CardioVolumeMetrics nutzt ein mathematisches Modell, das die zeitliche Abfolge der elektrischen Ereignisse im EKG mit den mechanischen Phasen des Herzzyklus verknüpft. Aus den Phasenlängen des Standard‑EKG (z. B. PQ-, QRS- und QT-Intervalle sowie die daraus abgeleiteten Zeitabschnitte der isovolumetrischen Kontraktion/Relaxation, Auswurf- und Füllungsphase) werden kontinuierlich hämodynamische Zustände geschätzt. Auf dieser Basis lassen sich Volumina und Flüsse in jeder Herzphase nicht-invasiv berechnen, darunter:

• Schlagvolumen (SV)
• enddiastolisches Volumen (EDV) und endsystolisches Volumen (ESV)
• Ejektionsfraktion (EF)
• Herzzeitvolumen (HZV/CO)

Das Modell berücksichtigt patientenspezifische Faktoren (z. B. Herzfrequenz, Blutdruck, Körpermaße) und elektromechanische Kopplungsprozesse, um elektrische Marker in mechanische Größen zu übertragen. Die Analyse liefert sowohl Momentanwerte als auch Trends und Reaktionsmuster unter Belastung oder Therapie. Dadurch erhalten Sie eine umfassende, beat‑to‑beat Hämodynamik in Echtzeit – ohne Katheter, ohne zusätzliche Sensorik und auf Basis vorhandener EKG‑Signale.

Präzise Volumina aus dem Standard‑EKG: Methodik und Parameter

Die Berechnung der Volumina und Schlüsselparameter folgt einem mehrstufigen Ansatz:

1. Signalaufnahme und -qualität: Die Software validiert automatisch Ableitungsqualität, erkennt Artefakte und Rhythmusstörungen und führt eine Takt‑zu‑Takt‑Segmentierung der PQRST‑Komplexe durch. Bei unzureichender Signalqualität oder ausgeprägten Arrhythmien erhalten Sie klare Qualitätsindikatoren und Handlungsempfehlungen.

2. Phasenidentifikation: Aus den Phasenlängen werden die Dauer der isovolumetrischen Kontraktion, die systolische Auswurfzeit und die frühe/späte Füllungsphase abgeleitet. Diese Zeitmarker sind die Grundlage für die mechanische Modellierung.

3. Hämodynamische Rekonstruktion: Ein validiertes Modell der Ventrikelmechanik verknüpft die Phasenlängen mit Druck‑Volumen‑Beziehungen. Unter Einbezug patientenspezifischer Referenzen (z. B. Blutdruckmessung, optional echokardiografische Dimensionen) werden EDV, ESV, SV, EF und HZV individuell kalibriert.

4. Output und Kontext: Neben absoluten Werten erhalten Sie Trends, Variabilitätsmaße, Last‑Reaktionsprofile und Warnschwellen. Die Ergebnisse können mit klinischen Kontextdaten (Medikation, Labor, Vitalparameter) korreliert werden, um Veränderungen frühzeitig zu interpretieren.

Dieser Ansatz unterstützt sowohl Ruhe‑ und Belastungsanalysen als auch Langzeitbeobachtungen und liefert damit eine durchgängige hämodynamische Sicht auf den Patienten.

Konkrete Einsatzszenarien in der klinischen Praxis

• Frühzeitige Erkennung kardiovaskulärer Risiken: Subtile Veränderungen der systolischen Funktion (z. B. sinkende EF, abnehmendes SV bei unverändertem Blutdruck) oder diastolische Auffälligkeiten (verlängerte isovolumetrische Relaxation, veränderte Füllungsdynamik) lassen sich früher erkennen als symptomgetriebene Marker. Das ermöglicht eine rechtzeitige Anpassung von Medikation, Lebensstilinterventionen oder die Einleitung weiterführender Diagnostik.

• Postoperatives Monitoring nach Herzoperationen: Nach Klappen‑ oder Bypass‑Eingriffen unterstützt die Beat‑to‑Beat‑Analyse das Erkennen von hämodynamischer Instabilität, z. B. beginnende Pumpfunktionsstörung, Tamponadehinweise oder Volumenverschiebungen. Trends von SV und HZV helfen, Inotropika, Flüssigkeitstherapie oder Entwöhnung von Kreislaufunterstützung präziser zu steuern.

• Telemedizinische Verlaufskontrolle: Im ambulanten Setting ermöglicht die Nutzung vorhandener EKG‑Infrastruktur eine engmaschige, nicht‑invasive Überwachung chronischer Herzinsuffizienz, KHK oder Rhythmusstörungen. Auffällige Trends können automatisiert an das Behandlungsteam gemeldet werden, um Eskalationen zu vermeiden und unnötige Klinikkontakte zu reduzieren.

