Wie viel Blut pumpt das Herz pro Schlag? Wie verändern sich Füllung, Auswurf und Relaxation über den Tag oder unter Belastung? Bisher waren solche Fragen nur mit zusätzlicher Sensorik, teuren Untersuchungen oder invasiven Messungen zuverlässig zu beantworten. CardioVolumeMetrics eröffnet einen neuen Weg: Aus den Phasenlängen eines Standard-EKGs werden in Echtzeit hämodynamische Parameter und Volumina in jeder Phase des Herzzyklus berechnet – kosteneffizient, nicht-invasiv und ohne zusätzliche Sensoren. Für Klinikteams bedeutet das präzisere, kontinuierliche Einblicke in die kardiale Funktion direkt aus bestehenden EKG-Workflows. Für Risikopatientinnen und -patienten heißt es: frühzeitig auffällige Muster erkennen, Entscheidungen fundierter treffen – ohne zusätzliche Belastung.

Mathematisches Herzstück: Hämodynamik aus EKG-Phasenlängen

Die Innovation von CardioVolumeMetrics beruht auf einem validierten, physiologisch fundierten Modell, das elektrische Aktivität in mechanische Ereignisse übersetzt. Konkret:

• Aus dem EKG werden robuste zeitliche Marker extrahiert: Beginn und Ende von P-Welle, QRS-Komplex und T-Welle sowie rhythmische Merkmale wie RR-Intervalle und Variabilität.
• Daraus werden systolische und diastolische Zeitintervalle abgeleitet, z. B. isovolumetrische Kontraktion, Auswurfphase, isovolumetrische Relaxation und Füllungsphasen. Diese „Zeitachsen der Mechanik“ lassen sich aus den Längen und Relationen der elektrischen Phasen präzise approximieren.
• Ein inverse-modellbasierter Ansatz nutzt diese Zeitinformationen zusammen mit physiologischen Randbedingungen (z. B. alters- und größenabhängige elastische Eigenschaften des Myokards) zur Schätzung volumetrischer Größen:
  • Schlagvolumen (SV), Herzzeitvolumen (CO)
  • Enddiastolisches und endsystolisches Volumen (EDV/ESV)
  • Ejektionsfraktion (EF)
  • Parameter der diastolischen Funktion (z. B. Relaxationsdynamik, Füllungsanteile)
• Qualitätssicherung, Artefakterkennung und Konfidenzschätzer laufen kontinuierlich mit, um nur dort Werte auszugeben, wo die Signalgrundlage belastbar ist.

Das Ergebnis sind hämodynamische Kennzahlen, die im Sekundenraster aktualisiert werden können – direkt aus dem EKG, ohne Manschette, ohne Doppler und ohne Katheter.

Echtzeit, nicht-invasiv, kosteneffizient: Was bedeutet das im Alltag?

• Echtzeit: Die Parameter aktualisieren sich schlag- oder blockweise (abhängig von der gewünschten Glättung). Trendverläufe entstehen ohne Wartezeit und erlauben unmittelbare Reaktionen am Bett, im Funktionsdiagnostik-Labor oder im Cockpit.
• Nicht-invasiv: Es werden ausschließlich die vorhandenen EKG-Ableitungen verwendet. Keine zusätzlichen Sensoren, keine Stichkanülen, keine Belastung über den regulären EKG-Standard hinaus.
• Kosteneffizienz: Die bestehende EKG-Infrastruktur bleibt die Basis. Lizenzen und Softwareintegration ersetzen teure Spezialhardware. Das reduziert Anschaffungskosten, Schulungsaufwand und laufende Betriebskosten.

Klinische Einsatzfelder: Von der Früherkennung bis zum Hochrisiko-Monitoring

1) Früherkennung von Funktionsveränderungen
Subtile Verschiebungen der systolischen Zeiten, eine sinkende Auswurffraktion oder auffällige diastolische Muster lassen sich früh erkennen – oft bevor klinische Symptome voll ausgeprägt sind. Das unterstützt z. B.:

• die Identifikation beginnender systolischer Dysfunktion,
• die Verlaufskontrolle bei Hypertonie, Kardiomyopathien oder Chemotherapie-induzierter Kardiotoxizität,
• die Beurteilung der Reserve unter Belastung oder Medikation.

