Die meisten kardiologischen Entscheidungen basieren heute auf zwei getrennten Informationsquellen: elektrische Aktivität (EKG) und mechanische Pumpfunktion (Echo, MRT, Katheter). CardioVolumeMetrics schlägt diese Brücke in Echtzeit – nicht-invasiv und kosteneffizient auf Basis vorhandener EKG-Geräte. Kern ist ein mathematisches Modell, das aus den Phasenlängen des EKGs die mechanischen Phasen des Herzzyklus ableitet und daraus präzise hämodynamische Parameter wie Schlagvolumen, enddiastolisches Volumen (EDV) und endsystolisches Volumen (ESV) schätzt.

Physiologischer Hintergrund: Die elektrische Erregung initiiert die mechanische Antwort des Myokards. Zwischen EKG-Markern (P-Welle, QRS, QT) und den mechanischen Phasen (isovolumetrische Kontraktion, Ejektionsphase, isovolumetrische Relaxation, Füllung) existieren konsistente zeitliche Beziehungen. Das Modell von CardioVolumeMetrics nutzt diese Kopplung, korrigiert sie patientenspezifisch (u. a. Herzfrequenz, Alter, Geschlecht) und berechnet aus den EKG-Phasenlängen beat-to-beat Volumenverläufe im linken Ventrikel. So werden Trends der Pumpfunktion verfügbar, ohne den klinischen Alltag mit zusätzlicher Hardware zu belasten.

Welche Parameter in Echtzeit verfügbar sind

CardioVolumeMetrics stellt pro Schlag und als Trend folgende Größen bereit:

• Schlagvolumen (SV)
• Enddiastolisches Volumen (EDV) und endsystolisches Volumen (ESV)
• Ejektionsfraktion (EF) und Herzzeitvolumen (CO)
• Systolische und diastolische Zeitanteile (z. B. Ejektionszeit, Füllungszeit)
• Surrogatkennzahlen für Kontraktilität und Relaxation auf Basis zeitlicher Indizes
• Stabilitäts- und Qualitätsindikatoren (Artefakt-Score, Konfidenzintervalle)

Die Stärke liegt im Verlauf: Unter konstanten Bedingungen sind relative Veränderungen besonders aussagekräftig, etwa ein schleichender Anstieg des ESV oder eine Verkürzung der Ejektionszeit bei unveränderter Frequenz. Absolute Werte werden mit Konfidenzbändern ausgegeben und lassen sich bei Bedarf gegen vorhandene Referenzmethoden kalibrieren.

Standardisierte Workflows mit bestehenden EKG-Geräten

Die Implementierung gelingt ohne Systembruch, da vorhandene 12-Kanal-EKGs, Ruhe- oder Belastungs-EKGs sowie Holter-Daten genutzt werden können.

Typischer Praxis-Workflow (Ruhe-EKG):

1. Baseline anlegen: 2–3 Minuten Ruhe-EKG im Sitzen und zusätzlich 1 Minute im Stehen (orthostatische Modulation).
2. Qualitätssicherung: Ableitungs-Check, Rausch-/Driftkontrolle, Rhythmusklassifikation.
3. Analyse starten: Automatische Phasenerkennung (QRS, QT, RR) und Beat-to-beat-Modellierung.
4. Befundansicht: Sofortige Anzeige von SV, EDV, ESV, EF inkl. Trends und Konfidenz.
5. Vergleich: Abgleich mit früheren Baselines, Kennzeichnung signifikanter Abweichungen.
6. Entscheidungsbaum: Je nach Befund Schwellenwerte definieren, Echo/Blutdruck/Labor ergänzen.

Klinik-Workflow (Belastung und Monitoring):

• Stufenbelastung: Protokollgemäße Watt-Steigerung; die Plattform zeigt Frequenz-normalisierte Trends von SV/ESV in Echtzeit.
• Perioperatives Monitoring: Beat-to-beat-Trends auf Telemetrie; automatische Alarme bei signifikanten Trendwechseln.
• Holter/Häusliches Monitoring: Upload der Daten ins Teleportal; Tages- und Wochenverläufe mit Ereignismarkern.

Besondere Stärke: Die Software liefert Qualitätsindikatoren pro Beat, sodass Artefakte, Arrhythmie-Episoden oder Ableitungsprobleme transparent werden und die Befundung zielgerichtet bleibt.

