Hirntod - Diagnose

Instrumentelle Methoden zur Bestätigung der Diagnose Hirntod

Die Diagnose der klinischen Kriterien für den Hirntod ist mit zahlreichen Problemen verbunden. Oftmals reicht ihre Interpretation nicht aus, um diesen Zustand mit 100%iger Genauigkeit zu diagnostizieren. So wurde der Hirntod bereits in den ersten Beschreibungen durch das Aufhören der bioelektrischen Aktivität des Gehirns mittels EEG bestätigt. Verschiedene Methoden zur Bestätigung der Diagnose „Hirntod“ haben weltweit Anerkennung gefunden. Die Notwendigkeit ihres Einsatzes wird von den meisten Forschern und Klinikern anerkannt. Die einzigen Einwände betreffen die Diagnose „Hirntod“, die ausschließlich auf den Ergebnissen paraklinischer Studien basiert, ohne die Daten einer klinischen Untersuchung zu berücksichtigen. In den meisten Ländern werden sie eingesetzt, wenn eine klinische Diagnose schwierig ist und die Beobachtungszeit bei Patienten mit einem klinischen Bild des Hirntods verkürzt werden muss.

Es liegt auf der Hand, dass die Methoden zur Feststellung des Hirntods bestimmte Anforderungen erfüllen müssen: Sie müssen direkt am Patientenbett durchgeführt werden, dürfen nicht viel Zeit in Anspruch nehmen, müssen sowohl für den Patienten als auch für den potenziellen Empfänger von Spenderorganen sowie für das medizinische Personal, das sie durchführt, sicher sein, müssen so sensibel, spezifisch und vor äußeren Einflüssen geschützt wie möglich sein. Die vorgeschlagenen instrumentellen Methoden zur Diagnose des Hirntods lassen sich in drei Typen unterteilen.

• Direkte Methoden zur Bestätigung des Aufhörens der biologischen Aktivität von Neuronen: EEG, Untersuchung multimodaler evozierter Potentiale.
• Zu den indirekten Methoden zur Bestätigung des Stillstands des intrakraniellen Blutflusses und der Pulsation der Zerebrospinalflüssigkeit gehören: zerebrale Panangiographie, transkranielle Dopplersonographie, Echos, zerebrale Szintigraphie mit Natriumpertechnetat, markiert mit ^99m Tc, intravenöse Subtraktionsangiographie, Magnetresonanzangiographie (MR-Angiographie) und Spiral-CT.
• Zu den indirekten Methoden, die es ermöglichen, Stoffwechselstörungen im toten Gehirn zu erkennen, gehören die Bestimmung des Sauerstoffdrucks im Bulbus der Jugularvene und die zerebrale Infrarotoximetrie. Auch die Telethermographie kann dazu gezählt werden, da die Temperatur verschiedener Körperteile den Stoffwechsel der darunterliegenden Organe und Gewebe widerspiegelt. Es werden auch Versuche beschrieben, moderne Methoden zur Bestimmung des zerebralen Energiestoffwechsels wie PET, diffusions- und perfusionsgewichtete MRT-Programme einzusetzen.

Elektroenzephalographie

Das EEG war die erste Methode zur Bestätigung der Diagnose „Hirntod“. Das Phänomen der bioelektrischen Stille des Gehirns wurde eindeutig als Zeichen für den Tod aller Neuronen im Gehirn gewertet. Zahlreiche Studien wurden durchgeführt, um die Sensitivität und Spezifität der Methode zu bestimmen. Eine 1990 durchgeführte allgemeine Übersichtsanalyse ergab, dass sowohl die Sensitivität als auch die Spezifität der Methode innerhalb von 85 % lagen. Diese relativ niedrigen Werte sind auf die geringe Störfestigkeit des EEG zurückzuführen, die sich insbesondere unter den Bedingungen der Intensivstation zeigt, wo sich der Patient buchstäblich in den Kabeln der Messgeräte verheddert. Die Spezifität des EEG reduziert das Phänomen der Unterdrückung der bioelektrischen Aktivität des Gehirns als Reaktion auf Intoxikation und Hypothermie. Trotzdem bleibt das EEG einer der wichtigsten Bestätigungstests und wird in vielen Ländern häufig eingesetzt. Da viele verschiedene Methoden zur Aufzeichnung der bioelektrischen Aktivität des Gehirns beschrieben wurden, hat die American Electroencephalographic Society Empfehlungen entwickelt, die technische Mindeststandards für die EEG-Aufzeichnung enthalten, die zur Bestätigung der bioelektrischen Stille des Gehirns erforderlich sind. Diese Parameter sind in vielen Ländern gesetzlich vorgeschrieben und umfassen die folgenden Formulierungen.

