Die Interpretation eines EKGs endet traditionell bei Rhythmus, Leitungszeiten und Ischämiezeichen. CardioVolumeMetrics erweitert diesen Blick grundlegend: Aus den Phasenlängen eines Standard-EKGs werden in Echtzeit präzise hämodynamische Parameter abgeleitet – darunter Schlagvolumen, Herzzeitvolumen, systolische und diastolische Füllungsdynamik, Enddiastolisches und Endsystolisches Volumen sowie Ejektionsfraktion. Damit entsteht aus bestehenden EKG-Daten ein kontinuierliches hämodynamisches Monitoring, das sowohl für das Vorsorge-Screening als auch für komplexe Verlaufsbeurteilungen praxistauglich ist – ohne zusätzliche Hardware.

Die klinischen Vorteile im Überblick:

• Früherkennung kardiovaskulärer Risiken durch beat-to-beat-Analysen und Trendverläufe
• Objektive Verlaufskontrolle nach Herzoperationen mittels Volumen- und Dynamikmetriken
• Monitoring von Hochrisikopersonal (z. B. Pilotinnen/Piloten) unter realen Einsatzbedingungen
• Präzise, lastabhängige Steuerung im Leistungssport zur Optimierung von Training und Regeneration
• Nahtlose Integration in bestehende EKG-Workflows und IT-Systeme für kosteneffizientes Screening und Nachverfolgung

Wie das mathematische Modell arbeitet – von Phasenlängen zur Volumetrie in Echtzeit

Das Kernprinzip basiert auf der Kopplung elektrophysiologischer Zeitmarker mit einem physiologisch plausibilisierten Herzmodell:

• Phasenidentifikation im EKG: P-Welle (atriale Aktivierung), PQ/PR-Intervall (atriale Leitung und frühe diastolische Phase), QRS (ventrikuläre Depolarisation, Beginn systolischer Aktivität), ST-/QT-Abschnitt (Auswurfphase und frühe Relaxation), T-Welle (Repolarisation, diastolischer Übergang).
• Elektromechanische Abbildung: Aus definierten Zeitpunkten (z. B. Ende QRS = Annäherung an Aortenklappenöffnung, Ende T = Aortenklappenschlussnähe) werden die mechanischen Phasen abgeleitet: isovolumetrische Kontraktion, Auswurf, isovolumetrische Relaxation, rasche Füllung, Diastase, atriale Kontraktion.
• Zeitvariierende Elastanz: Ein parametrisiertes Ventrikelmodell beschreibt die Druck-Volumen-Relation über den Herzzyklus (Elastanzkurve). Herzfrequenz, EKG-Morphologie und Phasenlängen bestimmen die zeitliche Skalierung und Form dieser Kurve.
• Inverses Lösungsverfahren: Unter Erhaltungsgesetzen (z. B. Massenerhaltung) und hämodynamischen Nebenbedingungen (Widerstände/Compliance der Vor- und Nachlast) rekonstruiert das Modell beat-to-beat die Volumina in jeder Phase. Daraus entstehen Schlagvolumen (SV), Herzzeitvolumen (CO), Ejektionsfraktion (EF) sowie dynamische Kennwerte wie dV/dt in Systole und Diastole.
• Optionale Kalibrierung: Ein einzelner Referenzwert (z. B. nicht-invasiver Blutdruck) kann absolute Volumina und Druckniveaus skalieren. Ohne Kalibrierung liefert das System hochsensitive relative Veränderungen und Trends.

Das Ergebnis: Eine kontinuierliche, echtzeitfähige Abbildung der Herzpumpfunktion, die traditionelle EKG-Befunde um quantitative Hämodynamik erweitert.

Qualitätsanforderungen und Praxissetup

Damit die Rekonstruktion stabil und klinisch interpretierbar ist, genügen die Standards moderner EKG-Systeme:

• Eingangsdaten: Standard-12-Kanal-Ruhe-EKG, Telemetrie oder Holter; Abtastrate typischerweise 250–1.000 Hz.
• Signalqualität: Sichere Elektrodenplatzierung, minimierte Bewegungsartefakte, zuverlässige R-Detektion. Das System weist Qualitätsscores und Artefaktmarker aus.
• Rhythmusbesonderheiten: Arrhythmien werden beat-spezifisch analysiert; supraventrikuläre Extrasystolen und Vorhofflimmern sind auswertbar, werden im Report jedoch gesondert gekennzeichnet.
• Dauer: Für Screening reichen 10–30 Sekunden stabiler Signalabschnitte; für Monitoring wird beat-to-beat in Echtzeit aktualisiert.
• Integration: Keine zusätzliche Hardware. Die Software verarbeitet Rohdatenströme existierender EKG-Geräte oder importiert Standardformate (z. B. XML, SCP-ECG). Export via HL7/FHIR in KIS/PVS ist möglich.

Diese Anforderungen erlauben den Einsatz in Ambulanz, Station, OP-Umfeld, Telemedizin und sportmedizinischen Leistungsdiagnostikzentren.

