Die elektrokardiographische Diagnostik ist allgegenwärtig, schnell und kosteneffizient – doch traditionell gibt sie primär Aufschluss über elektrische Ereignisse, nicht über Volumina oder Flüsse. CardioVolumeMetrics erweitert dieses Paradigma: Ein validiertes mathematisches Modell übersetzt die Phasenlängen des EKGs (z. B. atriale Aktivierung, atrioventrikuläre Verzögerung, ventrikuläre Depolarisation/Repolarisation und RR-Variabilität) in präzise hämodynamische Parameter und Volumina pro Herzzyklus. Für Kardiolog:innen, Internist:innen und klinische Leitungen eröffnet das eine neue diagnostische Ebene: mechanische Funktion in Echtzeit, gewonnen aus Daten, die ohnehin vorhanden sind – ohne Zusatzhardware und ohne Eingriff in etablierte Abläufe.

Neben einer besseren Frühwarnfähigkeit bei Herzinsuffizienz und einer strukturierten Nachsorge nach Herzoperationen ermöglicht die Methode das kontinuierliche Monitoring von Hochrisikopersonal (z. B. Pilot:innen) und die sportkardiologische Steuerung von Training. Klinisch nutzbar wird dies durch nahtlose Integration in bestehende EKG-Infrastruktur, belastbare Workflows mit Alarm- und Schwellenkonzepten sowie eine Governance, die Sicherheit, Qualität und Interoperabilität gewährleistet.

Von Phasenlängen zu klinisch nutzbaren Volumina: methodischer Überblick

Das Kernprinzip: Elektromechanische Kopplung lässt sich über zeitliche Muster der PQRST-Sequenz abbilden. CardioVolumeMetrics quantifiziert pro Schlag modellbasiert:

• systolische und diastolische Zeitanteile,
• Ableitungen zur Kontraktilität und Relaxation (z. B. isovolumetrische Intervalle als Surrogatgrößen),
• schlagvolumenbezogene Parameter (z. B. Schlagvolumen, enddiastolisches/-systolisches Volumen, Herzzeitvolumen) in relativer und – nach Kalibrierung – absoluter Form,
• Afterload- und Preload-Surrogate sowie Trendmaße der Ventilinteraktion.

Die Berechnung erfolgt in mehreren Schritten:
1) Signalqualitätsprüfung und Beat-Klassifikation mit Artefakt- und Arrhythmie-Handling.
2) Phasensegmentierung (z. B. PQ-, QRS-, QT-/JT- und RR-Intervalle) mit adaptiven, frequenzabhängigen Modellen.
3) Inferenz mechanischer Zeitintervalle mittels eines biophysikalisch fundierten, datenvalidierten Modells.
4) Ableitung hämodynamischer Parameter und Volumina pro Schlag; Aggregation zu stabilen Zeitreihen.
5) Optional: patientenspezifische Kalibrierung an etablierten Referenzen (z. B. Echo, MRT oder Katheterdaten), um absolute Volumina/Flüsse zu fixieren.

Wichtig: Das Verfahren ergänzt, nicht ersetzt bildgebende oder invasive Messungen. Sein Mehrwert liegt in der engmaschigen, bettseitigen Echtzeit-Trendbeobachtung und in der Nutzung vorhandener EKGs für eine feinere funktionelle Beurteilung.

Integration ohne Zusatzhardware: so gelingt der Start

CardioVolumeMetrics nutzt bestehende EKG-Geräte und Monitore. Die Einbindung erfolgt softwareseitig:

• Datenquellen: Ruhe-EKG, Langzeit-/Telemetrie, Monitoring im OP/ICU; Import gängiger Formate (z. B. SCP-ECG, DICOM Waveform) sowie HL7/FHIR-Streams.
• Verarbeitung: On-premises oder in einer zertifizierten Cloud mit Ende-zu-Ende-Verschlüsselung.
• Ausgabe: Befund- und Trendansichten am Monitor, in der KIS-/RIS-/PACS-Umgebung oder im Befundsystem; Export über HL7/FHIR, DICOM SR oder GDT (ambulant).
• Bedienung: Keine zusätzliche Sensorik, keine Elektrodenwechsel. Workflows bleiben unverändert, ergänzt um eine hämodynamische Ebene und Alarme.

Für die klinische Einführung empfehlen sich drei Phasen:
1) Baseline-Phase (2–4 Wochen): parallele Nutzung bei definierten Patient:innenkohorten, Vergleich mit Echo/Katheter, Festlegung klinischer Schwellen.
2) Rollout-Phase: Integration in Telemetrie und Stationen mit standardisierten SOPs.
3) Routinebetrieb: kontinuierliche Qualitätssicherung, jährliche Schwellen-Review.