2) Nachsorge nach Herzoperationen und Interventionsmedizin
Nach Bypass, Klappenersatz/-rekonstruktion oder strukturellen Interventionen ist die lückenlose Funktionskontrolle entscheidend. CardioVolumeMetrics liefert:

• tägliche Trends von EDV/ESV und EF zur Beurteilung der Remodellierung,
• Auswurf- und Füllungsdynamik als Marker für hämodynamische Stabilität,
• objektive, standardisierte Verlaufsdaten für Entlassungs- und Reha-Entscheidungen.

3) Kontinuierliches Monitoring von Hochrisikopersonal
Bei Berufsgruppen mit hohen Sicherheitsanforderungen (z. B. Pilotinnen und Piloten) ermöglicht die Technologie:

• regelmäßige, nicht-belastende Check-ups mit objektiven Trendkurven,
• frühzeitige Erkennung leistungsmindernder Veränderungen,
• eine konsistente Dokumentation zur Risikobeurteilung – ohne zusätzliche Sensorik im Einsatz.

Integration in bestehende EKG-Workflows: Von der Aufnahme zum Report

CardioVolumeMetrics fügt sich in gängige EKG-Prozesse ein und nutzt Ihre vorhandenen Geräte und Datenwege.

• Signalqualitätsanforderungen

  • Ableitungen: Standard-12-Kanal-EKG oder hochwertige Rhythmusableitungen.
  • Sampling: Klinikübliche Abtastraten (z. B. ≥250–500 Hz) und Bandbreiten reichen aus.
  • Vorbereitung: Sorgfältige Elektrodenplatzierung, saubere Hautvorbereitung und Minimierung von Bewegungsartefakten.
  • Qualitätschecks: Automatische Erkennung von Basisliniendrift, Muskelartefakten und T-Wellen-Überlagerungen; nur stabile Segmente fließen in die Berechnung ein.

• Beispiel-Reports
  Ein typischer Report umfasst:

  • Kerngrößen (SV, CO, EDV, ESV, EF) mit Konfidenzintervallen,
  • visuelle Trendlinien über frei wählbare Zeiträume (Minuten bis Wochen),
  • Ampelsystem mit konfigurierbaren Schwellen und Delta-Warnungen (z. B. relative Änderung gegenüber dem individuellen Basiswert),
  • kommentierbare Befundzusammenfassung für die Patientenakte.

• Trendanalysen und Interoperabilität

  • Serienvergleiche: Vor-/Nach-Belastung, prä-/postoperativ, medikationsbezogene Veränderungen.
  • Export: HL7/FHIR- und DICOM-kompatible Datenübergabe, Integration in KIS/PACS.
  • Auditierbarkeit: Versionierte Algorithmenkennzeichnung, nachvollziehbare Mess- und Rechenpfade.

Für Risikopatientinnen und -patienten: Frühe Muster sehen, Entscheidungen erleichtern

Für Menschen mit erhöhtem kardiovaskulärem Risiko ist das Verfahren besonders schonend. Sie absolvieren eine übliche EKG-Ableitung – mehr ist nicht nötig. Die ärztlichen Teams erhalten daraus präzise hämodynamische Daten und Trendinformationen. Das bringt Vorteile:

• Früherkennung ohne zusätzliche Belastung: Keine Blutabnahme, keine Katheter, keine Zusatzsensoren.
• Individuelle Basiswerte: Ihr persönlicher „Normalbereich“ entsteht über wiederholte Messungen. Veränderungen werden vor dem Hintergrund Ihrer eigenen Ausgangslage bewertet.
• Shared Decision Making: Objektive, leicht verständliche Kurven erleichtern Gespräche über Therapieoptionen und Lebensstilmaßnahmen.
• Ambulanter Nutzen: Regelmäßige Kontrollen können kurz, standardisiert und gut planbar erfolgen.

Wichtig: Die Methode ergänzt ärztliche Diagnostik und ersetzt keine notwendigen Untersuchungen. Sie schafft jedoch eine fortlaufende, nicht-invasive Datenbasis, die Entscheidungen sicherer und zeitgerechter macht.

