Die Hämodynamik ist der Schlüssel zum Verständnis der Herzfunktion: Schlagvolumen, enddiastolisches Volumen (EDV), endsystolisches Volumen (ESV) und die daraus abgeleitete Ejektionsfraktion entscheiden darüber, ob ein Herz ausreichend Blut in den Körper pumpt. Bisher war die präzise Bestimmung dieser Größen mit Aufwand, Kosten oder invasiven Verfahren verbunden. CardioVolumeMetrics nutzt ein fortschrittliches mathematisches Modell, das aus den Phasenlängen eines vorhandenen EKGs in Echtzeit hämodynamische Parameter ableitet – ohne zusätzliche Hardware. Damit werden Trendanalysen und Entscheidungsunterstützung dort möglich, wo das EKG ohnehin Standard ist: in der Kardiologie, Allgemeinmedizin, Sport- und Luftfahrtmedizin sowie im Telemonitoring.

Der Ansatz ist kosteneffizient, skalierbar und schont Patientinnen und Patienten. Zugleich erlaubt er ärztlichen Teams, Veränderungen beat-to-beat zu verfolgen und auf Verschlechterungen früher zu reagieren – von der Risiko-Stratifizierung bis zur sicheren Nachsorge nach Operationen.

Wie aus Phasenlängen Volumina werden: der methodische Kern

Das EKG bildet die elektrische Aktivierung des Herzens mit millisekundengenauer Auflösung ab. CardioVolumeMetrics koppelt diese Signalinformation mit einem biophysikalischen Modell der Elektromechanik des Herzens:

• Segmentierung der EKG-Phasen: PQ, QRS, ST und QT werden präzise bestimmt, inklusive Dynamiken innerhalb der QT-Phase.
• Ableitung systolischer Zeitintervalle: Aus den Phasenlängen werden elektromechanische Marker der isovolumetrischen Kontraktion und Ejektionszeit modelliert; die zeitliche Kopplung von Depolarisation, Kontraktionsbeginn und Relaxation fließt ein.
• Mathematische Rekonstruktion: Ein differenzielles Modell setzt die Zeitintervalle in Beziehung zu Druck-Volumen-Zyklen des linken Ventrikels. Demografie, Herzfrequenz und Rhythmusmerkmale dienen als individuelle Parameter.
• Kalibrierung ohne zusätzliche Sensorik: Wo üblicherweise Phonokardiogramm oder Impedanz nötig wären, schätzt das Modell diese Größen aus den EKG-Phasen und verifiziert sie gegen physiologische Plausibilitäten und Langzeittrends.
• Ergebnis in Echtzeit: Schlagvolumen, EDV, ESV und abgeleitete Kennzahlen stehen beat-to-beat zur Verfügung; Artefakte werden automatisch detektiert, Unsicherheiten quantifiziert.

Das Resultat sind präzise, wiederholbare hämodynamische Daten direkt aus einem existierenden EKG – ob 12‑Kanal in der Klinik, 3‑Kanal-Telemetrie auf der Station oder ein ambulantes Langzeit-EKG.

Konkrete Workflows für medizinische Fachkräfte

CardioVolumeMetrics fügt sich in etablierte Abläufe ein und erweitert sie um Echtzeit-Hämodynamik. Drei typische Workflows:

• Risiko-Stratifizierung in Praxis und Klinik:
  1) Standard-EKG aufnehmen (Ruhe- oder Belastungs-EKG).
  2) Automatische Analyse; Ausgabe von Schlagvolumen, EDV/ESV, Ejektionsfraktion und Beat-to-Beat-Variabilität.
  3) Vergleich mit alters- und geschlechtsspezifischen Referenzbereichen sowie mit patienteneigenen Baselines.
  4) Report mit Risikoindikatoren (z. B. abfallendes Schlagvolumen bei unveränderter Herzfrequenz, verlängerte elektromechanische Intervalle).
  5) Entscheidungsunterstützung: Einbestellung zur Echokardiographie, Anpassung der Medikation oder engmaschigeres Monitoring.

• Postoperative Nachsorge (z. B. nach Klappen-OP oder Bypass):
  1) EKG-basiertes Hämodynamik-Monitoring bei Visiten: Überprüfung von EDV/ESV-Trends als Surrogat der Ventrikelfunktion.
  2) Frühwarnlogik für Dekompensation (z. B. anhaltender Rückgang des Schlagvolumens, Zeichen erhöhter Nachlast).
  3) Entlassung mit Telemonitoring-Protokoll; Tages- oder Wochenberichte an das Behandlerteam.
  4) Eskalationspfad: Telekonsil, Labor/Ultraschall binnen 24–48 Stunden bei auffälligen Trends.

• Telemonitoring chronischer Herzinsuffizienz:
  1) Regelmäßige EKG-Aufzeichnungen zu Hause über bereits vorhandene Geräte.
  2) Analyse in Echtzeit, sichere Übertragung in die Praxis/Klinik.
  3) Schwellenwert- und Trend-Alerts (personalisierte Baselines statt starrer Grenzwerte).
  4) Maßnahmenplan: Triage durch Pflege-/Telemedizinteam, ärztliche Bewertung, Anpassung der Therapie oder Einbestellung.

