Frühzeitige, nicht-invasive Einsichten in die Pumpsituation des Herzens sind der Schlüssel zu schneller Intervention, präziser Steuerung von Ressourcen und einer besseren Versorgungskontinuität. Gerade in der Primärversorgung, in kardiologischen Ambulanzen und in vernetzten Versorgungsstrukturen entscheidet die Verfügbarkeit verlässlicher hämodynamischer Kennzahlen in Echtzeit darüber, ob latente Herzinsuffizienz rechtzeitig erkannt, die Nachsorge nach Eingriffen zielgerichtet geführt oder Hochrisikopersonal lückenlos überwacht werden kann. CardioVolumeMetrics verfolgt genau dieses Ziel: präzise Volumetrie und abgeleitete Kennwerte aus einem Standard‑EKG – ohne zusätzliche Hardware, modellbasiert und workflow‑tauglich.

Von Phasenlängen zum Volumen: der mathematische Kern

Die Innovation von CardioVolumeMetrics beruht auf der Kopplung elektrischer Ereignisse des EKG an mechanische Phasen des Herzzyklus. Aus den Phasenlängen eines Standard‑EKG (u. a. P‑R‑Intervall, QRS‑Dauer, QT‑Intervall, ST‑Segment, R‑R‑Abstände) werden über ein validiertes, physiologisch fundiertes Modell die zeitlichen Fenster der isovolumetrischen Kontraktion und Relaxation, der Füllung und der Auswurfphase abgeschätzt. Diese elektromechanische Abbildung erlaubt die Berechnung:

• Volumina je Herzzyklusphase, inklusive enddiastolischem und endsystolischem Volumen,
• Schlagvolumen und Herzzeitvolumen (Beat‑to‑Beat und geglättet),
• Ableitungen zu Vorlast‑ und Nachlast‑Hinweisen (Preload-/Afterload‑Indizes) sowie Kontraktilitätsmarkern,
• Trendmetriken (Kurzzeit‑ und Langzeitvariabilität).

Die Modellierung berücksichtigt Herzfrequenz, Rhythmusvariabilität und die interne Synchronisation der elektrischen Aktivierung. So entsteht aus einem vorhandenen EKG‑Signal ein kontinuierliches, hämodynamisches Profil in Echtzeit. Das Ergebnis: quantitative Kennwerte, die Sie direkt klinisch einordnen und longitudinal verfolgen können – ohne zusätzliche Messsonden oder Bildgebung.

Wichtig: Die Methode ergänzt etablierte Verfahren. Bildgebende Verfahren und hämodynamische Messungen bleiben dort maßgeblich, wo anatomische Details, Klappenpathologien oder komplexe strukturelle Befunde zu klären sind. Die Stärke von CardioVolumeMetrics liegt in der schnellen, nicht‑invasiven, serientauglichen Quantifizierung und im Trend.

Integration ohne zusätzliche Hardware: so funktioniert es im Alltag

CardioVolumeMetrics nutzt vorhandene EKG‑Infrastruktur. Die Software wird an Ruhe‑EKG‑Systeme, Langzeit‑EKG/Holter oder Telemetrie angebunden und verarbeitet die Signale in Echtzeit. Die Integration in bestehende Systeme erfolgt über gängige Standardschnittstellen (z. B. DICOM‑Worklist/ECG‑Formate, HL7/FHIR für Befunde). Ihre Vorteile:

• Keine zusätzliche Hardware oder Sensorik erforderlich,
• Echtzeit‑Berechnung während der EKG‑Aufzeichnung, inkl. Qualitätsindikatoren zum Signal,
• Automatisierte Dokumentation der Kennwerte im Befund und in der Patientenakte,
• Konfigurierbare Alarm‑ und Trendlogik für Station, Praxis und Telemonitoring.

Für vernetzte Versorgungsnetzwerke lässt sich die Lösung in Telehealth‑Plattformen einbinden – mit rollenbasiertem Zugriff, um Befunde gezielt in die nächste Versorgungsebene zu übergeben.