Früherkennung funktioneller Veränderungen im Alltag der Kardiologie

Für die Früherkennung zählen subtile, reproduzierbare Trends:

• Progressiver Anstieg des ESV bei konstanter Herzfrequenz und Blutdruck kann auf beginnende systolische Dysfunktion hindeuten.
• Verkürzte Füllungszeit bei steigender Frequenz mit abnehmendem SV-Trend kann eine beeinträchtigte diastolische Reserve anzeigen.
• Verlängerung der isovolumetrischen Phasen (surrogatbasiert) kann auf Verzögerungen der elektromechanischen Kopplung hinweisen.

Empfohlener Ablauf:

• Baseline definieren: zwei Referenzmessungen im Abstand von 1–2 Wochen.
• Trigger für Follow-up festlegen: z. B. −10% SV über mehrere Sitzungen oder +15% ESV im Ruhezustand.
• Bestätigung anstoßen: Echo mit Strain-Analyse oder Biomarker, je nach Klinikpfad.
• Therapie-Monitoring: Nach Einleitung einer Maßnahme (Medikation, CRT-Anpassung) daily short checks zur Trendbeobachtung.

So wird das EKG vom reinen Rhythmusmonitor zum funktionellen Frühwarnsensor, ohne die Schwelle für Diagnostik zu erhöhen.

Strukturierte Nachsorge nach Herzoperationen

Nach Klappen- oder Bypass-Operationen ist der Verlauf der Volumina klinisch entscheidend. CardioVolumeMetrics unterstützt eine strukturierte Nachsorge mit klaren Zeitpunkten und Kriterien:

• Stationär (Tage 1–5): Tägliche 5-Minuten-Checks in Ruhe; Fokus auf Stabilität von SV und Rückgang eines initial erhöhten ESV.
• Frührehabilitation (Wochen 1–4): Zweimal wöchentlich Ruhe- und leichte Belastungsprotokolle, um die diastolische Füllungszeit und die Erholung der EF zu beobachten.
• Ambulant (Monate 1–6): Wöchentliche Heimaufzeichnungen (Holter/Telemonitoring); automatische Alerts bei Trendbrüchen.

Interpretationshinweise:

• Eine kontinuierliche Normalisierung von ESV und Zunahme der Füllungszeit unter leichter Belastung spricht für funktionelle Erholung.
• Ungewöhnliche Abweichungen (z. B. Rückgang des SV trotz Frequenzkonstanz) sollten eine frühzeitige Abklärung triggern.
• Begleitfaktoren wie Rhythmuswechsel, Medikation und Volumenstatus werden im Bericht kontextualisiert, um Fehldeutungen zu vermeiden.

Belastungssteuerung bei Athlet:innen und Monitoring von Hochrisikopersonal

Bei Leistungssport und in Berufen mit erhöhtem Risiko (Piloten, Einsatzkräfte) zählt präzise Belastungssteuerung und Sicherheit.

Athlet:innen:

• Stufen- oder Intervalltests: Beat-to-beat-SV-Trends helfen, das individuelle Optimum zwischen Frequenzanstieg und SV-Erhalt zu bestimmen.
• Erholungsdiagnostik: Rasche Normalisierung von ESV und Füllungszeit nach Belastung gilt als günstiges Zeichen kardialer Reserve.
• Trainingsanpassung: Wiederholte −5 bis −10% SV bei identischer Last können auf Überlastung oder Dehydratation hinweisen und eine Regenerationsphase begründen.

Hochrisikopersonal:

• Regelmäßige Kurzchecks im Rahmen flugmedizinischer/berufsmedizinischer Programme.
• Trendalarme vor Einsätzen: Identifikation ungewöhnlicher Muster (z. B. Anstieg ESV, verkürzte Ejektionszeit) als Anlass für weiterführende Abklärung.
• Telemetrische Überwachung bei spezifischen Einsatzprofilen; Integration in bestehende Monitoring-Infrastrukturen ohne zusätzliche Sensorik.

In beiden Gruppen dient das Verfahren nicht als alleinige Diagnostik, sondern als früh reagierender, objektiver Trendindikator zur sicheren Steuerung und Priorisierung.

