Das Elektrokardiogramm bildet die Abfolge elektrischer Ereignisse im Herzen ab: Erregung der Vorhöfe (P‑Welle), atrioventrikuläre Überleitung (PR‑Intervall), Erregungsausbreitung in den Kammern (QRS) und Erregungsrückbildung (QT‑Intervall). Hinter jeder dieser Phasen stehen mechanische Ereignisse – Füllung, isovolumetrische Kontraktion, Auswurf und isovolumetrische Relaxation –, die das Schlagvolumen und die hämodynamische Leistung bestimmen. CardioVolumeMetrics nutzt ein mathematisches Modell, das die Längen der EKG‑Phasen mit diesen mechanischen Phasen verknüpft und daraus phasenspezifische Volumina sowie dynamische Kenngrößen ableitet. So entstehen in Echtzeit Volumenkurven über den gesamten Herzzyklus – ohne Katheter, allein auf Basis vorhandener EKG‑Signale.

Für Sie als Anwenderin oder Anwender bedeutet das: Sie erhalten nicht nur frequenz- oder rhythmusbezogene Informationen, sondern konkrete, kontinuierlich aktualisierte Aussagen zu Füllungszustand, Auswurfdynamik, Schlagvolumen und Herzzeitvolumen. Diese Daten lassen sich trendbasiert interpretieren und unterstützen frühzeitige, zielgerichtete Interventionen.

Von EKG‑Phasen zu Volumenkurven: das Modell in der Praxis

Kern der Methode ist die phasengetreue Abbildung des Herzzyklus. Aus den gemessenen EKG‑Phasenlängen wird der zeitliche Verlauf der atrialen und ventrikulären Aktivität abgeleitet. Das Modell ordnet diese Sequenz mechanischen Abschnitten zu:

• Diastolische Füllungsphase (passiv und aktiv)
• Isovolumetrische Kontraktion
• Systolische Auswurfphase
• Isovolumetrische Relaxation

Auf Basis bekannter hämodynamischer Zusammenhänge zwischen Erregungszeit, Wandspannung und Klappenmechanik rekonstruiert die Software relative Volumenänderungen und skaliert sie – je nach verfügbarem Kontext – zu phasenspezifischen Volumina (z. B. enddiastolisches und endsystolisches Volumen). Daraus werden in Echtzeit abgeleitet:

• Schlagvolumen und Herzzeitvolumen
• Systolische und diastolische Dynamik (z. B. Steilheit der Auswurf‑ und Füllungsabschnitte)
• Zyklusbezogene Kennwerte wie Füllungszeitanteil, systolisch/diastolisches Zeitverhältnis oder Variabilität

Weil die Berechnung auf Phasenlängen basiert, profitiert sie von stabiler R‑Zacken‑Detektion und sauberer Segmentierung der Intervalle. Die Ausgabe erfolgt als kontinuierliche Volumenkurve je Schlag sowie als Trend über Minuten bis Wochen.

Echtzeitdiagnostik ohne Katheter: Nutzen für Klinik und Kosten

CardioVolumeMetrics nutzt vorhandene EKG‑Infrastruktur – vom 12‑Kanal‑Ruhe‑EKG bis zur Telemetrie. Dadurch entfallen zusätzliche Sensorik, Verbrauchsmaterialien und invasive Zugänge. Die Vorteile für Ihren Alltag:

• Nicht‑invasiv und patientenschonend: Volumen- und Flussinformationen ohne Katheterrisiken.
• Echtzeit‑Einblicke: Dynamische Kenngrößen stehen innerhalb von Sekunden bereit – am Monitor, im Befundbericht oder im Tele‑Dashboard.
• Kosteneffizienz: Einsatz vorhandener EKG‑Geräte und ‑Workflows, minimale Zusatzzeiten, skalierbar vom Akutbereich bis zur Nachsorge.
• Breite Anwendbarkeit: Klinik, Praxis, Reha, Spitzensport und Hochrisikoberufe.

Die Technik ergänzt etablierte Verfahren. Wo eine invasive Messung zwingend indiziert ist, ersetzt sie diese nicht; sie liefert jedoch in vielen Situationen eine robuste, schnelle Vorselektion, ein kontinuierliches Monitoring und eine objektive Trendbasis für Therapieentscheidungen.

Workflow 1: Früherkennung kardialer Dekompensation

Bei Risikopatientinnen und ‑patienten (z. B. mit Herzinsuffizienz, struktureller Herzerkrankung oder nach akuten kardialen Ereignissen) steht die frühzeitige Erkennung von Verschlechterungen im Fokus.

