Das Elektrokardiogramm ist weltweit das am häufigsten eingesetzte kardiologische Messverfahren. Es erfasst elektrische Aktivität – nicht direkt Volumina. Doch in den zeitlichen Abständen zwischen P‑, QRS‑ und T‑Komponenten steckt weit mehr als Rhythmusinformation: Sie reflektieren die Abfolge von Vorhof- und Ventrikelaktivierung, isovolumetrischen Phasen, Auswurf und Relaxation. Die Technologie von CardioVolumeMetrics nutzt genau diese Phasenlängen eines Standard‑EKGs, um daraus präzise hämodynamische Größen in Echtzeit zu bestimmen – ohne zusätzliche Sensorik. So werden Schlagvolumen, enddiastolisches Volumen, endsystolisches Volumen und Auswurffraktion pro Herzzyklus berechnet und als kontinuierlicher Trend bereitgestellt. Für Sie bedeutet das: unmittelbarer Zugang zu volumetrischen Informationen aus einem Signal, das ohnehin vorliegt.

Wie das mathematische Modell Volumina aus Phasen ableitet – verständlich erklärt

Die Grundlage bildet ein biophysikalisch motiviertes, mathematisches Modell, das den Zusammenhang zwischen elektrophysiologischen Phasen im EKG und mechanischen Ereignissen im Herzzyklus beschreibt. Vereinfacht ausgedrückt:

• Aus den Phasenlängen der Depolarisation und Repolarisation (z. B. PQ‑Zeit, QRS‑Dauer, QT‑Zeit) wird die zeitliche Struktur von Vorlast, Kontraktilität und Relaxation erschlossen.
• Die Sequenz von Pre‑Ejection‑ und Ejektionszeit wird aus den Intervallen und Morphemerkennungen abgeleitet und mit bekannten kardiodynamischen Zusammenhängen verknüpft.
• Eine inverse Modellierung passt eine patientenspezifische Druck‑Volumen‑Schleife so an, dass sie die beobachteten EKG‑Phasen am besten erklärt. Als Ergebnis ergeben sich pro Beat Schätzwerte für enddiastolisches Volumen (EDV), endsystolisches Volumen (ESV) und daraus abgeleitet das Schlagvolumen (SV) und die Auswurffraktion (EF).
• Kontextdaten wie Herzfrequenz, Rhythmusstabilität, optional bekannte Vitalparameter (z. B. Blutdruck) und Basisdaten (Körpergröße, Gewicht) können, wenn vorhanden, die Kalibrierung weiter verfeinern.

Wichtig für die Praxistauglichkeit: Das Verfahren arbeitet auf Standard‑EKGs (12‑Kanal oder Langzeit/Telemetrie) und liefert für jeden Herzschlag Werte samt Güteindikatoren. Bei eingeschränkter Signalqualität werden Beats automatisch verworfen oder als unsicher gekennzeichnet.

Welche Kennzahlen Sie in Echtzeit erhalten – und wozu sie dienen

Im Fokus stehen vier klinisch etablierte Größen:

• Schlagvolumen (SV): Blutmenge pro Schlag – essenziell für die Beurteilung der Pumpleistung.
• Enddiastolisches Volumen (EDV): Füllungszustand vor der Kontraktion – sensitive Größe für Vorlast und Volumenstatus.
• Endsystolisches Volumen (ESV): Restvolumen nach dem Auswurf – spiegelt Kontraktilität und Nachlastinteraktion.
• Auswurffraktion (EF): Verhältnis aus SV zu EDV – zentraler Parameter zur Herzinsuffizienz‑Stratifizierung.

Ergänzend werden Trends, Beat‑to‑Beat‑Variabilität und Stabilitätsmetriken ausgewiesen. Das unterstützt Sie bei:

• der Früherkennung diskreter Funktionsveränderungen,
• der Therapiekontrolle und Nachsorge,
• der Belastungssteuerung im Leistungs- und Rehasport,
• der kontinuierlichen Überwachung sicherheitskritischer Tätigkeiten.

Praxisnahe Einsatzszenarien aus Klinik, Praxis und Leistungssport

• Früherkennung bei Risikopersonen: Eine 62‑jährige Patientin mit Hypertonie und Diabetes erhält halbjährlich ein Ruhe‑EKG. Die Volumetrie zeigt über drei Monate einen leichten Anstieg des ESV bei stabiler Herzfrequenz, die EF fällt von 58% auf 51%. Klinisch noch asymptomatisch, erfolgt eine gezielte echokardiografische Abklärung. Ergebnis: beginnende systolische Dysfunktion. Eine frühzeitige medikamentöse Optimierung wird eingeleitet – Monate, bevor Symptome eskalieren.