Konkrete Einsatzszenarien in Klinik und Praxis

1) Früherkennung kardiovaskulärer Risiken

• Ziel: Subtile Funktionsänderungen erkennen, bevor Symptome oder grobe Parameter entgleisen.
• Beispiele: Verlängerte isovolumetrische Relaxationszeit mit reduzierter früher Füllungsdynamik als Hinweis auf diastolische Funktionsstörungstendenz; abnehmendes Schlagvolumen unter orthostatischer Belastung; stressinduzierte Auswurfeinbrüche bei ansonsten unauffälligem Ruhe-EKG.
• Nutzen: Niedrigschwellige, kosteneffiziente Screenings in Hausarztpraxis, Kardiologie, Betriebsmedizin – mit objektiven Trends für Follow-up.

2) Verlaufskontrolle nach Herzoperationen

• Ziel: Erholung der Pumpfunktion, Füllung und Dyssynchronie-Parameter überwachen.
• Beispiele: Zunahme des Schlagvolumens und Normalisierung der dV/dt-Diastole nach Klappeneingriff; frühe Detektion von Auffälligkeiten in Füllungs- oder Auswurfdynamik, die eine engmaschigere Kontrolle nahelegen.
• Nutzen: Beat-to-beat-Monitoring am Bett und strukturierte ambulante Nachsorge; objektive Grundlage für Therapieanpassungen.

3) Monitoring von Hochrisikopersonal (z. B. Pilotinnen/Piloten)

• Ziel: Sicherheit unter Belastung, Dehydratation oder Hypoxiebedingungen erhöhen.
• Beispiele: Erkennen transienter Hämodynamik-Instabilitäten während Simulator- oder realer Einsatzprofile; Trendalarme bei Abfall des Schlagvolumens oder atypischen Erholungszeiten nach Belastung.
• Nutzen: Frühwarnsystem für kritische Situationen; dokumentierte Verlaufswerte für Tauglichkeitsbeurteilungen.

4) Präzise Trainingssteuerung im Leistungssport

• Ziel: Training objektiv an Vor- und Nachlast, Erholung und zentraler Pumpfunktion ausrichten.
• Beispiele: Bestimmung der individuellen Last, bei der das Schlagvolumen plateauiert; Beobachtung des CO-Anstiegs pro Watt; Erholungsdynamik von dV/dt nach Intervallen; Identifikation von Überlastungsindikatoren.
• Nutzen: Feintuning von Intensität und Umfang, Reduktion von Übertraining, evidenzbasierte Periodisierung.

Integration in bestehende EKG-Workflows – ohne Zusatzhardware

CardioVolumeMetrics fügt sich als Software-Schicht in Ihren vorhandenen Ablauf:

• Aufnahme: Sie zeichnen das EKG wie gewohnt auf – im Ruhemodus, unter Belastung, ambulant oder stationär.
• Analyse: Der Datenstrom wird in Echtzeit verarbeitet; binnen Sekunden stehen hämodynamische Kurven und Kennwerte bereit.
• Review: Ein Dashboard mit Kurven (Volumen-Zeit, dV/dt, Phasenmarkern) und numerischen Kennwerten liefert auf einen Blick die Beurteilungsgrundlage.
• Dokumentation: Berichte werden als PDF/DICOM SR generiert, über HL7/FHIR ans KIS/PVS übergeben und revisionssicher archiviert.
• Verlauf: Serienmessungen werden automatisch verknüpft; Trendlinien, Z-Score-Verläufe und Ereignisflags unterstützen die Längsschnittanalyse.
• Administration: Rollen- und Rechteverwaltung, Protokollierung und Schnittstellenkonfiguration sind im Admin-Bereich zentral hinterlegt.

So etablieren Sie ohne Gerätewechsel ein hämodynamisches Echtzeitmonitoring in Routine und Forschung – wirtschaftlich und skalierbar.

IT, Datenschutz und Betrieb

• Interoperabilität: Unterstützung gängiger EKG-Formate; bidirektionale Schnittstellen zu KIS/PVS, Telemetrie, Forschungssystemen.
• Sicherheit: Transport- und ruhende Daten sind verschlüsselt; Zugriffe rollenbasiert und protokolliert.
• Deployment: On-Premises oder in zertifizierten Cloud-Umgebungen; Mandantenfähigkeit für Verbünde.
• Qualitätssicherung: Integrierte Signalqualitäts- und Plausibilitätsmetriken; Audit-Trails für klinische Studien und QS-Programme.
• Schulung: Kurze Einweisung reicht; ein integriertes Helpcenter und Beispielberichte beschleunigen den Start.