• Baseline definieren: Zu Beginn werden Volumenkurven und Kenngrößen unter Ruhebedingungen erhoben, um individuelle Referenzbereiche je Person festzulegen.
• Regelmäßige Messfenster: Kurzaufzeichnungen (z. B. wenige Minuten) in definierten Intervallen, stationär oder ambulant/telemedizinisch.
• Mustererkennung: Typische Warnsignale sind abnehmendes Schlagvolumen, eine Verkürzung der Auswurfphase bei gleichzeitiger Zunahme des diastolischen Füllungsanteils, abgeflachte Auswurfsteilheit oder eine Verlängerung isovolumetrischer Phasen im Verlauf.
• Trendbasierte Alarme: Werden signifikante Abweichungen vom individuellen Referenzbereich über mehrere Zyklen bestätigt, kann dies ein Signal für beginnende Dekompensation sein.
• Klinische Einordnung: Die volumetrischen Trends werden mit Symptomen, Vitalparametern und Laborwerten zusammengeführt, um die weitere Abklärung oder Anpassung der Therapie zu steuern.

Ergebnis: Sie erkennen Belastungsgrenzen früher, vermeiden Verzögerungen bis zur Intervention und können Nachsorge- oder Medikationsanpassungen proaktiv planen.

Workflow 2: Strukturierte Nachsorge nach Herzoperationen

Nach Klappenchirurgie, Bypass‑Operationen oder strukturellen Interventionen ist die zeitnahe Einschätzung von Pumpfunktion und Füllungsdynamik entscheidend.

• Standardisierte Checkpoints: Messungen direkt postoperativ, vor Entlassung und in der ambulanten Nachsorge (z. B. Wochen 2, 6, 12).
• Vergleich über Zeit: Enddiastolische und endsystolische Volumina, Schlagvolumen sowie systolisch/diastolische Dynamik werden gegenüber dem präoperativen Status und den Voraufnahmen bewertet.
• Belastungsstufen: Optional kann die Reaktion der Volumenkurven auf definierte, sichere Belastungen (z. B. Stufentests in der Reha) betrachtet werden, um funktionelle Reserve und Rehabilitationsfortschritt zu objektivieren.
• Entscheidungsunterstützung: Trendverläufe helfen bei der Titration von Medikation (z. B. Nachlast‑/Vorlast‑Management), bei der Planung weiterführender Diagnostik und bei der Einschätzung, ob der Heilungsverlauf im Erwartungsband liegt.

Ergebnis: Eine strukturierte, datenbasierte Nachsorge, die postoperative Risiken reduziert und Patientinnen und Patienten sicher zurück in den Alltag begleitet.

Workflow 3: Trend‑Monitoring bei Athletinnen/Athleten und Pilotinnen/Piloten

In Hochleistungs- und Hochrisikoumgebungen zählt verlässliche Echtzeitinformation bei gleichzeitig minimaler Invasivität.

• Individuelles Profil: Zu Beginn wird ein Ruhestatus und ein standardisierter Belastungsstatus definiert, um die „normale“ Volumen‑ und Dynamikantwort der jeweiligen Person zu kennen.
• Mikro‑Trends erkennen: Leicht abnehmende Auswurfsteilheit, verschobene Füllungsanteile oder veränderte Erholungszeiten nach Belastung können früh auf Übertraining, Dehydratation oder beginnende kardiale Probleme hinweisen.
• Einsatznahe Checks: Kurze Messungen vor Flügen, Missionen oder Wettkämpfen liefern eine objektive Freigabegrundlage im Zusammenspiel mit bestehenden Protokollen.
• Langfristige Steuerung: Trainings‑ und Einsatzpläne lassen sich auf Basis der Volumen‑ und Dynamiktrends individueller optimieren, um Leistung zu steigern und Risiken zu minimieren.

Ergebnis: Höhere Sicherheit bei geringem Aufwand – mit Daten, die auf die Person zugeschnitten sind und sich nahtlos in vorhandene Routinen einfügen.

Integration in vorhandene EKG‑Systeme, Signalqualität und Interpretation

Die praktische Umsetzung ist bewusst nahe an der klinischen Realität gehalten.

