Herz-Kreislauf-Erkrankungen zählen weltweit zu den häufigsten Ursachen von Morbidität und Mortalität. Entscheidend für eine frühzeitige Intervention sind präzise, kontinuierlich verfügbare hämodynamische Daten – idealerweise ohne invasive Eingriffe und mit vertretbarem Aufwand. Genau hier setzt CardioVolumeMetrics an: Mit einem mathematischen Modell, das die Phasenlängen eines EKGs auswertet, lassen sich Schlagvolumen, Herzzeitvolumen und Volumina in den einzelnen Phasen des Herzzyklus präzise und in Echtzeit ableiten. Der wesentliche Vorteil: Die Lösung nutzt vorhandene EKG-Infrastruktur und senkt damit Hürden bei Anschaffung, Implementierung und Routinebetrieb.

Für medizinische Fachkräfte eröffnet dies neue Optionen in der Frühdiagnostik und im postoperativen Monitoring. Für Hochrisikopatientinnen und -patienten, Personal in sicherheitskritischen Berufen sowie Athletinnen und Athleten ermöglicht die Technologie eine engmaschige, belastungsadaptive Überwachung – mit konkreten Hinweisen auf Trends, die auf Dekompensation, unzureichende Regeneration oder suboptimale Trainingssteuerung hindeuten können.

Wie aus EKG-Phasen hämodynamische Volumina werden

Das Herz ist elektromechanisch gekoppelt: Elektrische Erregung (sichtbar im EKG) geht den mechanischen Ereignissen (Füllen, isovolumetrische Phasen, Auswurf) voraus und strukturiert sie. CardioVolumeMetrics nutzt diese Kopplung und modelliert, wie charakteristische EKG-Phasen mit hämodynamischen Zuständen korrelieren:

• P‑Welle bis QRS‑Beginn: atriale Erregung und Füllungsdynamik
• QRS‑Komplex: beginnende ventrikuläre Erregung, Übergang zur isovolumetrischen Kontraktion
• ST‑Strecke und T‑Welle: Ejektionsphase und Relaxation

Aus den präzise gemessenen Phasenlängen (zyklusweise) und ihrer Variabilität leitet das Modell systolische Zeitintervalle, Ejektionszeiten und Relaxationsmarker ab. In Kombination mit patientenspezifischen Parametern (z. B. Herzfrequenz, Körpermaße, ggf. Baseline aus einer initialen Kalibration) und populationsbasierten Referenzwerten wird eine kontinuierliche Schätzung folgender Größen möglich:

• Schlagvolumen (SV)
• Herzzeitvolumen (HZV/CO)
• Enddiastolisches und endsystolisches Volumen (EDV, ESV)
• Ejektionsfraktion (EF)
• Phasenvolumina und -anteile (Füllung, Auswurf, isovolumetrische Phasen)
• Surrogatmarker für Vorlast, Nachlast und Kontraktilität

Wichtig: Die Berechnung erfolgt nicht über ein statisches Lookup, sondern über ein dynamisches, validiertes Modell, das die Beziehungen zwischen elektrischen und mechanischen Ereignissen im Herzzyklus abbildet. Artefakte und Rhythmusstörungen werden durch Qualitätsmetriken und Konfidenzintervalle gekennzeichnet, sodass Sie die Verlässlichkeit jeder Messung einschätzen können.

Klinischer Workflow für medizinische Fachkräfte

CardioVolumeMetrics ist für den Routineeinsatz konzipiert und setzt auf vorhandene EKG-Geräte und Datenschnittstellen auf. Ein typischer Ablauf:

1. Datenerfassung

   • Import von Ruhe- oder Belastungs-EKGs aus bestehenden Geräten (z. B. via DICOM, SCP-ECG, HL7/FHIR oder gerätespezifische Exporte).
   • Optional: Streaming in Echtzeit aus telemetrischen Systemen für kontinuierliche Überwachung.

2. Qualitätssicherung

   • Automatisierte Signalgüteprüfung (Rausch-/Artefakterkennung, Elektrodenkontakt, Basisliniendrift).
   • Kennzeichnung unzuverlässiger Zyklen; Empfehlung zur Wiederholung oder Filterung, wenn nötig.

3. Segmentierung und Modellierung

   • Zyklusgenaue Erkennung der EKG-Phasen.
   • Ableitung systolischer Zeitintervalle und Berechnung der hämodynamischen Parameter inklusive Phasenvolumina.

4. Review und Interpretation

   • Visualisierung mit Trendkurven, Normbereichen, Z‑Scores und Konfidenzintervallen.
   • Farbcodierte Hinweise auf relevante Abweichungen und Änderungsraten.

5. Integration in den Versorgungsprozess

   • Export von Messwerten und Trends in KIS/EPA/Telemedizin-Plattformen.
   • Konfigurierbare Benachrichtigungen bei definierten Schwellenwerten oder signifikanten Trends.

