Die hämodynamische Bewertung des Herzens ist für frühe Diagnosen, Therapieentscheidungen und Nachsorge zentral – aber bislang entweder ressourcenintensiv (Echokardiografie), invasiv (Katheter) oder nicht in Echtzeit verfügbar. CardioVolumeMetrics nutzt die Phasenlängen eines Standard‑EKGs und ein validiertes mathematisches Modell, um präzise hämodynamische Größen (EDV, ESV, Schlagvolumen, Herzzeitvolumen, Füllungsdynamik) nicht‑invasiv und kosteneffizient zu bestimmen. Für Sie als Kardiolog:in, Hausärzt:in oder klinische:r Entscheider:in bedeutet das: neue, sofort verfügbare Kennzahlen aus vorhandenen Geräten – ohne zusätzlichen Hardware‑Einsatz, mit klaren Pfaden für Screening, Verlaufskontrolle und Triage.

Vom EKG zur Volumetrie: das Modell in Kürze

• Elektromechanische Kopplung: Die kardiale Erregung (sichtbar im EKG) initiiert mechanische Ereignisse (Druck‑ und Volumenänderungen). CardioVolumeMetrics bildet diese Kopplung mithilfe eines patientenspezifischen, adaptiven Modells ab. Grundlage sind bekannte Beziehungen aus dem Wiggers‑Diagramm sowie Herzfrequenz‑ und Vorlast-/Nachlast‑abhängige Anpassungen.

• Phasenlängen als Prädiktoren: Ausgewertet werden unter anderem PR‑Intervall (atrioventrikuläre Überleitung), QRS‑Dauer (intraventrikuläre Aktivierung), QT/QTc (elektrische Systole) sowie abgeleitete Zeitmarker, die die isovolumetrische Kontraktion, die Auswurfphase und die frühe/ späte Diastole widerspiegeln. Morphologische Merkmale (z. B. QRS‑Steigung, T‑Wellen‑Symmetrie) ergänzen die zeitlichen Prädiktoren.

• Inverses Modellieren der Hämodynamik: Das Verfahren schätzt Schlagvolumen und Füllungsdynamik aus den elektrischen Phasenlängen, skaliert mit patientenspezifischen Parametern (Körpergröße, Geschlecht, Herzfrequenz, Rhythmuslage) und kalibriert kontinuierlich über mehrere Schläge, um Beat‑to‑Beat‑Schwankungen und Artefakte zu glätten.

• Output in Echtzeit: Innerhalb von Sekunden nach EKG‑Erfassung stehen EDV, ESV, SV, HZV, Ejektionsfraktion sowie Kennzahlen der diastolischen Füllung (z. B. isovolumetrische Relaxationszeit‑Surrogat, Relaxationskonstante‑Surrogat, frühe/späte Füllungsanteile) als strukturierte Messwerte bereit – zur Anzeige, Trendanalyse oder Entscheidungsunterstützung.

Wichtig: Das Verfahren ersetzt keine Bildgebung, wenn anatomische Detailfragen (z. B. Klappenmorphologie) zu klären sind. Es ergänzt bestehende Diagnostik um eine niedrigschwellige, wiederholbare und skalierbare Hämodynamik‑Messung.

Welche Parameter erhalten Sie – und wie interpretieren Sie sie?

• Enddiastolisches Volumen (EDV) und Endsystolisches Volumen (ESV): Liefert Einblick in Vorlast und systolische Restvolumina. Zunahmen des ESV bei stabilem Blutdruck und Rhythmus sprechen für nachlassende systolische Funktion oder steigende Nachlast.

• Schlagvolumen (SV) und Herzzeitvolumen (HZV): Beat‑to‑Beat‑Schätzung; sinnvoll für Trendmonitoring unter Therapie (z. B. Diuretika‑Titration, Nachlastsenker, Telemetrie bei Risikopersonal).

• Ejektionsfraktion (EF): Abgeleitet aus EDV/ESV; geeignet für Screening und Verlauf, aber bei Grenzfällen weiterhin durch Echo/CMR abzusichern.

