CardioVolumeMetrics nutzt die zeitliche Feinstruktur des Standard‑EKGs, um hämodynamische Kenngrößen in nahezu Echtzeit modellbasiert abzuleiten – vollständig nicht‑invasiv und mit bestehenden Geräten. Grundlage ist ein mathematisches Modell der Erregungs‑Kontraktions‑Kopplung, das elektrische Phasen (P‑Welle, QRS‑Komplex, ST‑Strecke, T‑Welle) und daraus abgeleitete Intervalle (z. B. PQ, QRS‑Dauer, QT, prä‑ejektions- und Auswurfzeiten) mit den mechanischen Phasen des Herzzyklus verknüpft: isovolumetrische Kontraktion, Auswurf, isovolumetrische Relaxation und Füllung.

• Schlagvolumen (SV) wird aus der modellierten Auswurfdauer und der Dynamik der Auswurfphase geschätzt, unter Berücksichtigung der Herzfrequenzvariabilität und individueller Parameter.
• Enddiastolisches Volumen (EDV) und endsystolisches Volumen (ESV) ergeben sich aus der Rekonstruktion der Füll- und Auswurfkurven innerhalb eines Herzzyklus.
• Herzzeitvolumen (HZV/CO) wird als Produkt aus SV und Herzfrequenz in Echtzeit aktualisiert.

Das System verarbeitet hochaufgelöste EKG‑Signale (typisch Ableitung II oder 12‑Kanal), erkennt Artefakte, klassifiziert die Phasenlängen und berechnet daraus kontinuierlich Trends und Punktwerte. Ergebnis sind quantitative, nachvollziehbare Schätzwerte, die in den klinischen Kontext eingebettet werden können – ohne zusätzliche Hardware, Kontrastmittel oder Katheter.

Was gemessen wird – und was das im Alltag bedeutet

Die Technologie liefert pro Schlag und als Trend über Minuten bis Wochen:

• Schlagvolumen, EDV, ESV und Herzzeitvolumen
• Phasenzeiten (prä‑ejektional, Auswurf, Relaxation, Füllung)
• Rhythmus‑ und Frequenzparameter (als Kontext der Hämodynamik)
• Qualitätsindikatoren (Signalqualität, Arrhythmielast, Konfidenz der Schätzung)

Für den Alltag heißt das: Sie erhalten ein hämodynamisches “Dashboard” direkt aus dem ohnehin erhobenen EKG. Abweichungen – etwa ein sinkendes Schlagvolumen bei konstanter Herzfrequenz oder ein ansteigendes ESV – werden früher sichtbar, oft bevor klinische Zeichen eindeutig sind. Kosten und Aufwand bleiben niedrig, weil vorhandene EKG‑Infrastruktur genutzt wird und die Auswertung softwarebasiert erfolgt.

Typische Einsatzszenarien für Ärztinnen und Ärzte

• Screening von Hochrisikopatienten:
  • Hypertonie, Diabetes mellitus, Dyslipidämie oder positive Familienanamnese profitieren von einer hämodynamischen Feineinschätzung jenseits von Puls und Blutdruck.
  • Hinweise auf beginnende systolische Dysfunktion (z. B. fallendes SV, steigendes ESV) können Anstoß für frühzeitige Diagnostik und Therapieanpassung sein.
• Verlaufskontrolle nach Herzoperationen:
  • Nach Klappenersatz/-rekonstruktion oder Bypass‑Chirurgie unterstützt die engmaschige Verlaufskurve von SV und HZV die Einschätzung von Regeneration und Belastungsfähigkeit.
  • Veränderungen in den Phasenlängen können auf Anpassungsbedarf bei Medikation oder Reha‑Intensität hinweisen.
• Monitoring bei Hochrisikoberufen:
  • Pilotinnen/Piloten, Einsatzkräfte oder Beschäftigte mit sicherheitskritischen Aufgaben können im Rahmen regelmäßiger Checks überwacht werden.
  • Stabilität der Trends liefert eine objektive Grundlage für Tauglichkeitsentscheidungen und für frühzeitige Entlastungsmaßnahmen.

In allen Szenarien gilt: Ergebnisse werden kontextualisiert (Symptome, Labor, Blutdruck, Rhythmus) und können – bei Auffälligkeiten – eine weiterführende Diagnostik auslösen.

Für Betroffene verständlich erklärt: Was kann die Methode – und wofür braucht es Bildgebung?