• Triage in Notaufnahme und Intensivmedizin: Innerhalb weniger Minuten liefert die Software eine initiale hämodynamische Einschätzung (SV, HZV, EF), die bei der Differenzierung von Schockbildern, der Priorisierung von Bildgebung oder der Entscheidung zur invasiven Diagnostik unterstützt. Wiederholte Messungen unter Therapie zeigen die unmittelbare Reaktion auf Volumengaben, Vasopressoren oder Entlastungsmaßnahmen.

• Performance‑Optimierung und Sicherheitsüberwachung: Bei Leistungssportlern erlaubt das System die objektive Steuerung der Trainingslast über SV‑/HZV‑Profile und Erholungsdynamik. In Hochrisikoberufen (z. B. Luftfahrt) können regelmäßige Checks oder kontinuierliche Überwachung kritische Veränderungen früh detektieren, um Sicherheit und Einsatzfähigkeit zu erhöhen – unter strikter Beachtung der medizinisch‑ethischen Leitlinien.

Nahtlose Nutzung vorhandener EKG‑Geräte und IT‑Integration

CardioVolumeMetrics ist so ausgelegt, dass bestehende EKG‑Infrastruktur maximal genutzt wird:

• Gerätekompatibilität: Standard‑12‑Kanal‑EKGs, Telemetrie‑Systeme und Holter/Monitoring‑Geräte können als Signalquelle dienen. Es ist keine zusätzliche invasive Hardware erforderlich.

• Einfache Anbindung: EKG‑Signale werden über etablierte Schnittstellen importiert (z. B. DICOM‑ECG, HL7, FHIR‑Observation für Parameter). Berichte und Kurvenverläufe werden als strukturierte Befunde (HL7 ORU) in das KIS/Archiv übertragen und im VNA oder PACS abgelegt.

• Single‑Sign‑On und Rollenmodell: Nutzer authentifizieren sich über bestehende Kliniksysteme. Ein fein granuliertes Berechtigungskonzept schützt sensible Daten und ermöglicht interdisziplinäre Zusammenarbeit.

• Datenschutz und Sicherheit: Verarbeitung gemäß DSGVO, Verschlüsselung in Transit und at Rest, revisionssichere Protokollierung. On‑Premises, private Cloud oder hybride Bereitstellung sind möglich – je nach Sicherheits- und Compliance‑Anforderungen Ihrer Einrichtung.

So integrieren Sie die Hämodynamik‑Analyse ohne Medienbrüche in bestehende Workflows und erhöhen gleichzeitig die Datenqualität und Verfügbarkeit.

Klinische Workflows: Von der Messung zur Therapieentscheidung in Minuten

Ein typischer Ablauf in Klinik und Praxis:

1. Akquisition: Sie zeichnen ein Standard‑EKG auf oder verwenden laufende Telemetrie. Die Software prüft die Qualität in Echtzeit und signalisiert, wenn die Datengrundlage für eine zuverlässige Analyse ausreicht.

2. Analyse: Innerhalb von Sekunden werden EDV, ESV, SV, EF und HZV berechnet, visualisiert und in Relation zu Referenzbereichen gesetzt. Bei Bedarf können Baseline‑Parameter (z. B. Blutdruck) hinterlegt werden, um die Kalibrierung zu verfeinern.

3. Interpretation: Das Dashboard hebt relevante Abweichungen hervor (z. B. rascher Abfall des SV um >20% gegenüber Baseline) und schlägt kontextabhängige nächste Schritte vor – von Volumenstatus‑Prüfung bis hin zu weiterführender Bildgebung. Klinische Entscheidungen verbleiben selbstverständlich bei Ihnen.

4. Dokumentation und Kommunikation: Ergebnisse werden strukturiert in die Patientenakte geschrieben, inklusive Trendkurven und Kommentarfeld. Für Telemedizin stehen Benachrichtigungen und Wiedervorstellungstermine bereit.

5. Qualitätssicherung: Bei Rhythmusstörungen oder Artefakten markiert das System die Unsicherheit der Schätzungen. Sie erhalten klare Hinweise, wann eine ergänzende Diagnostik (z. B. Echokardiografie) sinnvoll ist.

Dieser Workflow unterstützt schnelle, informierte Entscheidungen, ohne zusätzliche Ressourcen in Anspruch zu nehmen.

Validierung und Evidenz: Gegenüberstellung mit Referenzmethoden

Die Leistungsfähigkeit der Methode wird systematisch gegen etablierte Verfahren geprüft:

• Bildgebende Referenzen: Vergleich der EDV/ESV‑ und EF‑Schätzungen mit 2D/3D‑Echokardiografie und kardialer MRT. Statistische Verfahren wie Bland‑Altman‑Analysen und Übereinstimmungsmaße (z. B. Intraklassenkorrelation) evaluieren Bias und Präzision.

• Fluss‑ und Output‑Referenzen: Herzzeitvolumen‑Vergleich gegen Thermodilution bzw. Fick‑Methode in ausgewählten Kollektiven. Trend‑Validierung (Trendability) ist dabei ebenso wichtig wie absolute Genauigkeit, um Therapieanpassungen zuverlässig steuern zu können.