• Nachsorge nach Herzoperation: Nach Aortenklappenersatz wird auf der Normalstation ein Telemetrie‑EKG überwacht. Die Echtzeit‑Volumetrie dokumentiert zunehmendes SV und sinkendes ESV im Verlauf – ein Hinweis auf stabile Erholung unter angepasster Diuretikatherapie. Als gegen Abend kurzzeitig das SV fällt und die Ejektionszeit sich verlängert, wird rasch auf mögliche Volumenverschiebungen reagiert. Der Verlauf stabilisiert sich ohne invasive Maßnahmen.

• Performance‑Monitoring im Sport: Eine 28‑jährige Triathletin erfasst in Ruhe und nach Stufenbelastung 3‑Kanal‑EKGs. Die Trends zeigen unter geplanter Trainingsprogression eine Zunahme des SV bei unveränderter Ruhefrequenz, EDV bleibt im Zielkorridor. An einem Überlastungstag verschlechtert sich die Erholungsdynamik (verzögerter Rückgang von ESV), woraufhin die Trainingsintensität vorübergehend reduziert wird. Ergebnis: Leistungszuwachs ohne Übertraining.

• Überwachung von Hochrisikopersonal: Bei Pilotinnen und Piloten werden im Rahmen regelmäßiger Checks Kurz‑EKGs mit Volumetrie erhoben. Der persönliche Baseline‑Verlauf dient als Referenz. Relative Abweichungen (z. B. EF‑Abfall >5% ggü. persönlichem Median) lösen eine vertiefende Abklärung aus. Für Berufsgruppen mit Schicht- und Stressbelastung bietet das Verfahren eine nicht‑invasive, schnelle und kosteneffiziente Sicherheitsbarriere.

Diese Beispiele illustrieren: Der Mehrwert liegt nicht nur im Einzelwert, sondern in der zeitlichen Dynamik. Trends der Volumina und der EF – beatgenau und im Verlauf – schaffen diagnostische Schärfe.

Integration in bestehende EKG‑Workflows: so gelingt der Start

Die Einführung gelingt ohne zusätzliche Sensorik und ohne Eingriffe in die gewohnte EKG‑Aufnahme:

1. Datenerhebung: Sie verwenden Ihr vorhandenes 12‑Kanal‑EKG oder Telemetriesystem. Eine stabile Aufnahme von 30–120 Sekunden Ruhe‑EKG genügt für eine robuste Baseline; optional sind Belastungsprotokolle möglich.
2. Import und Segmentierung: Die EKG‑Rohdaten werden in die CardioVolumeMetrics‑Software importiert oder über eine Schnittstelle (z. B. HL7/FHIR, DICOM‑Waveform) automatisch übertragen. Algorithmen segmentieren die Herzzyklen und klassifizieren Phasenlängen.
3. Kontextualisierung: Optional ergänzen Sie Basisdaten (Größe, Gewicht) und verfügbare Vitalwerte. Diese Angaben können die Personalisierung verbessern, sind jedoch nicht zwingend.
4. Analyse in Echtzeit: Pro Herzschlag werden EDV, ESV, SV und EF berechnet und mit Qualitätskennzahlen versehen. Auffällige Trends oder Abweichungen werden visuell und als strukturierte Hinweise ausgegeben.
5. Befund und Dokumentation: Ergebnisse lassen sich in den EKG‑Befund integrieren, als strukturierten Report exportieren und in die elektronische Patientenakte übernehmen. Für Verlaufskontrollen stehen Trendansichten und Vergleichsfunktionen bereit.
6. Teamkompetenz: Eine kurze Einweisung befähigt medizinisches Personal, Qualitätshinweise zu interpretieren und Ergebnisse korrekt einzuordnen. Für anspruchsvolle Fälle unterstützen Expertinnen und Experten aus dem interdisziplinären Team.