Kompakter Interpretationsleitfaden

Grundprinzip: Bewerten Sie stets den Kontext (Rolle der Vor-/Nachlast, Rhythmus, Medikation) und betrachten Sie Trends, nicht nur Einzelwerte. Referenzbereiche sind populations- und methodenabhängig; folgende Werte dienen der Orientierung bei Erwachsenen in Ruhe:

• Schlagvolumen (SV): typischerweise 60–100 ml
• Herzzeitvolumen (CO): ca. 4–8 l/min (frequenzabhängig)
• Ejektionsfraktion (EF): etwa 55–70 %
• dV/dt systolisch/diastolisch: methodenspezifisch; v. a. relative Änderungen und Erholungsdynamik bewerten
• Phasenzeiten: isovolumetrische Kontraktion/Relaxation und E/A-Analoga der Füllungsdynamik im Trend beurteilen

Interpretationsmuster:

• Abnehmendes SV bei gleicher Nachlast: möglicher Hinweis auf kontraktile Einschränkung oder Füllungsproblem.
• Verlängerte isovolumetrische Relaxation, verminderte frühe Füllungsdynamik: diastolische Beeinträchtigungstendenz erwägen.
• Hohe Frequenz mit disproportionalem CO-Anstieg: normale Chronotropie; ausbleibender CO-Anstieg trotz Tachykardie ist abklärungswürdig.
• Belastungsprofile: SV-Plateau bei steigender Last ist physiologisch; vorzeitiger Abfall kann auf limitierenden Faktor hindeuten.
• Dyssynchronieverdacht: verlängerte QRS-Dauer mit reduzierter systolischer dV/dt und fragmentierten Phasenübergängen im Volumenprofil.

Fallstricke und Kontext:

• Arrhythmien (z. B. Vorhofflimmern) erzeugen beat-to-beat-Variabilität – Trends über mehrere Zyklen mitteln.
• Leitungsstörungen (z. B. LBBB) verändern die Zuordnung elektromechanischer Zeitpunkte – Befund im Kontext lesen.
• Starke Artefakte, Hyperventilation, Temperatur, Hydratation und Medikamente beeinflussen Parameter – dokumentieren und berücksichtigen.

Beispielberichte (Auszug)

Beispiel 1: Ambulantes Screening, 58-jähriger Patient mit Hypertonie, Dyspnoe unklar

• Zusammenfassung: SV 68 ml, CO 5,0 l/min bei 74 bpm; EF 58 %. Verlängerte isovolumetrische Relaxationszeit (+18 % vs. alterskorrigierter Erwartung), reduzierte frühe Füllungsdynamik (dV/dt-Dias -15 %). Trendvergleich zu Vorbefund (6 Monate): progressive Verschiebung um 8–12 %.
• Interpretation: Muster einer beginnenden diastolischen Beeinträchtigungstendenz. Empfehlung: engmaschiger Verlauf, Kontext (Blutdruck, Volumenstatus) prüfen; Belastungsprofil optional.
• Qualitätsmetriken: Rauschindex niedrig, 12-Kanal, 10 s Ruhe.

Beispiel 2: Postoperative Nachsorge, 71-jährige Patientin nach Aortenklappenersatz, Tag 5

• Zusammenfassung: SV 62 ml (↑ von 48 ml postoperativ Tag 1), CO 4,8 l/min bei 78 bpm; EF 55 %. Systolische dV/dt normalisiert, diastolische Erholung verbessert; keine Dyssynchroniehinweise.
• Interpretation: Erholung der Pumpfunktion im erwarteten Verlauf; Fortführung aktueller Überwachung, nächste Kontrolle in 72 h.
• Qualitätsmetriken: stabile Telemetrie, vereinzelte SVES gekennzeichnet.

Beispiel 3: Leistungsdiagnostik, 24-jähriger Radsportler, Rampentest

• Zusammenfassung: SV steigt bis 220 W auf 132 ml, anschließend Plateau; CO steigt linear bis 22 l/min bei 180 bpm; schnelle diastolische Erholung binnen 60 s (dV/dt-Dias Normalisierung).
• Interpretation: Physiologisches Profil; Trainingssteuerung: Sweet-Spot-Bereich knapp unter SV-Plateau; Intervalllängen nach Erholungsdynamik ausrichten.
• Qualitätsmetriken: Belastungsartefakte moderat, Daten für Trends verlässlich.

Jeder Bericht enthält:

• Befund-Zusammenfassung mit Ampelindikatoren
• Zeitverlauf (SV, CO, EF, Phasenzeiten, dV/dt)
• Ereignis- und Qualitätsmarker (Arrhythmien, Artefakte)
• Kommentare/Empfehlungen im Kontext
• Export in KIS/PVS und Vergleich mit Vorbefunden

Schritt-für-Schritt in Ihre Routine

• Indikationsfestlegung: Screening (Risikopatientinnen/-patienten), Nachsorge, Monitoring, Sportdiagnostik.
• Protokoll definieren: Ruhe, Orthostase, standardisierte Belastung oder alltagsnahes Monitoring.
• Messung und Review: EKG erfassen, in Echtzeit auswerten, Bericht prüfen.
• Dokumentation und Verlauf: Befunde in die Patientenakte, Trendalarme konfigurieren.
• Team befähigen: Kurzschulung, Interpretationsleitfaden, Pilotphase mit Feedbackschleife.

Mit CardioVolumeMetrics erweitern Sie das EKG um eine neue Dimension: präzise, nicht-invasiv, in Echtzeit – für bessere Entscheidungen vom Screening bis zur spezialisierten Nachsorge.