlängert sich.
  • Konsequenz: Anpassung der Trainingsperiodisierung, Fokus auf Regeneration; Vermeidung von Übertraining bei Erhalt der Leistung.

• Hochrisikopersonal: Monitoring bei Piloten

  • Ausgangslage: Regelmäßige Check-ups bei asymptomatischem Piloten mit familiärer Vorbelastung.
  • Beobachtung: Reproduzierbare Trends zeigen unter Orthostase und leichter Belastung eine ungewöhnlich starke EDV‑Schwankung mit zeitweisen SV‑Dellen.
  • Konsequenz: Zeitnahe Abklärung in der Kardiologie; klare Entscheidungsgrundlage für Flugtauglichkeitsbewertung und Sicherheitsstandards.

Diese Vignetten zeigen, wie die zusätzlichen Funktionsdaten aus einem Standard-EKG die klinische Urteilsbildung schärfen und zeitkritische Entscheidungen untermauern können.

Grenzen, Qualitätsanforderungen und Patientensicherheit

So leistungsfähig die Methode ist, sie unterliegt physiologischen und technischen Grenzen. CardioVolumeMetrics adressiert diese durch Qualitätssicherung, Transparenz und klare Indikationsgrenzen:

• Arrhythmien und Reizleitungsstörungen

  • Vorhofflimmern, häufige Extrasystolen oder wechselnde AV‑Leitung können Füllungs- und Auswurfzeiten unregelmäßig machen; die Modellgüte sinkt. Das System kennzeichnet solche Abschnitte, unterdrückt unsichere Werte und empfiehlt, wo sinnvoll, rhythmusspezifische Protokolle.
  • Linksschenkelblock, Schrittmacherstimulation oder ausgeprägte QRS‑Morphologievarianten verändern die Beziehung zwischen elektrischer und mechanischer Aktivität; hierfür gelten spezielle Modellanpassungen oder Ausschlusskriterien.

• Signalqualität

  • Artefakte durch Elektrodenablösung, Muskelzittern oder elektrische Störungen verfälschen Phasenlängen. Automatische Qualitätsmetriken (z. B. Rausch- und Basisliniendrift‑Erkennung) sichern die Auswertung ab; nur valide Abschnitte fließen in Trends ein.
  • Standardisierte Ableitungsplatzierung und Hautvorbereitung erhöhen die Zuverlässigkeit.

• Physiologische Modulatoren

  • Medikamente und Elektrolytstörungen beeinflussen QT und Erregungsleitung; das System berücksichtigt Kontextdaten, weist aber auf mögliche Verzerrungen hin.
  • Extremfrequenzen (Tachy-/Bradykardie) können die Aussagekraft einzelner Parameter begrenzen; die Ergebnisse werden entsprechend markiert.

• Klinische Einordnung

  • EKG‑basierte Hämodynamik ist eine Ergänzung, kein Ersatz für Echokardiografie, MRT oder invasive Messungen, wenn diese indiziert sind.
  • Entscheidungen über Diagnostik und Therapie obliegen weiterhin der behandelnden Ärztin bzw. dem behandelnden Arzt.

Durch diese Maßnahmen bleibt die Methode sicher, transparent und verlässlich im klinischen Alltag.

Implementierung: schnell startklar mit vorhandener EKG‑Infrastruktur

Ein zentraler Vorteil ist die Nutzung bestehender EKG-Systeme:

• Hardware: Kompatibel mit gängigen Ruhe‑EKGs, Telemetrie und Monitoren; keine Spezialsonden nötig.
• Softwareintegration: Schnittstellen zu KIS/PDMS via HL7/FHIR; Export von Trendberichten in das klinische Archiv.
• Arbeitsablauf: Ein-Klick‑Analyse mit Echtzeitfeedback; automatische Berichte für Verlaufskontrollen.
• Schulung und Support: Kurze Einweisungen für Pflege und ärztliches Personal; Leitfäden für Qualitätscheck und Befundinterpretation.
• Datenschutz und Sicherheit: Rollenbasierte Zugriffe, Verschlüsselung, Auditierbarkeit; DSGVO‑konforme Verarbeitung und – wo sinnvoll – On‑Premise‑Betrieb.

So lässt sich der Mehrwert oft ohne strukturelle Änderungen heben: Ein etabliertes EKG wird durch zusätzliche Funktionalität zu einem hämodynamischen Monitor.

Fazit: Mehr sehen mit dem, was schon da ist

CardioVolumeMetrics erweitert das EKG um eine neue Dimension: Aus den Phasenlängen von P‑QRS‑T werden in Echtzeit SV, EDV, ESV und EF modelliert – nicht-invasiv, kosteneffizient und überall dort nutzbar, wo heute bereits EKGs geschrieben werden. Klinikerinnen und Kliniker erhalten Workflows für Screening, Nachsorge und akute Entscheidungsunterstützung; Menschen mit hohem Risiko profitieren von niedrigschwelligen Check-ups und früher Intervention. Durch strenge Qualitätskontrollen, klare Grenzen der Anwendung und die Integration in bestehende Prozesse entsteht ein praxistaugliches Werkzeug, das die Herzgesundheit messbar besser überwachen hilft. Getragen von einem interdisziplinären Team aus Wissenschaft und Kardiologie verfolgt die Technologie das Ziel, Diagnostik und Versorgung weltweit schneller, präziser und zugänglicher zu machen.