Früherkennung im Fokus: latente Herzinsuffizienz in der Praxis

Für Hausärzt:innen und Kardiolog:innen bietet die Methode einen zusätzlichen, objektiven Blick auf die hämodynamische Reserve. Ein praxisnaher Workflow könnte wie folgt aussehen:

1. Opportunistisches Screening bei Risikopersonen (z. B. Hypertonie, Diabetes, KHK, Adipositas) im Rahmen eines Standard‑Ruhe‑EKG.
2. Echtzeit‑Ermittlung von Schlagvolumen, Herzzeitvolumen sowie Preload-/Afterload‑Indizes; parallele Bewertung der Signalqualität.
3. Interpretation mit Schwellenwerten und Referenzbereichen nach Alter/Herzfrequenz:
   • Abnahme des Schlagvolumens und Zunahme der Nachlast‑Hinweise bei stabiler Frequenz können auf beginnende systolische Einschränkung oder vaskuläre Last hindeuten.
   • Verlängerte isovolumetrische Phasen (modellbasiert) und Hinweise auf eingeschränkte Füllung unterstützen den Verdacht auf frühe diastolische Dysfunktion.
4. Trendvergleich mit Vorwerten: eine konsistente Veränderung über Tage/Wochen erhöht die Aussagekraft.
5. Entscheidungsunterstützung: Einleitung weiterer Diagnostik (Echokardiografie) oder Therapieanpassung gemäß Leitlinie – und gezielte Verlaufskontrolle mit derselben EKG‑basierten Messung.

So wird das Standard‑EKG zum Gatekeeper, der strukturiert identifiziert, wer zeitnah avancierte Diagnostik braucht – und wer zunächst im Verlauf beobachtet werden kann.

Nachsorge und Hochrisikopersonal: lückenlose Überwachung, gezielte Steuerung

• Postoperative Nachsorge: Nach Herzoperationen oder Interventionen (z. B. Klappeneingriffe, Bypasschirurgie) unterstützt die Beat‑to‑Beat‑Volumetrie die Beurteilung von Erholung, Preload‑Responsivität und Nachlast. Trendbrüche von Schlagvolumen oder deutliche Afterload‑Zunahmen werden in Echtzeit angezeigt und können Anlass zur frühzeitigen Anpassung der Medikation oder zur priorisierten Bildgebung geben.

• Hochrisikopersonal (z. B. Pilot:innen): In regelmäßigen, standardisierten EKG‑Checks liefert CardioVolumeMetrics robuste Verlaufsdaten. Auffällige Trends (zunehmende Variabilitätsarmut des Schlagvolumens unter Belastungsäquivalenten, persistente Afterload‑Erhöhung) lösen definierte Eskalationspfade aus. Das ermöglicht präzise, regelkonforme Tauglichkeitsentscheidungen und minimiert ungeplante Ausfälle.

• Athlet:innenbetreuung: In der Leistungsdiagnostik unterstützen präzise Schlagvolumen‑ und Afterload‑Trends die Trainingssteuerung; Überlastungszustände lassen sich frühzeitig erkennen, ohne zusätzliche Messgeräte einzusetzen.

Fallbeispiel aus der Versorgungspraxis: Integration, Alarmierung, Interpretation

Ausgangslage: Eine 64‑jährige Patientin mit Hypertonie und Diabetes erscheint zur Routinekontrolle in der Hausarztpraxis. Das Ruhe‑EKG zeigt einen Sinusrhythmus ohne akut pathologische Befunde. CardioVolumeMetrics ist in das EKG‑System integriert.

• Integration in den Ablauf: Beim Start der EKG‑Aufzeichnung aktiviert die MFA die CardioVolumeMetrics‑Analyse. Binnen Sekunden erscheinen Qualitätsindikatoren und die ersten Kennwerte (Schlagvolumen, enddiastolisches/endsystolisches Volumen, Herzzeitvolumen) als laufender Trend.