Herzinsuffizienz: Frühzeitige Erkennung der Dekompensation

Bei Herzinsuffizienz zählt Zeit. Die Echtzeitanalyse von Volumen- und Zeitintervallen erlaubt:

• Detektion subklinischer Veränderungen: Abfall des Schlagvolumens, Anstieg des enddiastolischen Volumens oder Verlängerung isovolumetrischer Intervalle als Hinweise auf nachlassende Kontraktilität oder Füllungsstörungen.
• Trendbasierte Alarme: patientenspezifische, prozentuale Abweichungen vom individuell ermittelten Baseline-Fenster (z. B. >15 % Abfall des Schlagvolumens über 60 Minuten, gepaart mit steigender Herzfrequenz bei gleichbleibender Last).
• Therapie-Monitoring: zeitnahe Rückmeldung auf Diuretikagabe, Afterload-Reduktion oder Schrittmacher-/CRT-Optimierung anhand hämodynamischer Zielgrößen.
• Telemedizinische Nachsteuerung: Einbindung in Telemonitoring-Pfade zur Vermeidung ungeplanter Rehospitalisationen.

Workflow-Empfehlung:

• Risikostratifikation bei Aufnahme/Visiten: 2–5 Minuten Analyse aus Ruhe-EKG oder Telemetriedaten.
• Monitoring in vulnerablen Phasen (z. B. 48–72 h post-Entlassung): Schwellen mit Eskalationsstufen (Info → Warnung → Alarm) und Quittierungspflichten, um Alarmmüdigkeit zu vermeiden.
• Dokumentation: automatischer Befund mit Trendgrafik, Kommentarfeldern und Handlungsempfehlungen gemäß hausinterner SOP.

Strukturierte Nachsorge nach Herzoperationen

Postoperativ schwanken Vor- und Nachlast, Rhythmus und Kontraktilität. Die schlagweise Volumenanalyse unterstützt:

• Erkennung von Low-Output-Konstellationen und Tamponade-Hinweisen über charakteristische Zeit- und Volumenmuster.
• Steuerung von Volumentherapie und vasoaktiven Substanzen auf Basis objektivierter Trends.
• Schrittmacher-/CRT-Feintuning durch sofort sichtbare Effekte auf Schlagvolumen und Füllungsdynamik.
• Sicherer Übergang von ICU auf Normalstation über Grenzwert-Profile, die an die jeweilige Behandlungsphase angepasst sind.

Praxisnaher Ablauf:

• Baseline direkt nach OP bei hämodynamischer Stabilität erfassen.
• Engmaschiges Monitoring während der ersten 24–48 h, danach Schwellen sukzessive auf Normalniveau zurückführen.
• Standardisierte Übergabebefunde mit exportierten Zeitreihen in die elektronische Patientenakte.

Kontinuierliches Monitoring von Hochrisikopersonal (z. B. Pilot:innen)

In sicherheitskritischen Berufen ist eine latente kardiale Instabilität inakzeptabel. Mit CardioVolumeMetrics lassen sich auch kurze, routinehafte EKG-Aufnahmen vor, während oder nach Einsätzen in hämodynamische Stabilitätsindikatoren übersetzen:

• Vor-Einsatz-Screening: Abgleich gegen individuelles Referenzfenster; Freigabe, Beobachtung oder Abklärung nach festgelegten SOPs.
• In-Operation-Trends (wo zulässig): unauffällige, kontinuierliche Erfassung aus vorhandenen Monitoren; Alarme nur bei robusten, mehrdimensional bestätigten Veränderungen.
• Nach-Einsatz-Kontrolle: Erkennung kumulativer Belastungseffekte (z. B. Dehydratation, Afterload-Änderungen) über Veränderungen der Füllungs- und Auswurfparameter.

Governance ist hier essenziell: klare Schwellen und Entscheidungsbäume, dokumentierte Eskalationswege, zweite Begutachtung bei kritischen Befunden und regelmäßige Auditierungen zur Bias- und Fehlerkontrolle.

Sportkardiologische Nutzung: Trainingssteuerung auf hämodynamischer Basis

Für Leistungssport und Rehabilitation eröffnet die schlagweise Volumenanalyse eine neue Perspektive:

• Individualisierte Steuerung: Erkennen des Schlagvolumen-Plateaus, Beurteilung der diastolischen Füllung unter Last und der Erholungsdynamik als Marker für Trainingsstatus.
• Präventionsaspekt: Frühhinweise auf Überlastung/Übertraining über Verschiebungen in Ruhe- und Belastungsprofilen.
• Integration in Testprotokolle: Stufentest mit parallel erfassten EKG-Daten; automatische Segmentierung in Zonen mit hämodynamischen Zielbereichen.