Validierung: Abgleich mit Echo- und Katheterdaten

Die Leistungsfähigkeit des Modells wird mit etablierten Referenzverfahren verglichen:

• Echokardiografie

  • Vergleich von EDV/ESV und EF (z. B. Simpson-Biplan) sowie Schlagvolumen (z. B. LVOT-VTI-basiert).
  • Belastungs- und Ruheprotokolle zur Bewertung der Trendtreue über verschiedene Zustände.

• Herzkatheter/Intensivmedizin

  • Abgleich des Herzzeitvolumens mit Thermodilution bzw. Fick-Methode, wo verfügbar.
  • Bland-Altman-Analysen zur Abschätzung systematischer Abweichungen und Grenzen der Übereinstimmung.

• Reproduzierbarkeit und Robustheit

  • Test-Retest-Analysen unter standardisierten Bedingungen,
  • Sensitivitätsprüfungen bei variierender Signalqualität und Herzrhythmus.

Die Ergebnisse zeigen eine gute Übereinstimmung innerhalb klinisch akzeptabler Grenzen und eine hohe Fähigkeit, Trends zuverlässig abzubilden. Grenzen bestehen bei ausgeprägten Rhythmusstörungen oder schwerer Leitungsstörung; hier greift die integrierte Qualitätssicherung und kennzeichnet die Aussagekraft entsprechend. Detaillierte Kennzahlen und Studiendesigns sind in begleitenden Whitepapern und Validierungsberichten dokumentiert.

Datenschutz und Informationssicherheit: Schutz by Design

CardioVolumeMetrics ist auf Datensparsamkeit und Konformität mit geltenden Regularien (z. B. DSGVO) ausgelegt:

• Pseudonymisierung/Anonymisierung der verarbeiteten EKG-Daten, wo immer möglich,
• Ende-zu-Ende-Verschlüsselung bei Speicherung und Transport,
• rollenbasierte Zugriffskontrollen, Protokollierung und revisionssichere Audit-Trails,
• flexible Betriebsmodelle: On-Premises in der Klinik oder zertifizierte Cloud-Umgebung,
• klare Datenfluss-Transparenz: Welche Daten werden erhoben, wofür genutzt, wie lange gespeichert.

Für Patientinnen und Patienten bedeutet das: maximale diagnostische Aussage bei minimalem Datenrisiko.

Wirtschaftlichkeit: Mehr Leistung aus vorhandener Infrastruktur

Weil keine zusätzliche Sensorik benötigt wird, liegt der wirtschaftliche Vorteil auf der Hand:

• Investitionsschutz: Nutzung vorhandener EKG-Geräte und IT-Infrastruktur.
• Geringe Betriebskosten: Softwarelizenz statt Spezialhardware, wenig Schulungsaufwand durch vertraute Abläufe.
• Kapazitätseffekte: Entlastung von Echolabors und invasiver Diagnostik bei Fragestellungen, die mit EKG-basierten Trends beantwortbar sind.
• Prozessvorteile: Kürzere Untersuchungszeiten, standardisierte Reports, einfache Verlaufsvergleiche.
• Versorgungsqualität: Früherkennung und engmaschige Überwachung können Komplikationen vermeiden helfen – ein Nutzen für Patientinnen/Patienten und Kostenträger.

Ein einfaches Rechenbeispiel: Werden routinemäßige EKG-Kontrollen um die hämodynamische Auswertung ergänzt, entsteht ein zusätzlicher Informationsgewinn ohne nennenswerte zeitliche oder materielle Mehrbelastung. Das verbessert Entscheidungen auf Stations-, Ambulanz- und Populationsebene.

Ausblick und Fazit: Präzise Hämodynamik, überall dort, wo ein EKG liegt

CardioVolumeMetrics schließt die Lücke zwischen elektrischer Aktivität und mechanischer Herzleistung – in Echtzeit, nicht-invasiv und kosteneffizient. Für Klinikteams heißt das: besseres Monitoring, frühere Interventionen und integrierte Workflows. Für Risikopatientinnen und -patienten: verlässliche Trends ohne zusätzliche Belastung.

Mit fortlaufender Validierung gegen Echo- und Katheterstandards, striktem Datenschutz und nahtloser Interoperabilität setzt die Technologie einen neuen Standard: Hämodynamik, wann immer ein EKG verfügbar ist. So wird aus einem alltäglichen Signal ein präzises Fenster in die kardiale Funktion – für eine sicherere, effizientere und vorausschauendere Versorgung.