• Alarm‑ und Trendlogik: Gegenüber einem Vorbefund vor sechs Monaten zeigt sich ein 12‑prozentiger Rückgang des mittleren Schlagvolumens bei unveränderter Herzfrequenz sowie ein Anstieg des modellbasierten Afterload‑Index. Das System markiert den Trend als „relevant“ (konfigurierbarer Schwellenwert, z. B. >10 % über mehrere Messfenster) und generiert eine Befundnotiz.

• Klinische Interpretation:

  • Reduziertes Schlagvolumen bei stabiler Frequenz und erhöhter Nachlast legt eine erhöhte vaskuläre Belastung oder beginnenden systolischen Funktionsverlust nahe.
  • Hinweise auf verkürzte Füllungsphase (relativ zur Herzfrequenz) können für eingeschränkte Relaxation sprechen (Preload‑Hinweis).
  • Die Ärztin entscheidet, antihypertensive Therapie und Volumenstatus kritisch zu prüfen und eine zeitnahe Echokardiografie zu veranlassen. Parallel wird eine Verlaufsmessung in vier Wochen geplant.

• Ergebnis im Verlauf: Unter Therapieanpassung normalisiert sich der Afterload‑Index; das Schlagvolumen steigt in den nächsten Wochen um 8–10 % an. Die Echokardiografie bestätigt den Befund einer frühen diastolischen Funktionsstörung ohne strukturelle Klappenpathologie. Die Patientin bleibt im ambulanten Monitoring, die Ressourcen der Bildgebung wurden gezielt und rechtzeitig eingesetzt.

Dieses Beispiel zeigt, wie sich aus einem bestehenden EKG‑Prozess mit Echtzeit‑Kennwerten ein klarer, handlungsorientierter Pfad ableiten lässt – ohne zusätzliche Geräte, aber mit höherer diagnostischer Schärfe.

Kosten‑/Nutzenaspekte gegenüber bildgebenden Verfahren

• Nutzung vorhandener Infrastruktur: Das Standard‑EKG ist in nahezu allen Versorgungsebenen verfügbar. CardioVolumeMetrics skaliert darauf auf und vermeidet Anschaffungs‑ und Wartungskosten zusätzlicher Hardware.
• Zeitgewinn: Die Kennwerte stehen in Echtzeit zur Verfügung. Entscheidungen im selben Kontakttermin werden erleichtert, Wiederbestellungen nur bei Bedarf.
• Gatekeeping für Bildgebung: Bildgebende Verfahren bleiben Goldstandard für Anatomie und Strukturen. EKG‑basierte Hämodynamik hilft, die „richtigen Patient:innen“ zur richtigen Zeit zur Echokardiografie, CMR oder CT zu steuern – Wartezeiten sinken, Auslastung wird planbarer.
• Verlaufsnutzen: Quantitative Trends sind besonders wertvoll für Therapie‑Monitoring und Nachsorge. Die wiederholte, nicht‑invasive Messung senkt Barrieren und Kosten für engmaschige Kontrollen.
• Telemedizin und Skalierung: In Netzwerken und Selektivverträgen kann die Lösung als Frühwarnsystem dienen, das nur bei Auffälligkeit Kapazitäten in höheren Versorgungsstufen bindet.

Validierung, Datenschutz und Governance

CardioVolumeMetrics entwickelt das mathematische Modell in enger Zusammenarbeit mit Kardiolog:innen, Physiolog:innen und Datenwissenschaftler:innen weiter. Der Validierungsansatz umfasst:

• Vergleichsstudien mit Echokardiografie bzw. CMR zur Prüfung von Schlagvolumen, EDV/ESV und Trendgüte (z. B. Bland‑Altman‑Analysen, Korrelationen, Reproduzierbarkeit),
• prospektive Anwendungsbeobachtungen in Primär‑ und Sekundärversorgung zur Beurteilung des klinischen Nutzens (Screening, Nachsorge),
• kontinuierliche Modellkalibrierung auf Basis diverser Rhythmus‑ und Patientenprofile.