In allen Szenarien gilt: Die Technik ergänzt die klinische Beurteilung, ersetzt sie aber nicht. Befunde sollten im Kontext von Symptomen, Labor und Bildgebung bewertet werden.

Früh erkennen: was Hochrisikopatientinnen und -patienten konkret gewinnen

Für Personen mit erhöhtem Risiko – etwa mit Herzinsuffizienz, KHK, Hypertonie, Diabetes oder nach kardialen Eingriffen – ist Zeit der entscheidende Faktor. EKG-gestützte Hämodynamik erlaubt:

• Nutzung vorhandener EKGs: Keine Zusatzhardware, keine neuen Abläufe. Schon Routine-EKGs liefern mehr Aussagekraft.
• Erkennung subklinischer Verschlechterungen: Ein anhaltender Rückgang des Schlagvolumens oder ein Anstieg des ESV im Vergleich zur persönlichen Basis kann auf beginnende Dekompensation hinweisen, noch bevor Symptome voll ausgeprägt sind.
• Personalisierte Trends statt Einmalwerte: Veränderungen relativ zur eigenen Ausgangslage sind oft aussagekräftiger als absolute Grenzwerte.
• Niedrige Zugangshürden: Gerade in ländlichen Regionen oder bei eingeschränkter Mobilität ist die Möglichkeit, hämodynamische Veränderungen aus Tele-EKGs zu erkennen, ein Gewinn an Sicherheit.

Empfehlenswert sind feste Messroutinen (z. B. morgens in Ruhe), um verlässliche Vergleiche zu ermöglichen. Bei Auffälligkeiten sollte das Behandlungsteam zeitnah involviert werden.

Praxisnahe Use-Cases: vom Herzkatheterlabor bis zum Cockpit

• Kardiologie:
  Eine Ambulanz betreut Patientinnen mit dilatativer Kardiomyopathie. Zusätzlich zum Echo erhält jede Patientin eine EKG-basierte Hämodynamikmessung bei jedem Besuch und nach Belastung. Fällt das Schlagvolumen trendartig ab, wird das Therapieschema angepasst und eine weiterführende Bildgebung priorisiert. Ergebnis: weniger ungeplante Aufnahmen, zielgerichtete Echokardiographien.

• Hausarztpraxis:
  Ein 68-jähriger Patient mit Hypertonie und Dyspnoe berichtet unspezifische Beschwerden. Das Ruhe-EKG zeigt keine akute Ischämie. Die EKG-basierte Hämodynamik weist jedoch auf ein erhöhtes ESV und eine reduzierte beat-to-beat Ejektionsfraktion hin. Die Hausärztin veranlasst zeitnah eine Echokardiographie und startet eine engmaschige Verlaufskontrolle. So wird eine beginnende systolische Dysfunktion früh erkannt.

• Sportmedizin:
  Ein Ausdauerathlet im Trainingsaufbau wird vor und nach Stufentests mit EKG überwacht. Die hämodynamischen Parameter zeigen eine effiziente Schlagvolumensteigerung bei moderatem Frequenzanstieg; später im Zyklus fällt unter akuter Ermüdung das Schlagvolumen trotz hoher Frequenz ab. Das Trainerteam periodisiert die Belastung gezielt, vermeidet Übertraining und dokumentiert die positive Remodellierung über Wochen.

• Luftfahrtmedizin:
  Pilotinnen und Piloten unterliegen strengen Tauglichkeitsprüfungen. Im Rahmen der Routineuntersuchung werden vorhandene EKGs analysiert; auffällige Trends (z. B. Verkürzung der Ejektionszeit bei gleichzeitiger Frequenzzunahme) lösen eine Abklärung aus, noch bevor Leistungseinbußen auftreten. Die Methode erhöht die Sicherheit, ohne den Untersuchungsaufwand zu erhöhen.

Vergleich zu traditionellen Methoden: komplementär statt konkurrierend

• Echokardiographie:
  Stärken: strukturelle Beurteilung, Klappen, Wandbewegungen, Dopplerhämodynamik. Limitationen: untersucherabhängig, logistischer Aufwand, nicht kontinuierlich. CardioVolumeMetrics ergänzt als kosteneffizientes Trend- und Frühwarnsystem zwischen den Echo-Terminen; strukturelle Diagnostik bleibt dem Echo vorbehalten.

• Invasive Katheterdiagnostik:
  Goldstandard für Drücke und Koronarstatus, aber invasiv, risikobehaftet und nicht für Verlaufsmonitoring geeignet. Die EKG-basierte Methode erlaubt nicht-invasive Verlaufskontrolle, ohne Drücke direkt zu messen.

• Impedanzkardiographie und Pulswellenanalyse:
  Benötigen zusätzliche Sensorik/Hardware und sind teils artefaktanfällig. CardioVolumeMetrics arbeitet mit vorhandenen EKGs und minimiert so Kosten und Einführungsbarrieren.

• Kardio-MRT:
  Exzellente Volumenreferenz, jedoch teuer und nicht in Echtzeit. EKG-basierte Hämodynamik ist ideal für häufige Messungen und Monitoring, MRT für Referenz- und Strukturdiagnostik.