• Diastolische Füllungsdynamik: Surrogat‑Maße für Relaxation und Compliance (z. B. isovolumetrische Relaxation, frühe vs. späte Füllungsanteile). Besonders relevant für HFpEF‑Screening und Trainingssteuerung bei Athlet:innen.

• Trends und Belastungsantwort: Optional lassen sich unter standardisierten Bedingungen (z. B. sitzend vs. Stehversuch, Stufenbelastung) dynamische Antworten abbilden, die sensitiver als Ruhewerte sein können.

Interpretationsempfehlung: Nutzen Sie absolute Werte zur Triage, Trends zur Therapieüberwachung. Bei diskrepanten Befunden oder Hochrisikokonstellationen sollten Echo oder weiterführende Diagnostik hinzugezogen werden.

Echo/Katheter vs. EKG‑basierte Hämodynamik: Workflow, Genauigkeit, Kosten

• Workflow

  • Echo: Terminierung, Geräte‑ und Personalbindung, Untersucherabhängigkeit, Auswertung oft verzögert.
  • Katheter: Invasiv, peri‑prozedurales Risiko, selektiv für spezifische Fragestellungen.
  • CardioVolumeMetrics: Messung in Routine‑EKG integriert, Ergebnis in Sekunden, ortsunabhängig, wiederholbar (z. B. Stations‑ oder Praxisworkflow, Telemedizin).

• Genauigkeit

  • Echo/CMR bleiben Referenz für Volumetrie und Struktur. Katheter ist Referenz für Drucke/Gradienten.
  • CardioVolumeMetrics zeigt in Validierungen eine gute Übereinstimmung für Schlagvolumen, Herzzeitvolumen und EF im Rahmen klinischer Entscheidungsgrenzen, besonders bei stabilem Sinusrhythmus. Diastolische Surrogat‑Maße korrelieren mit etablierten Echo‑Parametern, ersetzen diese jedoch nicht, wenn eine formale Gradeinteilung gefordert ist.

• Kosten und Skalierung

  • Keine zusätzliche Hardware; Nutzung vorhandener EKG‑Geräte.
  • Geringe variable Kosten pro Messung; hohe Taktung ermöglicht Screening und engmaschige Nachsorge.
  • Potenzial zur Entlastung echokardiografischer Slots (z. B. Vortriage, Verlauf unter Therapie), ohne strukturelle Kapazitäten auszubauen.

Priorisierte Anwendungsfälle: von HFpEF bis Hochrisikopersonal

• Früherkennung von Herzinsuffizienz inkl. HFpEF

  • Indikation: Dyspnoe unklarer Genese, multiple Risikofaktoren (Hypertonie, Diabetes, Adipositas), ältere Patient:innen.
  • Nutzen: Sensitives Screening über Füllungsdynamik‑Surrogate und Belastungsantwort; rasche Triage für Echo oder Therapieanpassung.

• Nachsorge nach Herzoperationen und strukturellen Eingriffen

  • Indikation: Post‑OP‑Überwachung (z. B. nach Bypass, Klappenchirurgie, TAVI), Reha‑Verlauf.
  • Nutzen: Trendfähige Volumen‑ und Output‑Messungen zur Steuerung von Volumenstatus, Nachlast und Medikation; frühe Detektion von maladaptiven Verläufen.

• Monitoring von Hochrisikopersonal (z. B. Pilot:innen) und kritischen Einsatzkräften

  • Indikation: Periodische Tauglichkeitschecks, belastungsnahe Funktionsprüfung.
  • Nutzen: Nicht‑invasive Echtzeitdaten unter standardisierten Protokollen; objektive Trendkurven für Tauglichkeitsentscheidungen.

• Athlet:innen und sportkardiologische Betreuung

  • Indikation: Trainingssteuerung, Differenzierung zwischen Athletenherz und Pathologie, Return‑to‑Play.
  • Nutzen: Füllungsdynamik und Schlagvolumentrends unter submaximaler Belastung; individualisierte Anpassung von Intensität und Erholungszeiten.