Qualitätssicherung:

• Mindestanforderungen an Samplingrate und Ableitungsqualität; Beat-Quality-Score mit automatischer Exklusion von Artefakten.
• Arrhythmie-Handling (z. B. supraventrikuläre Extrasystolen) durch robuste Aggregation und Ausreißer-Filter.
• Periodischer Abgleich mit Echo-Parametern bei Kadersportler:innen, um absolute Referenzwerte zu verifizieren.
• Klare Trennung zwischen leistungsdiagnostischer Information und klinischer Befundung; medizinische Abklärung bei Auffälligkeiten.

Alarme, Schwellen und Echtzeit-Entscheidungsunterstützung

Ein wirksames Alarmkonzept verhindert Unter- wie Überalarmierung:

• Mehrstufige Schwellen: Info (Trendwarnung), Warnung (handlungsrelevant), Alarm (sofortige Intervention). Kombination aus relativen, patientenspezifischen Abweichungen und absoluten Grenzwerten.
• Multivariater Ansatz: Alarme erst bei konkordanten Signalen (z. B. SV↓ + EDV↑ + HF↑), um Spezifität zu erhöhen.
• Zeitfenster: Glättung über gleitende Fenster und kürzere “Fast-Response”-Kanäle bei kritischen Situationen.
• Kontextualisierung: Berücksichtigung von Lagerungswechsel, Atemmuster, Medikamentengaben (über KIS/KAS-Integration).
• Entscheidungsunterstützung: klare, knappe Handlungshinweise (z. B. “Volumenantwort wahrscheinlich niedrig – erwägen Sie Echokardiographie/Volumentest”), stets in Einklang mit lokalen SOPs.

Workflows in Praxis und Klinik:

• Ambulant: punktuelle Analysen aus Routine-EKGs, automatische Befundgenerierung mit Trendvergleich zum Vorbefund.
• Stationär: kontinuierliche Telemetrie mit stationsspezifischen Schwellen; tägliches Kurven-Review in der Morgenbesprechung.
• Intensiv/OP: Beat-to-Beat-Überwachung mit strikteren Alarmlogiken und Team-Quittierungen.

Datenintegration, Sicherheit und Governance

Interoperabilität und Compliance sind Basis der Skalierung:

• Integration: HL7 v2/FHIR für demografische Daten, Orders/Results; DICOM SR für strukturierte Befunde; SCP-ECG/DICOM Waveform für Rohsignale; GDT/LDT für die vertragsärztliche Versorgung.
• Datensicherheit: Ende-zu-Ende-Verschlüsselung, rollenbasierte Zugriffe, Audit-Trails, Pseudonymisierung für Forschung; DSGVO-konformes Berechtigungskonzept.
• Qualitätsmanagement: Entwicklung und Betrieb nach ISO 13485 und IEC 62304; dokumentierte Validierung gegen Referenzmethoden.
• Bias- und Robustheitskontrolle: regelmäßige Performance-Reviews über Alters-, Geschlechts- und Rhythmus-Subgruppen; Monitoring bei Leitungsblock, Schrittmacher- und CRT-Patient:innen.
• Klinische Governance: interdisziplinäres Board (Kardiologie, Pflege, IT, QM) zur Festlegung von Schwellen, SOPs und Eskalationspfaden; Schulungsprogramme und jährliche Re-Zertifizierung der Nutzer:innen.

Implementierung und Ausblick: von der Pilotierung zur Routine

Für einen pragmatischen Einstieg empfehlen wir:

• Use-Case-Fokussierung: Start mit Herzinsuffizienz und kardiochirurgischer Nachsorge, später Ausweitung auf Telemonitoring und Sportkardiologie.
• Messbare Ziele: z. B. Reduktion ungeplanter Echo-Kontrollen, schnellere Intervention bei Dekompensation, verbesserte Stationslogistik.
• Change-Management: kurze, rollenbasierte Trainings; Superuser-Konzept; Feedback-Schleifen in den ersten 90 Tagen.
• Kontinuierliche Evaluation: KPI-Dashboards (Alarmrate, Interventionszeit, Outcome-Proxys), quartalsweise Reviews und Anpassung der Schwellen.

CardioVolumeMetrics verankert die Hämodynamik dort, wo Ihr Team ohnehin arbeitet: im EKG. Das Ergebnis sind zusätzliche, verlässliche Informationen in Echtzeit – für präzisere Entscheidungen, strukturierte Workflows und mehr Sicherheit in Klinik, Praxis, Hochrisikoumgebungen und Leistungssport.