Kurz: Die EKG-basierte Hämodynamik schafft eine Datenbrücke zwischen den „großen“ Diagnostiken und dem klinischen Alltag – schnell, wiederholbar, budgetschonend.

Interoperabilität: so integriert sich die Lösung in Ihren Alltag

Die Technologie ist darauf ausgelegt, ohne neue Geräte zu funktionieren und sich nahtlos in bestehende IT-Landschaften einzufügen:

• Kompatibel mit gängigen Formaten für Ruhe-, Belastungs- und Langzeit-EKGs (z. B. DICOM-Waveform, SCP-ECG); Import auch aus Telemetrie.
• Echtzeit-Verarbeitung aus Monitoringsystemen sowie Batch-Analyse historischer EKG-Aufzeichnungen.
• Schnittstellen zu KIS/PVS und ePA über etablierte Standards (z. B. HL7/FHIR). Ergebnisse als strukturierte Observations und als PDF-Report.
• Rollenbasierte Dashboards: Überblick über Patientenkohorten, individuelle Verlaufsansichten, Alarmregeln pro Patient/gruppenbasiert.
• API für Forschung und Qualitätssicherung: Export pseudonymisierter Zeitreihen zur Auswertung.

Die Einführung erfordert keine Umstellung Ihrer EKG-Infrastruktur. Schulungsinhalte konzentrieren sich auf Interpretation, Schwellenwerte und die Einbindung in klinische Entscheidungswege.

Validierung, Qualität und Fairness: der Weg zur breiten Anwendung

Eine robuste Validierung ist zentral. Der Entwicklungs- und Validierungspfad umfasst:

• Algorithmische Verifikation an Simulations- und Referenzdaten (z. B. offene EKG-Datenbanken) zur Feineinstellung der Phasensegmentierung.
• Retrospektive Studien mit Vergleich gegen etablierte Referenzen (Echokardiographie mit LVOT-Doppler, gegebenenfalls kardiales MRT für Volumina).
• Prospektive Multicenter-Studien zur Bewertung von Genauigkeit, Reproduzierbarkeit und klinischem Nutzen (z. B. Reduktion ungeplanter Hospitalisationen durch Trend-Alerts).
• Subgruppenanalysen nach Alter, Geschlecht, Rhythmusstörungen (z. B. Vorhofflimmern), Komorbiditäten – mit dem Ziel, Bias zu erkennen und die Performance für alle Patientengruppen zu sichern.
• Qualitätssicherung im Betrieb: kontinuierliches Monitoring von Messqualität, Artefaktquote, Alarmpräzision und Outcome-Korrelationen.

Transparente Berichterstattung über Messunsicherheiten unterstützt eine sichere klinische Nutzung. Die Ergebnisse dienen als Entscheidungsgrundlage und sollten immer im Zusammenspiel mit klinischem Kontext interpretiert werden.

Datenschutz und Sicherheit: Privacy by Design

Der Schutz sensibler Gesundheitsdaten ist nicht verhandelbar. Das Sicherheitskonzept umfasst:

• Datenschutz nach geltenden Regularien (z. B. DSGVO); Datensparsamkeit und zweckgebundene Verarbeitung.
• Verschlüsselung im Transit und at rest; Härtung der Systeme nach anerkannten Standards.
• Pseudonymisierung/Anonymisierung für Forschung und Qualitätssicherung; getrennte Schlüsselverwaltung.
• Rollen- und berechtigungsgesteuerter Zugriff, Audit-Logs, nachvollziehbare Alarme.
• Möglichst viel Verarbeitung am Rand (Edge/On-Premises), um Rohdatenflüsse zu minimieren; wo Cloud eingesetzt wird, nur in zertifizierten Umgebungen.
• Einwilligungsmanagement und transparente Patient:inneninformation.

Damit bleibt der Mehrwert der Echtzeit-Hämodynamik mit hoher Datensicherheit vereinbar.

Implementierung und nächste Schritte

Der Einstieg ist pragmatisch gestaltet:

• Onboarding mit Pilotkohorte, Festlegung von Baselines und Alarmregeln.
• Schulung von Teams (Interpretation, Workflow-Integration, Eskalationspfade).
• Technische Integration in EKG- und Praxis/Kliniksysteme, Tests unter Routinebedingungen.
• Evaluation nach 4–8 Wochen: Auswertung von Alarmqualität, Ressourcenbedarf, Patientenzufriedenheit und klinischem Nutzen; anschließende Skalierung.

Für Hochrisikopatientinnen und -patienten empfehlen sich klare Protokolle für Messzeitpunkte und Rückmeldeschleifen. Für Fachkräfte sind standardisierte Berichte, klare Schwellen und eine einfache Einbindung in die Dokumentation entscheidend.

Abschließend gilt: EKG-basierte Hämodynamik schafft aus einer allgegenwärtigen Messung einen neuen, klinisch verwertbaren Informationskanal. Wer Risiken früher erkennt, kann besser nachsorgen – effizient, nicht-invasiv und patientenzentriert.