Herz-Kreislauf-Erkrankungen bleiben die führende Ursache für Morbidität und Mortalität. Für Kardiolog:innen und Hausärzt:innen ist die rechtzeitige, belastungsarme Erfassung hämodynamischer Größen daher entscheidend, um Risiken früh zu erkennen, Verläufe zu beurteilen und Therapien zu steuern. Für Risikopatient:innen gilt: Je früher verlässliche Trends verfügbar sind, desto eher lassen sich Dekompensationen vermeiden und Krankenhausaufenthalte reduzieren.

CardioVolumeMetrics setzt genau hier an. Die Technologie erschließt aus Standard-EKGs in Echtzeit aussagekräftige hämodynamische Kennzahlen – ohne Katheter, ohne Kontrastmittel, ohne zusätzliche Hardware. Das Ergebnis sind präzise Verlaufsdaten, die an jedem Ort verfügbar sind, an dem ein EKG geschrieben werden kann: in der Praxis, der Ambulanz, im Reha-Setting, in der Telemedizin und im Monitoring von Hochrisikopersonal.

Das Prinzip: Von den Phasenlängen des EKG zu Volumina und Fluss

Die Grundlage bildet ein mathematisches Modell der elektromechanischen Kopplung des Herzens. Es nutzt die zeitliche Abfolge und Dauer der EKG-Phasen (z. B. PQ, QRS, QT) als Surrogate für die Abfolge der mechanischen Herzphasen (atriale und ventrikuläre Füllung, isovolumetrische Kontraktion, Auswurf, Relaxation). Kernelemente sind:

• PQ-Intervall: Repräsentiert die atrioventrikuläre Überleitungszeit und korreliert mit der diastolischen Füllungsvorbereitung.
• QRS-Dauer: Spiegelt die ventrikuläre Depolarisation und damit den Beginn der isovolumetrischen Kontraktion wider.
• QT-Intervall: Nähert die Dauer der ventrikulären Systole an; das Ende der T-Welle korrespondiert mit der Relaxation und dem Beginn der schnellen Füllungsphase.
• RR-Intervall und Herzfrequenzvariabilität: Erlauben die Einordnung von Vorlast- und Autonomeinflüssen in Ruhe und unter Belastung.

Diese zeitlichen Marker werden mit Modellen der myokardialen Kontraktionsdynamik und Druck-Volumen-Beziehungen verknüpft. Dadurch lassen sich relative Volumenänderungen und Flussprofile über den Herzzyklus rekonstruieren. Wo nötig, wird patientenspezifisch kalibriert – etwa anhand vorliegender Echokardiografie- oder klinischer Basisdaten (z. B. Körpergröße, Gewicht, Blutdruck) – um aus relativen Änderungen absolute Werte zu schätzen. Qualitätsalgorithmen prüfen Signalqualität, Rhythmus und Artefakte, damit nur verlässliche Zyklen in die Berechnung einfließen.

Wichtig: Die Methode nutzt vorhandene 12-Kanal- oder auch Langzeit-/Telemetriewellenformen; eine zusätzliche Messsonde ist nicht erforderlich. Die Verarbeitung erfolgt in Echtzeit, sodass schon während der Aufzeichnung aussagekräftige Kennwerte und Trends entstehen.

Welche Kennzahlen in Echtzeit bereitstehen

CardioVolumeMetrics liefert pro Schlag und als Verlauf:

• Schlagvolumen (SV): Aus der Dauer der elektromechanischen Systole und modellierten Auswurfdynamiken abgeleitet.
• Enddiastolisches und endsystolisches Volumen (EDV/ESV): Zyklusweise Schätzung mit Ableitung der Ejektionsfraktion als Surrogat.
• Herzzeitvolumen (HZV/CO): Produkt aus Schlagvolumen und Herzfrequenz, inklusive Beat-to-Beat-Variabilität und geglätteten Trendwerten.
• Füllungsdynamik: Indikatoren für frühe/schnelle Füllung und atriale Kontraktion; Abschätzung von Vorlastveränderungen und Relaxationsmustern.
• Belastungs- und Erholungsantwort: Veränderungen der Kennzahlen unter Aktivität, Orthostase oder Atemmanövern.
• Signal- und Qualitätsmetriken: Artefakterkennung, Konfidenzintervalle und Messstabilität, damit Ärzt:innen die Aussagekraft sofort einschätzen können.

Die Ausgabe ist klinisch interpretierbar, mit Referenzbereichen, patientenindividuellen Baselines und klaren Hinweisen, wenn Messbedingungen eine vorsichtige Interpretation erfordern.

Praxisnahe Workflows: Ambulanz, Telemedizin, Nachsorge

Ambulanz/Praxis

• Aufnahme: Standard-12-Kanal-EKG (Ruhe oder kurze Belastungssequenz).
• Verarbeitung: Echtzeitanalyse; in <1–2 Minuten stehen erste Kennzahlen und Trends bereit.
• Befundung: Automatisierte Zusammenfassung inklusive Vergleich mit Vorbefunden; optionale ärztliche Validierung und Freigabe.
• Entscheidung: Triage (z. B. Echokardiografie veranlassen, Medikation anpassen, Verlaufskontrolle terminieren).