6. Dokumentation und Verlauf

   • Serienvergleiche (prä/postoperativ, prä/post-Intervention, Belastungsstufen).
   • Automatisierte Berichte für Konsile und Verlaufsdokumentation.

Dieser Workflow entlastet Teams im Klinik- und Praxisalltag und verschafft schnell verwertbare Informationen – ohne zusätzliche, invasive Messaufbauten.

Parameter und Interpretationshilfen im Alltag

Damit Sie Befunde sicher und effizient einordnen, bietet die Lösung standardisierte Parameterdarstellungen und Kontextinformationen:

• Schlagvolumen (SV) und Herzzeitvolumen (HZV): Trendstabilität, Lastabhängigkeit und Reaktion auf Belastung oder Therapieänderung.
• EDV/ESV und EF: Hinweise auf Füllungszustand und systolische Funktion; Differenzierung zwischen Vorlast- und Kontraktilitätsveränderungen über zeitliche Muster.
• Phasenvolumina: Verhältnis von Füll- zu Auswurfphase, Dauer und Synchronität; potenziell sensibel für diastolische Dysfunktionen.
• Systolische Zeitintervalle: Surrogatmarker für Nachlast und Kontraktilität; nützlich in Stresssituationen oder unter Medikation.
• Variabilität und Erholungsdynamik: Herzfrequenz- und Phasenvariabilität in Ruhe vs. Belastung; Erholungskinetik als Leistungs- und Risikomarker.

Interpretationshilfen umfassen:

• Normbereichs-Overlays nach Alter, Körpergröße und Geschlecht.
• Patientenspezifische Baselines mit Delta‑Darstellung (z. B. prä vs. post OP).
• Konfidenzmetriken und Qualitätsflags pro Messzyklus.
• Entscheidungsunterstützung in Form von Trendklassifikationen (stabil, graduell zunehmend, akut veränderlich).

Die dargestellten Informationen dienen der Ergänzung, nicht dem Ersatz der klinischen Beurteilung und weiterer diagnostischer Verfahren, wo angezeigt.

Frühdiagnostik und postoperative Nachsorge

Frühdiagnostik

• Subtile Trendänderungen in SV, EF oder Phasenvolumina können bereits vor symptomatischen Verschlechterungen auftreten.
• Lastabhängige Analysen (z. B. unter submaximaler Belastung) zeigen Reserven und frühe Dekompensationssignale, wenn Parameter unter definierter Last konsistent abfallen.
• Kontinuierliche Überwachung in Hochrisikokollektiven ermöglicht die rechtzeitige Einleitung weiterführender Diagnostik.

Postoperative Nachsorge

• Tägliche oder kontinuierliche Trendverläufe helfen, die kardiovaskuläre Erholung nach Operationen zu objektivieren.
• Veränderungen in Ejektionszeit und Füllungsdynamik können auf Anpassungsprozesse oder unerwünschte Entwicklungen hinweisen.
• Die nicht‑invasive, EKG-basierte Methode reduziert die Notwendigkeit häufigerer, ressourcenintensiver Bildgebung, ohne auf relevante Verlaufsinformationen zu verzichten.
• Standardisierte Berichte unterstützen interdisziplinäre Teams bei Visiten, Televisiten und der Therapieanpassung.

Hochrisikopatienten, -berufe und Leistungssport: Praxisnahe Szenarien

Trendanalysen zur frühzeitigen Dekompensations-Erkennung

• Chronische Herzinsuffizienz: Ein schleichender Rückgang von SV/HZV bei stabiler Ruhefrequenz und zunehmender Ejektionszeitvariabilität kann eine beginnende Dekompensation signalisieren.
• Onkologische Patientinnen und Patienten unter kardiotoxischer Therapie: Frühe Auffälligkeiten in EF‑Trends beschleunigen weiterführende Abklärungen.

Personalisierte Reha-Steuerung

• Nach kardialen Eingriffen: Schrittweise Belastungssteigerung anhand individuell definierter Zielspannen für SV, EF und Erholungsdynamik.
• Zu Hause oder in der ambulanten Reha: Telemetrisch erfasste EKG-Daten werden automatisiert ausgewertet und bei relevanten Trends an das Behandlungsteam übermittelt.

Belastungsabhängige Optimierung im Leistungssport

• Feintuning der Trainingslast: Live‑Rückmeldungen zu Schlagvolumen und Auswurfdauer in unterschiedlichen Intensitätszonen.
• Erholungs- und Overreaching-Monitoring: Verzögerte Normalisierung der Phasenlängen nach Belastung als Hinweis auf unzureichende Regeneration.
• Höhentraining und Umweltstressoren: Vergleich von Parametern unter wechselnden Bedingungen zur Anpassung von Umfang und Intensität.

Sicherheitskritische Berufe (z. B. Pilotinnen und Piloten)

• Präventionsscreenings und wiederholte Checks liefern objektive, trendbasierte Stabilitätshinweise.
• Ereignisnahe Analysen (z. B. nach akuter Belastung) unterstützen Freigabeentscheidungen auf Basis standardisierter Kriterien.