• Nutzung vorhandener EKGs:
  • Es sind keine Nadeln oder Katheter nötig. Die Software wertet Ihr Standard‑EKG aus und berechnet daraus, wie viel Blut Ihr Herz pro Schlag auswirft und wie sich die Füll‑ und Auswurfphasen verhalten.
• Was früh erkannt werden kann:
  • Muster, die zu einer nachlassenden Pumpleistung passen, Trends bei Belastbarkeit oder Zeichen einer ungünstigen Volumenlage. Solche Hinweise erlauben frühere Gespräche über Lebensstil, Medikation oder weitere Abklärung.
• Wann ergänzende Bildgebung sinnvoll bleibt:
  • Zur Beurteilung von Struktur und Anatomie (Herzgröße, Wandbewegung, Klappenfehler), zur genauen Lokalisation von Durchblutungsstörungen oder für präoperative Planung sind Echokardiografie oder Herz‑MRT weiterhin Goldstandard.
  • Bei unklaren oder widersprüchlichen Befunden dient die Bildgebung der Bestätigung und Differenzierung.

Die EKG‑basierte Hämodynamik ergänzt also die etablierte Diagnostik und kann helfen zu entscheiden, wann und wie rasch weitere Untersuchungen nötig sind.

Einfache Integration in Praxis, Klinik und Telemedizin

• Praxis:
  • Aufnahme eines Standard‑EKGs wie gewohnt, automatische Analyse im Hintergrund.
  • Ausgabe der Kennwerte und Trends im Praxisinformationssystem, inklusive Ampellogik und Kommentarfeld.
  • SOPs definieren, wann ein auffälliger Trend eine zeitnahe Wiederholung, Anpassung der Medikation oder Überweisung auslöst.
• Klinik:
  • Einbindung in Telemetrie oder EKG‑Wagen, zentralisierte Dashboard‑Ansicht für Station oder Ambulanz.
  • Verknüpfung mit Vitalparametern (Blutdruck, SpO2) und Laborwerten in der elektronischen Akte zur ganzheitlichen Beurteilung.
  • Einsatz in Herz‑OP‑Nachsorge, Kardiologie, Innerer Medizin, Rehabilitation.
• Telemedizin:
  • Nutzung zertifizierter EKG‑Endgeräte für zu Hause oder im Betrieb; Fernanalyse über sichere Cloud.
  • Schwellenwerte und Trendalarme für definierte Hochrisikogruppen mit klaren Eskalationspfaden (z. B. Telekonsil, Termin innerhalb von 48 h).

Schulung, klare Verantwortlichkeiten und eine dokumentierte Befundinterpretation sichern die Reproduzierbarkeit im Alltag.

Validierung und Qualitätssicherung im Vergleich zu Echo/MRT

CardioVolumeMetrics verfolgt mehrstufige Validierungsansätze:

• Vergleich mit Echokardiografie:
  • Schlagvolumen gegen Doppler‑basiertes LVOT‑SV, Volumina gegen Simpson‑Methodik; Auswertung mit Korrelation, Bias und Bland‑Altman‑Analysen.
  • Subgruppenanalysen (z. B. Rhythmus, QRS‑Dauer, Klappenerkrankungen) sichern die Generalisierbarkeit ab.
• Vergleich mit kardialer MRT (Referenz für Volumetrie):
  • EDV/ESV‑Vergleiche bei stabilen Rhythmusbedingungen; Reproduzierbarkeit bei Wiederholungsmessungen.
• Robustheit und Wiederholbarkeit:
  • Test‑Retest unter Ruhe‑ und Belastungsbedingungen, Analyse der Signalqualitätsmetriken, Inter‑ und Intra‑Observer‑Konsistenz bei Befundung.

Wichtig ist eine transparente Darstellung der Konfidenzintervalle und der Bedingungen, unter denen die Genauigkeit am höchsten ist (z. B. stabile Sinusrhythmik, gute EKG‑Signalqualität). Die EKG‑basierte Hämodynamik ersetzt nicht die Bildgebung, sondern liefert früh verfügbare, lückenlose Trenddaten zwischen den Bildgebungszeitpunkten.

Von der Momentaufnahme zum Trend: rechtzeitig intervenieren

Kontinuierliche oder regelmäßige Messungen machen Verlaufsmuster sichtbar:

• Frühwarnzeichen:
  • Abfall des Schlagvolumens über Tage, Anstieg des ESV, Verkürzung der Auswurfphase bei gleichzeitiger Frequenzsteigerung.
• Therapie‑Monitoring:
  • Beurteilung der Reaktion auf Antihypertensiva, Diuretika, Betablocker oder Rehabilitationsprogramme anhand konsistenter Trends statt einzelner Momentwerte.
• Entscheidungsunterstützung:
  • Klare Trendkriterien und vordefinierte Schwellen können Abläufe standardisieren (z. B. engmaschigere Kontrolle, Televisite, Bildgebung anstoßen).