• Robustheit und Generalisierbarkeit: Multizentrische, prospektive Studien mit diversen Rhythmusstörungen, Altersgruppen und Komorbiditäten adressieren Edge‑Cases und Anwendungsgrenzen. Subgruppenanalysen beleuchten die Performance bei Vorhofflimmern, Schrittmacher‑Rhythmen oder nach Klappenintervention.

• Reproduzierbarkeit und Workflow‑Eignung: Test‑Retest‑Analysen, Beobachterunabhängigkeit und Auswirkungen auf klinische Entscheidungen (z. B. Time‑to‑Therapy, Rate invasiver Eingriffe) fließen in die Bewertung ein.

Die Validierungsstrategie zielt darauf ab, sowohl die diagnostische Genauigkeit als auch den praktischen Nutzen im Alltag zu belegen. Ergebnisse werden fortlaufend mit dem interdisziplinären Team aus Kardiologinnen/Kardiologen und Wissenschaftlerinnen/Wissenschaftlern in die Modellentwicklung zurückgespielt.

Wirtschaftlichkeit: Weniger Invasivität, schnellere Prozesse, breitere Versorgung

Die Nutzung vorhandener EKG‑Geräte und die Nicht‑Invasivität der Methode erzeugen mehrere ökonomische Vorteile:

• Reduktion invasiver Diagnostik: Wenn eine zuverlässige Echtzeit‑Hämodynamik verfügbar ist, kann in geeigneten Fällen auf Kathetermessungen verzichtet oder deren Einsatz gezielter geplant werden. Das senkt Risiken, Kosten und Ressourcenverbrauch.

• Prozessbeschleunigung: Befunde in Minuten verkürzen Entscheidungswege in Notaufnahme, Intensivstation und perioperativer Versorgung. Kürzere Liegezeiten und weniger Doppeluntersuchungen entlasten Teams und Infrastruktur.

• Skalierbarkeit in der Fläche: Durch Telemedizin lässt sich die Betreuung vulnerabler Patientengruppen überregional ausweiten – bei gleichzeitiger Erhöhung der Versorgungsqualität und Vermeidung unnötiger Transporte.

• Personal‑ und Geräteeffizienz: Echokardiografische Slots und MRT‑Kapazitäten können für Fälle mit klarem Zusatznutzen reserviert werden. Pfadoptimierung und Automatisierung (z. B. automatische Berichterstellung) sparen Zeit in der Routine.

• Abrechnungs- und Vergütungsoptionen: Integrierte, strukturierte Befunde erleichtern die Dokumentation für bestehende Vergütungsmodelle im stationären und ambulanten Bereich; im Telemonitoring‑Kontext können geeignete Abrechnungsziffern genutzt werden (je nach lokaler Regelung).

Zusammengenommen fördern diese Effekte eine rasche Amortisation und schaffen Freiräume für komplexe Fälle – bei gleichzeitiger Erhöhung der Patientensicherheit.

Implementierung in Ihrer Einrichtung: Erfolgsfaktoren und nächste Schritte

• Pilotierung mit klaren Zielen: Starten Sie mit einer definierten Use‑Case‑Kohorte (z. B. Herzinsuffizienzambulanz, postoperative Überwachung oder Schock‑Triage in der Notaufnahme). Legen Sie Outcome‑ und Prozessmetriken fest (Time‑to‑Therapy, Rate zusätzlicher Bildgebung, Wiedereinweisungen).

• Interdisziplinäre Einbindung: Binden Sie Kardiologie, Notaufnahme, Intensivmedizin, Pflege, IT und Qualitätsmanagement früh ein. Gemeinsame SOPs und Eskalationspfade sichern die konsistente Anwendung.

• Schulung und Change‑Management: Kurzformate für EKG‑Akquisition, Interpretationsleitfäden und Umgang mit Qualitätsindikatoren fördern Akzeptanz. Superuser‑Konzepte erleichtern die Skalierung.

• IT‑Rollout und Compliance: Klare Integrationspfade (HL7/FHIR, DICOM‑Workflows), Berechtigungskonzepte und Datenschutz‑Prüfungen beschleunigen die Inbetriebnahme. On‑Premises oder Cloud werden nach Ihren Sicherheits- und Compliance‑Vorgaben gewählt.

• Kontinuierliche Verbesserung: Feedback‑Schleifen aus der Versorgung und die Teilnahme an Validierungsprojekten erhöhen die Modellgüte und schaffen evidenzbasierte Entscheidungsgrundlagen für den breiten Einsatz.

Mit CardioVolumeMetrics erhalten Sie ein Werkzeug, das die Brücke zwischen Elektrophysiologie und Hämodynamik schlägt, klinische Entscheidungen beschleunigt und zugleich die Wirtschaftlichkeit Ihrer Versorgung stärkt – nicht invasiv, echtzeitfähig und tief in Ihre bestehenden Workflows integriert.