In allen Szenarien stehen Benutzbarkeit und Datentransparenz im Vordergrund: klare Visualisierungen, nachvollziehbare Qualitätsindikatoren und integrierte Verlaufsberichte.

Kosten, Skalierbarkeit und Integration in bestehende Systeme

Kosteneffizienz

• Nutzung vorhandener EKG-Geräte und Datenpipelines vermeidet Neuinvestitionen in Hardware.
• Keine disposablen Messsensoren; reduzierter Personal- und Zeitaufwand im Vergleich zu invasiven Verfahren.
• Entlastung knapper Bildgebungsressourcen durch datengetriebene Triage und engmaschige Verlaufsbeobachtung.

Skalierbarkeit

• Einsatz in Klinik, Praxis, Telemonitoring und Leistungslabors – von Einzelplatz bis Multi‑Standort.
• Cloud‑fähig oder On‑Premises betreibbar; Mandantenfähigkeit für Netzwerke und Studien.

Integration

• Standardschnittstellen (z. B. HL7/FHIR, DICOM, SCP-ECG) für nahtlosen Austausch.
• APIs für Echtzeit-Streaming und Rückschreiben strukturierter Messwerte in KIS/EPA.
• Rollen- und Rechtekonzepte, Audit-Trails und DSGVO‑konforme Verarbeitung.
• Kompatible Dashboards für Monitoring-Zentralen und Mobile-Clients für Tele‑Use‑Cases.

Datenqualität, Grenzen und Validierungsansätze

Datenqualität

• Robuste Vorverarbeitung: Filter gegen Rauschen, Bewegung und Basisliniendrift; Beat‑to‑Beat‑Qualitätsbewertung.
• Gesundheitszustand und Rhythmus: Arrhythmien (z. B. Vorhofflimmern) und Leitungstörungen können die Modellgüte beeinflussen; das System kennzeichnet diese Situationen und passt die Konfidenz an.
• Kalibration und Personalisierung: Optionaler Baseline‑Abgleich erhöht die Genauigkeit bei individuellen Besonderheiten.

Grenzen

• Wie alle nicht‑invasiven Verfahren beruht die Schätzung auf modellierten Zusammenhängen; in spezifischen klinischen Situationen können ergänzende Diagnostiken erforderlich sein.
• Extrembedingungen (starke Artefakte, unzureichender Elektrodenkontakt) begrenzen die Auswertbarkeit einzelner Zyklen.

Validierungsansätze

• Vergleichsmessungen gegen Echokardiographie, kardiale MRT und – wo indiziert – invasive Referenzmethoden.
• Statistische Verfahren (z. B. Bland‑Altman‑Analysen, Regressionsmodelle, Übereinstimmungsmaße) zur Bewertung von Bias, Präzision und Reproduzierbarkeit.
• Multizentrische Studien zur Generalisierbarkeit über Populationen, Altersgruppen und Indikationen hinweg.
• Kontinuierliche Modellverbesserung durch Feedback-Schleifen und qualitätsgesicherte Datensätze.

Transparente Qualitätssignale, dokumentierte Grenzen und belastbare Validierungen schaffen Vertrauen und unterstützen die klinische Entscheidungsfindung.

Ausblick: Kontinuierliche, nicht-invasive Echtzeitdaten für präzisere Entscheidungen

Die Zukunft der Kardiologie wird durch kontinuierliche, kontextbezogene Daten geprägt sein. EKG-basiertes Volumenmonitoring liefert genau das: nicht‑invasive, beat‑to‑beat aktualisierte Hämodynamik, eingebettet in bestehende Prozesse. Klinische Teams können dadurch:

• Entscheidungen beschleunigen, weil Trends früher erkennbar sind und Verläufe objektiviert werden.
• Interventionen präziser planen, indem Lastabhängigkeit, Reserve und Erholungsdynamik quantifiziert vorliegen.
• Nachsorge individualisieren, mit personalisierten Zielkorridoren und automatisierten Alarmschwellen.
• Ressourcen fokussiert einsetzen, da häufige Kontrolluntersuchungen datengetrieben priorisiert werden können.

Für Hochrisikogruppen, sicherheitskritische Berufsgruppen und den Leistungssport bedeutet dies mehr Sicherheit, Effizienz und Leistungsfähigkeit – ohne zusätzliche Invasivität. CardioVolumeMetrics verbindet die Verfügbarkeit des EKGs mit der Tiefe hämodynamischer Analysen und schafft damit eine Grundlage für eine proaktive, skalierbare und wirtschaftliche Herz-Kreislauf-Versorgung.

Hinweis: Die bereitgestellten Analysen ergänzen die ärztliche Beurteilung und ersetzen keine klinische Diagnostik oder Therapieentscheidung. Entscheidend bleibt stets die Einordnung im Gesamtkontext der Patientin bzw. des Patienten.