Interpretation und Maßnahmen erfolgen stets im Rahmen der klinischen Gesamtbeurteilung durch das Versorgungsteam.

Praxisnahe Checklisten: Implementierung, Datenschutz, Grenzen, nächste Schritte

Implementierung in der Praxis/Klinik:

• Zieldefinition:
  • Welche Patientengruppen zuerst? Screening, Nachsorge, Hochrisikoberufe.
• Technik:
  • Bestehende 12‑Kanal‑EKGs prüfen (Samplingrate, Exportformate), sichere Datenanbindung (DICOM/HL7/FHIR).
• Workflow:
  • SOPs für Aufnahme, Befundung, Dokumentation, Eskalation; Verantwortlichkeiten klar regeln.
• Schulung:
  • Einführung für Ärztinnen/Ärzte, Pflege, MFA: Interpretation der Kennwerte, Umgang mit Trendalarmen.
• Qualität:
  • Regelmäßige Audits, Signalqualitäts‑Checks, Abgleich mit Echo‑Befunden in Stichproben.

Telemedizinische Umsetzung:

• Geräte und Infrastruktur:
  • Auswahl validierter EKG‑Endgeräte, sichere Übertragung, Monitoring‑Dashboard.
• Patient Journey:
  • Aufklärung, Einwilligung, Einweisung in Anlage/Handhabung; Support‑Hotline.
• Eskalationsplan:
  • Definierte Schwellenwerte, Reaktionszeiten, Triage (Telekonsil vs. Präsenztermin).

Datenschutz und Sicherheit:

• Rechtliche Grundlagen:
  • DSGVO‑konforme Verarbeitung, informierte Einwilligung, Zweckbindung und Datenminimierung.
• IT‑Sicherheit:
  • Ende‑zu‑Ende‑Verschlüsselung, rollenbasierte Zugriffe, Protokollierung, regelmäßige Penetrationstests.
• Governance:
  • Datenschutz‑Folgenabschätzung bei großflächigem Einsatz, klarer Verantwortlicher (DSB), Löschkonzepte und Aufbewahrungsfristen.

Grenzen der Methode:

• Rhythmusstörungen:
  • Starke Arrhythmie (z. B. Vorhofflimmern mit hoher Variabilität) und Schrittmacherrhythmen können die Genauigkeit einzelner Schlag‑Schätzungen reduzieren; Trends über längere Fenster bleiben oft aussagekräftiger.
• Leitungsstörungen und Artefakte:
  • Breiter QRS, ausgeprägte Störungen oder schlechte Elektrodenanlage beeinträchtigen die Phasenerkennung.
• Spezifische Pathologien:
  • Schwere Klappeninsuffizienzen, Shunts oder ausgeprägte Rechtsherzbelastung können die Modellannahmen limitieren; hier ist Bildgebung unverzichtbar.
• Kontextabhängigkeit:
  • Werte sind modellbasierte Schätzungen und müssen mit Klinik, Vitalparametern und Labor interpretiert werden.

Nächste Schritte für ein Pilotprojekt:

• Projektsetup:
  • Interdisziplinäres Team (Kardiologie, IT, Pflege, Qualitätsmanagement), Zieldefinition und Zeitplan (z. B. 6‑Monats‑Pilot).
• Kohortenauswahl:
  • Klare Ein‑/Ausschlusskriterien (z. B. post‑OP‑Nachsorge, Hypertonie‑Screening, Pilotinnen/Piloten).
• Metriken und Erfolgskriterien:
  • Technische Erfolgsrate (auswertbare EKGs), klinische Nutzwerte (erkanntes Risiko, ausgelöste Interventionen), Patientenzufriedenheit, Ökonomie (Zeit, Kosten, Vermeidung unnötiger Bildgebung).
• Validierungsplan:
  • Vordefinierte Echo/MRT‑Vergleiche in Subgruppen, Bland‑Altman‑Protokoll, Reproduzierbarkeitsstudien.
• Skalierung:
  • Lessons Learned, SOP‑Feinschliff, Integration in EHR/Telemedizin, Schulungsausbau und Evaluationsbericht für Entscheidungsträger.

Mit dieser strukturierten Einführung lässt sich die EKG‑basierte Hämodynamik nahtlos in den Praxisalltag überführen. Sie erhalten präzise, zeitnahe und kosteneffiziente Informationen, die Screening, Nachsorge und Monitoring stärken – und damit den entscheidenden Zeitvorsprung für eine rechtzeitige Intervention.