Integration in bestehende EKG‑Prozesse und Klinik‑IT

• Erfassung

  • Nutzung Standard‑12‑Kanal‑EKG (typisch 500–1000 Hz). Wichtig sind gute Elektrodenanlage, Artefakt‑Kontrolle, Rhythmusklassifikation.
  • Optional: kurze standardisierte Manöver (Atemhalt, Orthostase) zur Bewertung der Reserven.

• Software‑Einbindung

  • Integration als Auswerte‑Modul auf EKG‑Karren, als Gateway im Netzwerk oder über eine gesicherte Cloud‑Anbindung.
  • Ergebnisse als strukturierte Daten (z. B. HL7/FHIR Observation) in das KIS/PVS und das EKG‑Managementsystem zurückspielen; PDF‑Befunde für Archivierung.

• Darstellung und Entscheidungsunterstützung

  • Klinik‑Dashboards mit Ampellogik (z. B. Trendverschlechterung, Interventionsschwellen).
  • Automatisierte Benachrichtigungen bei definierten Abweichungen im Verlauf.

• Interoperabilität und Wartung

  • Unterstützung gängiger Standards (HL7, FHIR, DICOM‑ECG/SCP‑ECG); rollenbasierte Zugriffe.
  • Qualitätssicherung: periodische Signal‑Qualitätsberichte, Algorithmus‑Updates mit Versionskontrolle.

Datenschutz, Sicherheit und Compliance

• Datenschutz gemäß DSGVO: Datenminimierung, Zweckbindung, rollenbasierte Zugriffe, Protokollierung (Audit‑Trail), Verschlüsselung in Ruhe und in Transit.
• Betriebsmodelle: On‑Premises (für maximale Datenhoheit) oder Cloud mit zertifizierten Rechenzentren; Pseudonymisierung bei Forschung/Qualitätssicherung.
• Medizinprodukte‑Rahmen: Fragen Sie nach Entwicklungsstandards (z. B. Software‑Lebenszyklus, Risikomanagement) und klinischer Leistungsbewertung. Klären Sie die jeweils geltenden regulatorischen Anforderungen in Ihrer Region vor dem breiten Einsatz.
• Einwilligung und Aufklärung: Für Screening‑Programme klare Patienteninformation, Dokumentation der Einwilligung und definierte Pfade für Zweitmeinung/Weiterdiagnostik.

Grenzen und Fallstricke

• Rhythmusstörungen: Vorhofflimmern, häufige Extrasystolen, Bigeminus – eingeschränkte Aussagekraft einzelner Schlagparameter; Trendanalyse über längere Zeitfenster ist möglich.
• Leitungsstörungen: LBBB/RBBB, ventrikuläre Schrittmacherstimulation verändern die elektromechanische Kopplung; Modell passt sich an, verbleiben jedoch Unsicherheiten, v. a. bei diastolischen Surrogaten.
• Spezifische Pathologien: Ausgeprägte Klappenvitien, hypertrophe Kardiomyopathie, relevante Perikarderkrankungen, schwere pulmonale Hypertonie – hier ist ergänzende Bildgebung bzw. Druckmessung indiziert.
• Signalqualität: Bewegungs‑ und Muskelartefakte, schlechte Elektrodenhaftung, erhebliche Tachy‑/Bradykardien können die Schätzung beeinträchtigen; Qualitätsmetriken und Wiederholungsmessungen nutzen.
• Nutzungskontext: Das Verfahren liefert funktionelle Kennzahlen; anatomische Fragen, genaue Drucke/Gradienten und Klappenquantifizierung erfordern weiterhin Echo/CMR/Katheter.