Validierung, Qualitätssicherung und Grenzen

Die Technologie wird fortlaufend in Kooperation mit Kardiologinnen, Kardiologen und Wissenschaftsteams validiert. Für Ihre Einrichtung empfehlen wir:

• Lokale Plausibilitätsprüfung: In einer Einführungsphase stichprobenartige Gegenüberstellung mit Echokardiografie oder (wo verfügbar) CMR, um die Kalibrierung an Ihre Population anzupassen.
• Qualitätsmanagement: Nutzung der integrierten Signalqualitäts‑Indizes, definierte Mindestaufnahmedauer, Vermeidung von Artefakten (Bewegung, Muskelzittern, Elektrodenkontakt).
• Umgang mit Sonderrhythmen: Bei Vorhofflimmern, häufigen Extrasystolen, ausgeprägten Schenkelblöcken oder Schrittmacher‑Rhythmen kann die Ableitung mechanischer Phasen aus elektrischen Signalen eingeschränkt sein. In solchen Fällen werden Schätzungen konservativ markiert oder unterdrückt.
• Klinische Einordnung: Die Methode ist ein nicht‑invasives, ergänzendes Entscheidungswerkzeug. In akuten, hämodynamisch instabilen Situationen ersetzt sie keine unmittelbare Bildgebung oder invasive Diagnostik. Signifikante Abweichungen sollten – je nach Fragestellung – bildgebend bestätigt werden.
• Populationen außerhalb des Trainingsbereichs: Für Kinder, Schwangerschaft oder seltene Kardiomyopathien sind spezifische Validierungen erforderlich; hier empfehlen wir eine besonders sorgfältige Plausibilitätsprüfung.

Transparenz ist zentral: Jede Kennzahl wird mit einer Angabe zur Schätzunsicherheit und zur Signalqualität ausgewiesen, damit Sie die Befunde adäquat gewichten können.

Ablauf, Sicherheit und Kostenvorteile für Patient:innen

Für Patientinnen und Patienten ändert sich am EKG‑Ablauf nichts – und genau darin liegt der Komfort:

• Ablauf: Es werden wie gewohnt Elektroden aufgeklebt, Sie liegen oder sitzen entspannt. Die Aufzeichnung dauert in der Regel nur wenige Minuten. Währenddessen erfolgt bereits die Analyse im Hintergrund.
• Sicherheit: Es kommen keine zusätzlichen Sensoren, keine Kontrastmittel und keinerlei Strahlung zum Einsatz. Das Verfahren ist vollständig nicht‑invasiv.
• Verständlichkeit: Die Ergebnisse lassen sich anschaulich erklären – etwa, dass das Herz pro Schlag eine bestimmte Blutmenge auswirft (Schlagvolumen) und wie hoch der Anteil im Verhältnis zur Füllung ist (Auswurffraktion).
• Kosten und Verfügbarkeit: Weil vorhandene EKG‑Geräte genutzt werden, entfallen Anschaffung und Verbrauchsmaterialien weiterer Messsysteme. Das senkt Kosten und erleichtert die Anwendung in Praxis, Klinik, Telemedizin und Sportmedizin.
• Telemedizinische Perspektive: In geeigneten Settings können auch ambulante EKG‑Aufzeichnungen mit Volumetrie ausgewertet werden, um Verläufe zwischen zwei Terminen zu beobachten und bei Auffälligkeiten frühzeitig zu reagieren.

Kurz: Sie profitieren von zusätzlichen Informationen, ohne zusätzlichen Aufwand oder Risiken in Kauf zu nehmen.

Warum Echtzeit‑Volumetrie den Unterschied macht

Die Verbindung aus Verfügbarkeit des EKGs und der Tiefe hämodynamischer Information eröffnet neue Handlungsspielräume:

• Zeitgewinn: Auffällige Trends werden sichtbar, bevor Symptome oder Laborwerte einen Befund nahelegen.
• Präzision: Beat‑to‑Beat‑Analysen zeigen die unmittelbare Reaktion auf Therapie, Belastung oder Flüssigkeitsmanagement.
• Effizienz: Eine zusätzliche Messung entfällt – das spart Zeit im Workflow und Ressourcen im System.
• Personalisierung: Jede und jeder Patient:in erhält einen individuellen Verlauf als Referenz für künftige Vergleiche.

Für Teams in Klinik, Praxis, Luftfahrtmedizin und Sportbetreuung bedeutet das: bessere Entscheidungen bei gleicher oder geringerer Messlast.

Ausblick und Zusammenarbeit

CardioVolumeMetrics entwickelt das zugrunde liegende Modell kontinuierlich weiter – gemeinsam mit Kardiologie, Sportmedizin, Datenwissenschaft und Medizintechnik. Geplante Schwerpunkte sind die Erweiterung populationsspezifischer Kalibrierungen, die vertiefte Validierung in Sonderrhythmen und die noch engere Integration in EKG‑Ökosysteme. Wenn Sie die Technologie in Ihrer Einrichtung pilotieren, validieren oder in der Leistungsdiagnostik testen möchten, steht Ihnen ein interdisziplinäres Team zur Seite – damit aus EKG‑Phasen zuverlässige, handlungsleitende Hämodynamik wird.