Best Practices für Interpretation und klinische Entscheidungen

Für verlässliche Ergebnisse empfehlen sich klare Standards:

• Baselines und Referenzen: Individuelle Referenzkurven anlegen; relative Veränderungen priorisieren.
• Qualitätsmanagement: Ableitungspositionen dokumentieren; Bewegungsartefakte minimieren; automatische QC-Flags beachten.
• Rhythmuskontext: Bei Arrhythmien (insb. Vorhofflimmern) sind Mittelwerte über längere Fenster sinnvoller als Einzelbeat-Analysen.
• Multimodaler Abgleich: Trends stets im Kontext von Blutdruck, Symptomen und ggf. Echokardiografie interpretieren.
• Schwellenwerte definieren: Praxis-/Klinik-spezifische Trigger für Folgeuntersuchungen festlegen.
• Team-Schulung: Kurztrainings zur Phaseninterpretation und zum Umgang mit Konfidenzintervallen verankern die Routine.

Entscheidend ist die Konsequenz: Nur wenn Trends systematisch erhoben und besprochen werden, entsteht ein belastbares, patientenspezifisches Frühwarnsystem.

Integration in Praxis, Klinik und Telemonitoring – Technik, Datenfluss, Governance

CardioVolumeMetrics ist für den reibungslosen Betrieb mit vorhandener Infrastruktur ausgelegt:

• Gerätekompatibilität: 12-Kanal-Ruhe- und Belastungs-EKGs, Holter-Dateien; Import gängiger Formate.
• Datenfluss: Automatisierter Upload aus EKG-Systemen; Rückübertragung der Ergebnisse in das Praxis-/Klinikinformationssystem.
• Schnittstellen: HL7/FHIR-Integration für Befunde und Zeitreihen; Rollen- und Rechtekonzept für Befunderstellung und Sichtfreigaben.
• Telemedizin: Portal- und API-Zugriff für heimbasierte Aufzeichnungen; individuelle Alarme und Dashboard-Ansichten.
• Datenschutz: Verarbeitung nach gängigen Sicherheitsstandards; Pseudonymisierung für Forschung und Qualitätssicherung.
• Dokumentation: Standardisierte Berichte mit Verlaufsgrafiken, QC-Metriken und Interpretationshilfen.

So bleibt der Zusatzaufwand minimal, während die Informationsdichte im klinischen Alltag deutlich steigt.

Grenzen, Qualitätssicherung und Implementierungsfahrplan

Wie jede modellbasierte Methode hat auch die EKG-abgeleitete Hämodynamik klare Grenzen:

• Arrhythmien mit starker Zyklusvariabilität, ausgeprägte Leitungsstörungen oder paced Rhythmen können die Phasenablesung erschweren.
• Starke strukturelle Klappenvitien oder ausgeprägte Wandbewegungsstörungen verändern die Beziehung zwischen elektrischer und mechanischer Phase; hier ist die Trendinterpretation dem Absolutwert vorzuziehen.
• Messergebnisse sind kontextabhängig (Vorlast, Nachlast, Medikation); begleitende Parameter verbessern die Einordnung.

Empfohlener Implementierungsfahrplan:

1. Pilotphase (4–8 Wochen): Auswahl von Indikationen (z. B. Herzinsuffizienz-Follow-up, Post-OP), Definition von KPIs (Diagnosezeit, Rehospitalisations-Trigger, Untersuchungsdurchlaufzeiten).
2. Validierung im eigenen Setting: Parallelmessungen bei Untergruppen (EKG + Echo) zur lokalen Kalibrierung und zur Festlegung klinischer Schwellenwerte.
3. Schulung und SOPs: Kurzmodule zu QC, Interpretation und Eskalationswegen; Integration in bestehende Boards/Visiten.
4. Skalierung und Telemonitoring: Ausdehnung auf ambulante Pfade, Einrichtung von Alarmlogiken und Verantwortlichkeiten.
5. Kontinuierliche Verbesserung: Regelmäßige Review-Zyklen, Auswertung von Outcomes und Anpassung der Schwellenwerte.

Fazit im klinischen Alltag: CardioVolumeMetrics macht die mechanische Seite des Herzens dort sichtbar, wo Sie ohnehin messen – im EKG. Beat-to-beat-Trends von SV, EDV und ESV unterstützen die Früherkennung, strukturierte Nachsorge und die sichere Belastungssteuerung, ohne zusätzliche Invasivität oder teure Spezialhardware. Damit wird aus elektrischen Signalen ein praxisnahes, kosteneffizientes Fenster in die Hämodynamik – für Entscheidungen, die früher, fundierter und personalisierter getroffen werden können.