Beispiel‑Protokolle für Screening und Pilotierung

• Praxis (Hausärzt:in/Kardiologie‑MVZ)

  1. Zielpopulation definieren: Patient:innen >60 J. oder <60 J. mit ≥2 kardiovaskulären Risikofaktoren oder Symptomen (Belastungsdyspnoe, Leistungsknick).
  2. Baseline‑Messung: Ruhe‑EKG mit CardioVolumeMetrics‑Analyse; Qualitätscheck; optional Orthostase‑Manöver.
  3. Entscheidungslogik:
     • Unauffällige Volumina/Trends, stabile Füllungsdynamik: Routinekontrolle in 6–12 Monaten.
     • Auffällige Füllungsdynamik oder sinkendes SV/HZV ohne Erklärungsfaktoren: Priorisierte Echo‑Zuweisung.
     • Diskrepanz zu Klinik/Anamnese: Telefonische Rücksprache, ggf. 1–2‑wöchige Verlaufskontrolle.
  4. Dokumentation: Strukturierte Befunde ins PVS/KIS; Patient:inneninformation mit Handlungsempfehlung.
  5. Evaluation: Nach 3–6 Monaten Auswertung der Concordance mit Echo‑Befunden, Einfluss auf Triage‑Zeit und Therapieanpassungen.

• Klinik (Station/Herz‑OP‑Nachsorge/Telemetrie)

  1. Einschluss: Post‑OP‑Patient:innen, HF‑Aufnahmen, TAVI‑Nachsorge, onkologische Patient:innen unter potenziell kardiotoxischer Therapie.
  2. Messfrequenz: Täglich in der Akutphase, danach 2–3×/Woche bis Entlassung; ambulant wöchentlich im ersten Monat.
  3. Steuerung: Volumenstatus‑Management (Diuretikadosis), Nachlast‑Modulation, Trainingsbeginn/Reha‑Stufung anhand von SV/HZV‑Trends und diastolischen Surrogaten.
  4. Eskalationskriterien: Anhaltend fallendes SV/HZV, ansteigendes ESV, Verschlechterung der Füllungsdynamik, klinische Zeichen – Trigger für Echo/Änderung des Therapieschemas.
  5. Qualitäts- und Sicherheitsnetz: Automatisierte Alarme im KIS; wöchentliche interdisziplinäre Fallreviews.

Für beide Settings empfiehlt sich eine initial überschaubare Kohorte mit definierten Evaluationskriterien (Machbarkeit, Zeit‑bis‑Befund, Concordance mit Standardverfahren, Einfluss auf Entscheidungen), bevor die Skalierung erfolgt.

Evidenzlage: Wo stehen wir heute?

• Methodische Validierungen: Interne und externe Kohorten zeigen eine robuste Ableitung von SV/HZV und EF aus EKG‑Phasen, insbesondere bei Sinusrhythmus und guter Signalqualität. Diastolische Surrogat‑Parameter korrelieren mit etablierten Echo‑Maßen; sie sind prädiktiv für klinische Verschlechterungen im Verlauf.

• Anwendungsnahe Studien: Frühe Daten deuten auf Nutzen im HF‑Screening (inkl. HFpEF‑Verdacht über Füllungsdynamik), in der postoperativen Überwachung (frühere Erkennung ungünstiger Trends) und im Tauglichkeits‑/Athletenmonitoring (objektive Belastungsantworten). Multizentrische Studien zur Ergebnisrelevanz und Gesundheitsökonomie sind im Aufbau bzw. in Durchführung.

• Grenzen der Evidenz: Bei komplexen Rhythmus‑ und Leitungsstörungen, ausgeprägten Klappenvitien und in pädiatrischen Kollektiven ist zusätzliche Evidenz erforderlich. Bildgebende und invasive Referenzverfahren bleiben für definitive Diagnosen maßgeblich.

Praxisfazit: CardioVolumeMetrics eröffnet einen niedrigschwelligen Zugang zu hämodynamischen Kernparametern – mit Potenzial, Triage und Nachsorge zu beschleunigen, Kosten zu senken und Interventionen zu verdichten. Für den breiten Einsatz empfehlen sich standortbezogene Pilotierungen, definierte Qualitätssicherungsmaßnahmen und die enge Kopplung an bestehende diagnostische Pfade.