Telemedizin/Remote Monitoring

• Datenquelle: Heim-EKG (z. B. Langzeit-EKG, telemetriefähige Geräte) mit sicherer Übertragung.
• Kontinuierliche Auswertung: Trendanalysen, personalisierte Alarme bei signifikanten Abweichungen vom individuellen Verlauf.
• Patientenkommunikation: Strukturierte Check-ins, Symptomabfrage und Handlungsanweisungen nach ärztlich definierten Protokollen.
• Eskalation: Automatisierte Benachrichtigung des Betreuungsteams bei überschrittenen Schwellen oder auffälligen Trends.

Nachsorge/Herzchirurgie/Intervention

• Baseline: Referenzmessung präoperativ oder unmittelbar postoperativ.
• Verlauf: Standardisierte Messungen an Tag X, Woche Y, Monat Z; zusätzliche Messungen bei Symptomen.
• Vergleich: EDV/ESV- und CO-Trends zur Beurteilung von Remodelling, Volumenstatus und Therapieansprechen.
• Dokumentation: Automatische Ablage im KIS/PVS, Übergabe an Reha und niedergelassene Partner.

Alle Workflows sind darauf ausgelegt, bestehende Prozesse zu ergänzen, nicht zu ersetzen. Die Entscheidungsverantwortung bleibt bei der behandelnden Ärztin oder dem behandelnden Arzt.

Klinische Use Cases: vom Risiko-Screening bis zur Sicherheitsüberwachung

Früherkennung von Herzinsuffizienzrisiken

• Unauffälliges Ruhe-EKG heißt nicht zwangsläufig unauffällige Hämodynamik. Beat-to-Beat-Schlagvolumen und Füllungsdynamik zeigen subtile Veränderungen, bevor klinische Dekompensation auftritt.
• Nutzen: Risikostratifikation, rechtzeitige Veranlassung weiterführender Diagnostik (Echo, NT-proBNP), engmaschige Verlaufskontrolle.

Postoperative Verlaufskontrolle

• Nach Klappen- oder Bypass-OPs erlaubt die Methode eine lückenarme Überwachung der Volumen- und Auswurfdynamik.
• Nutzen: Frühe Erkennung von Remodelling-Tendenzen, Volumenüberladung oder Rhythmus-bedingten Hämodynamikverschiebungen; datenbasierte Therapieanpassung.

Athletenmonitoring

• Abgrenzung von physiologischer Athletenanpassung vs. belastungsbedingter Dysfunktion durch Trendverläufe von SV, CO und Füllung über Trainingszyklen.
• Nutzen: Optimierung von Trainingslast, Erholungssteuerung, Prävention von Überlastung; objektive Rückmeldung bei Symptomen wie Palpitationen oder Leistungsabfall.

Sicherheitsüberwachung bei Pilot:innen und Hochrisikopersonal

• Kontinuierliche oder regelmäßige Kurzaufzeichnungen liefern Frühwarnsignale für hämodynamische Instabilitäten unter Stress, Schlafdefizit oder Dehydratation.
• Nutzen: Erhöhte Betriebssicherheit, standardisierte Freigabeentscheidungen, Dokumentation gegenüber Aufsichtsbehörden.

In allen Szenarien gilt: Die Technologie ergänzt klinische Untersuchung, Labordiagnostik und Bildgebung und ersetzt diese nicht. Sie schafft jedoch in Echtzeit eine datenbasierte Brücke zwischen EKG-Linie und hämodynamischer Realität.

Integration in bestehende Systeme: HL7/FHIR, IT-Workflows und Datenschutz

CardioVolumeMetrics fügt sich nahtlos in gängige Infrastruktur ein:

• HL7 v2: Befundübermittlung als ORU^R01, Einbettung von Kennzahlen und Trendgrafiken, Link zum detaillierten Report.
• FHIR: Bereitstellung als Observation-Ressourcen (z. B. Schlagvolumen, CO, EDV/ESV) inklusive Provenance und Device-Information; Subscription-Mechanismen für Echtzeitalarme.
• Geräteinteroperabilität: Anbindung an bestehende EKG-Systeme (z. B. via SCP-ECG, DICOM-Waveform, herstellerspezifische Schnittstellen), ohne zusätzliche Sensorik.
• IT-Betrieb: Cloud- oder On-Premises-Bereitstellung; Containerisierung; rollenbasierte Zugriffe; Audit-Logging.
• Datenschutz und Sicherheit: Ende-zu-Ende-Verschlüsselung, DSGVO-Konformität, Minimierung personenbezogener Daten, Pseudonymisierung für Forschung.

Damit wird die Technologie zu einem Baustein der digitalen Versorgung – interoperabel, skalierbar und revisionssicher.