• Integration: Die Software kann EKG‑Signale aus bestehenden Systemen verarbeiten – vom stationären Monitor bis zum Ruhe‑EKG. Befunde werden in die gewohnten Workflows und Archive zurückgespielt, sodass Dokumentation und Austausch mit der elektronischen Patientenakte erhalten bleiben.
• Signalqualität: Für verlässliche Phasendetektion sind eine stabile Baseline, klare R‑Zacken, geringe Bewegungsartefakte und konsistente Ableitungspositionen wichtig. Kurze Qualitätsschecks (Kontakt, Hautvorbereitung, Filtereinstellungen) erhöhen die Robustheit erheblich.
• Phasenbezogene Muster deuten:
  • Verlängerte isovolumetrische Kontraktion bei gleichbleibender Frequenz kann auf erhöhte Nachlast oder Kontraktilitätsprobleme hindeuten.
  • Verkürzte Füllungszeit (insbesondere bei Tachykardie) mit abnehmendem Schlagvolumen kann auf Vorlastlimitierung hinweisen.
  • Abgeflachte systolische Steilheit und zunehmendes endsystolisches Volumen sind typische Indikatoren für verminderte Auswurfdynamik.
  • Atemabhängige Schwankungen können Hinweise auf Volumenresponsivität liefern.
• Kontext zählt: Die Interpretation erfolgt immer im klinischen Kontext (Symptome, Blutdruck, Sauerstoffsättigung, Labor). Die volumetrischen Trends sind ein zusätzlicher, hochauflösender Layer zur Entscheidungsfindung.

Zusammenarbeit im interdisziplinären Team und sichere Skalierung

Die Stärke der Methode entfaltet sich im Team:

• Kardiologie und Innere Medizin: klinische Einordnung, Therapieanpassung, Indikationsstellung für weiterführende Diagnostik.
• Pflege und Reha: standardisierte Messfenster, Schulung zur Signalqualität, Verlaufsbeobachtung im Alltag.
• Sportmedizin und Arbeitsmedizin: Ableitung individueller Trainings‑/Einsatzprofile, Sicherheitsfreigaben.
• Datenwissenschaft und Medizintechnik: Validierung, Modellpflege, Integration in Monitoring‑ und Dokumentationssysteme, Datenschutz und Sicherheit.

Gemeinsam werden Grenzwerte und Alarmlogik auf Basis individueller Baselines definiert, Fehlalarme minimiert und Prozesse etabliert, die die Methode sicher und skalierbar in den Versorgungspfad integrieren.

Von präzisen Trends zu besseren Entscheidungen

Der größte Mehrwert von CardioVolumeMetrics liegt in der Trendgenauigkeit über Tage bis Wochen. Statt Einzelwerte zu jagen, beobachten Sie die Richtung: Nimmt das Schlagvolumen stabil ab? Verschiebt sich das Verhältnis aus Füllung und Auswurf? Verlängern sich isovolumetrische Phasen über mehrere Messfenster hinweg? Solche Veränderungen lassen sich früh erkennen – oft, bevor klinisch manifeste Dekompensation oder Leistungseinbrüche auftreten.

Für die Praxis heißt das:

• Frühzeitige Intervention: rechtzeitig diuretische Strategien prüfen, Nachlast steuern, Reha‑Intensität anpassen oder weiterführende Diagnostik einleiten.
• Personalisierte Therapie: Entscheidungen werden an der individuellen Physiologie ausgerichtet – belegt durch objektive, reproduzierbare Kurven.
• Transparente Kommunikation: Visuelle Volumenkurven und klare Kenngrößen erleichtern das Gespräch im Team und mit Patientinnen/Patienten.

Grenzen und Ausblick

Nicht jede Fragestellung lässt sich nicht‑invasiv beantworten. Bei komplexer hämodynamischer Instabilität, relevanten Klappenvitien oder Bedarf an direkten Druckmessungen bleiben invasive Verfahren unverzichtbar. Die Stärke der hier beschriebenen Methode liegt in der kontinuierlichen, kosteneffizienten Ergänzung: Sie liefert schnell verfügbare, phasengetreue Volumendaten, die Entscheidungen vorbereiten, überwachen und absichern.

Mit fortschreitender Integration in EKG‑Infrastruktur und Telemedizin sowie durch laufende Weiterentwicklung des mathematischen Modells wächst das Potenzial, Herz‑Kreislauf‑Risiken früher zu erkennen, Nachsorgeprozesse zu standardisieren und Hochrisikogruppen sicherer zu begleiten – in Echtzeit, nicht‑invasiv und nah an Ihren bestehenden Workflows.