Datenschutz und Sicherheit sind integrale Bestandteile der Lösung:

• DSGVO‑konforme Verarbeitung mit Pseudonymisierung/Anonymisierung je nach Einsatzszenario,
• rollenbasierte Zugriffssteuerung und Protokollierung,
• wo möglich Edge‑Verarbeitung auf dem EKG‑System oder in der Klinikdomäne; bei Cloud‑Nutzung: verschlüsselte Übertragung und Speicherung,
• Interoperabilität über Standardformate, um Lock‑in zu vermeiden.

Die Lösung ist als Entscheidungsunterstützung konzipiert. Ärztliche Beurteilung und Leitlinien bleiben handlungsleitend; CardioVolumeMetrics liefert zusätzliche, quantitative Evidenz in Echtzeit.

Einsatzgrenzen und gute Anwendungspraxis

Wie jede modellbasierte Methode hat auch die EKG‑gestützte Hämodynamik definierte Grenzen. Für eine verlässliche Anwendung empfehlen wir:

• Rhythmus‑ und Leitungsbesonderheiten beachten: ausgeprägte Arrhythmien (z. B. Vorhofflimmern mit hoher Variabilität), Schenkelblock, Schrittmacher‑Stimulationsmuster oder frequent auftretende Extrasystolen können die Zuordnung elektrischer zu mechanischen Phasen erschweren. In solchen Fällen sollten Trends über längere Zeitfenster und mit erhöhter Vorsicht interpretiert werden.
• Signalqualität sichern: Elektrodenanlage, Artefaktkontrolle und ausreichende Aufzeichnungsdauer sind entscheidend. Die integrierte Qualitätsanzeige unterstützt Sie dabei.
• Klinischen Kontext einbeziehen: Akute hämodynamische Instabilität, relevante Klappenvitien, kongenitale Herzfehler oder Perikarderkrankungen erfordern primär bildgebende/konventionelle Diagnostik. CardioVolumeMetrics dient hier nicht als Ersatz.
• Kinder und besondere Kollektive: Für pädiatrische Patient:innen oder spezielle Populationen gelten ggf. eigene Validierungs- und Referenzbereiche; die Anwendung sollte entsprechend freigegeben sein.
• Entscheidungspfade definieren: Legen Sie in Ihrer Einrichtung Schwellenwerte, Eskalationswege und Verantwortlichkeiten fest (z. B. ab welcher Trendänderung ein Echo veranlasst wird). Das erhöht die Patientensicherheit und standardisiert die Versorgung.

Richtig eingesetzt, bietet die Lösung ein Maximum an Nicht‑Invasivität bei hoher Informationsdichte – und trägt dazu bei, schneller zu intervenieren und Ressourcen dorthin zu lenken, wo sie den größten Nutzen stiften.

Fazit: schneller zur Intervention, bessere Ressourcensteuerung

CardioVolumeMetrics macht aus dem EKG ein hämodynamisches Instrument: Volumina pro Herzzyklusphase, Schlagvolumen, Herzzeitvolumen und Preload-/Afterload‑Hinweise in Echtzeit – ohne zusätzliche Hardware. Für Kardiolog:innen, Hausärzt:innen und Versorgungsnetzwerke entstehen einheitliche, skalierbare Workflows für Screening, Nachsorge und Monitoring von Hochrisikogruppen. Mit klaren Trends, konfigurierbaren Alarmen, validierter Methodik und striktem Datenschutz unterstützt die Technologie fundierte Entscheidungen, beschleunigt Interventionen und schont Ressourcen. Und sie tut dies mit maximaler Nicht‑Invasivität – genau dort, wo Patient:innen sind: am EKG.