Alarmschwellen, Trends und Qualitätssicherung

Klinisch nutzbar wird Echtzeit erst mit sinnvollen Regeln für Alarme und Trendbewertung. CardioVolumeMetrics unterstützt:

• Personalisierte Baselines: Individuelle Referenzwerte und dynamische Schwellen, die sich an den eigenen Verlauf anpassen.
• Mehrstufige Alarme: Informations-, Warn- und Kritikalarm mit konfigurierbarer Eskalation (z. B. Telehealth-Team, on-call Kardiologie).
• Trendlogik statt Einzelwerten: Kombination aus gleitenden Durchschnitten, Änderungsraten und Konfidenzintervallen, um Fehlalarme zu reduzieren.
• Artefaktmanagement: Automatische Erkennung von Bewegungs-, Elektroden- oder Rhythmusartefakten; Kennzeichnung unsicherer Zyklen.
• Kontextdaten: Optionaler Einbezug von Blutdruck, Aktivität oder Medikation zur differenzierteren Interpretation.

So entsteht eine Entscheidungsgrundlage, die robust gegenüber Messrauschen ist und gleichzeitig empfindlich genug für frühe Veränderungen.

Validierung: gemeinsam mit Kardiologie-Teams

Die klinische Validierung erfolgt in enger Zusammenarbeit mit wissenschaftlichen und klinischen Partnern:

• Studiendesigns: Prospektive Kohorten, Vergleich mit Echokardiografie (2D/3D), Kardio-MRT und – wo ethisch vertretbar – invasiven Referenzverfahren (z. B. Thermodilution).
• Metriken: Übereinstimmung (Bland-Altman), Korrelation, Trendkonkordanz, Reproduzierbarkeit und Auswirkung auf klinische Entscheidungen.
• Populationen: Breites Spektrum von Rhythmusvarianten, strukturellen Herzerkrankungen, postoperativen Patient:innen, Athlet:innen und Hochrisikogruppen.
• Qualität: Multizentrische Ansätze, präregistrierte Protokolle, unabhängige Auswertung.
• Kontinuierliche Verbesserung: Feedbackschleifen aus der Praxis fließen in Modellverfeinerungen, Signalverarbeitung und Benutzerführung ein.

Ziel ist nicht nur die methodische Genauigkeit, sondern auch der Nachweis eines klinischen Nutzens: schneller erkannte Dekompensationen, sicherere Steuerung von Therapien und bessere Ressourcenallokation.

Ökonomischer Nutzen: mehr Aussage, weniger Aufwand

Weil CardioVolumeMetrics auf vorhandenen EKGs aufsetzt, entstehen unmittelbare Effizienzgewinne:

• Kosteneffizienz: Keine neue Hardware; kurze Messzeit; automatisierte Auswertung; reduzierte Doppeluntersuchungen.
• Kapazitätsentlastung: Häufigere, niederschwellige Verlaufsdaten ermöglichen es, weiterführende Bildgebung gezielter und zeitnäher einzusetzen.
• Vermeidbare Hospitalisationen: Früh erkannte Trends stützen Interventionen in der ambulanten Versorgung.
• Telemedizin-Ready: Skalierbare Überwachung ohne Vor-Ort-Termine spart Wegezeiten und erhöht die Betreuungsfrequenz.
• Dokumentationsautomatik: Strukturierte Befunde im KIS/PVS reduzieren administrativen Aufwand.

Für Einrichtungen ergibt sich eine höhere Versorgungsqualität bei stabilen oder sinkenden Stückkosten. Für Patient:innen bedeutet es weniger Belastung bei mehr Transparenz über die eigene Herzgesundheit.

Verantwortungsvolle Anwendung und nächste Schritte

• Für Kardiolog:innen: Nutzen Sie die Technologie als sensiblen Verlaufsindikator zwischen den Bildgebungsfenstern. Definieren Sie für Ihre Patient:innen individuelle Schwellen und Telemedizinpfade, um frühzeitig zu reagieren.
• Für Hausärzt:innen: Integrieren Sie die Analyse in Check-ups für Risikopatient:innen. Ein kurzes Ruhe-EKG liefert zusätzliche hämodynamische Tiefe und hilft, Überweisungen zu priorisieren.
• Für Risikopatient:innen: Die Methode ist nicht-invasiv und kann engmaschige Einblicke in die Herzfunktion geben. Medizinische Entscheidungen treffen Sie bitte stets gemeinsam mit Ihrem Behandlungsteam.

CardioVolumeMetrics versteht sich als Partner eines interdisziplinären Netzwerks aus Kardiologie, Allgemeinmedizin, Sportmedizin und Luftfahrtmedizin. Mit Echtzeit-Hämodynamik aus dem EKG schließen wir die Lücke zwischen Signal und klinischer Bedeutung – präzise, kosteneffizient und überall dort verfügbar, wo heute schon ein EKG geschrieben wird.