• Das Fehlen elektrischer Aktivität des Gehirns wird gemäß den internationalen Richtlinien für die EEG-Forschung bei Hirntod festgestellt.
• Elektrische Stille des Gehirns wird als EEG-Aufzeichnung verstanden, bei der die Aktivitätsamplitude von Spitze zu Spitze 2 μV nicht überschreitet, wenn die Aufzeichnung von Kopfhautelektroden mit einem Abstand von mindestens 10 cm und einem Widerstand von bis zu 10 kOhm, jedoch nicht weniger als 100 Ohm erfolgt. Es werden mindestens 8 Nadelelektroden verwendet, die nach dem „10-20“-System angeordnet sind, sowie zwei Ohrelektroden.
• Es ist notwendig, die Integrität der Kommutierungen und das Fehlen unbeabsichtigter oder beabsichtigter Elektrodenartefakte zu bestimmen.
• Die Aufzeichnung erfolgt auf den Kanälen des Enzephalographen mit einer Zeitkonstante von mindestens 0,3 s und einer Empfindlichkeit von maximal 2 μV/mm (die Obergrenze des Frequenzbandes liegt bei mindestens 30 Hz). Es werden Geräte mit mindestens 8 Kanälen verwendet. Das EEG wird mit bi- und monopolaren Ableitungen aufgezeichnet. Unter diesen Bedingungen sollte die elektrische Ruhe der Großhirnrinde für mindestens 30 Minuten kontinuierlicher Aufzeichnung aufrechterhalten werden.
• Bei Zweifeln an der elektrischen Ruhe des Gehirns sind wiederholte EEG-Aufzeichnungen und eine Bewertung der EEG-Reaktivität auf Licht, Lärm und Schmerz erforderlich: Die Gesamtstimulationsdauer mit Lichtblitzen, Schallreizen und Schmerzreizen beträgt mindestens 10 Minuten. Die Blitzquelle mit einer Frequenz von 1 bis 30 Hz sollte sich in einem Abstand von 20 cm zu den Augen befinden. Die Intensität der Schallreize (Klicks) beträgt 100 dB. Der Lautsprecher befindet sich in der Nähe des Patientenohrs. Reize maximaler Intensität werden durch Standard-Foto- und Phonostimulatoren erzeugt. Schmerzreize werden durch kräftige Nadelstiche in die Haut erzeugt.
• Ein über das Telefon aufgezeichnetes EEG kann nicht zur Feststellung einer elektrischen Stille des Gehirns verwendet werden.

Die breite Anwendung des EEG wird durch die breite Verfügbarkeit der Aufzeichnungsgeräte und der mit der Technik vertrauten Spezialisten erleichtert. Es ist außerdem zu beachten, dass das EEG relativ standardisiert ist. Nachteile wie die geringe Empfindlichkeit gegenüber Arzneimittelvergiftungen und die geringe Störfestigkeit begünstigen jedoch den zusätzlichen Einsatz komfortablerer und empfindlicherer Techniken.

Untersuchung multimodaler evozierter Potentiale

Verschiedene Komponenten der Kurve bei der Registrierung akustischer evozierter Hirnstammpotentiale werden von den entsprechenden Teilen der Hörbahn erzeugt. Welle I wird vom peripheren Teil des Höranalysators erzeugt, Welle II in den proximalen Teilen des VIII. Hirnnervs, im Übergangsbereich des Nervus acusticusvom inneren Gehörgang zum Subarachnoidalraum, die Komponenten III-V werden vom Hirnstamm und den kortikalen Teilen der Hörbahn erzeugt. Die Ergebnisse zahlreicher Studien zeigen, dass zur Bestätigung des Hirntods die obligatorische Registrierung des Verlusts der Wellen III bis V erforderlich ist. Laut verschiedenen Autoren fehlen die Komponenten I-II bei der Erstregistrierung auch bei 26-50 % der Patienten, deren Zustand die Kriterien für einen Hirntod erfüllt. Bei den übrigen werden diese Komponenten jedoch trotz stundenlanger Unterbrechung des intrakraniellen Blutflusses nachgewiesen. Für dieses Phänomen wurden mehrere Erklärungen vorgeschlagen, von denen die folgende Annahme die überzeugendste zu sein scheint: Da der Druck im Labyrinth etwas niedriger ist als der intrakraniale Druck, bleibt die Restperfusion im Labyrintharterienbecken nach Eintritt des Hirntods erhalten. Dies wird auch dadurch bestätigt, dass der venöse Abfluss aus der Cochlea durch die umgebenden Knochenstrukturen vor erhöhtem intrakraniellen Druck geschützt ist. Um den Hirntod zu diagnostizieren, ist es daher notwendig, das Fehlen von III-V-Wellen der Kurve zu registrieren. Gleichzeitig ist es notwendig, I- oder I-Wellen als Beweis für die Integrität des peripheren Abschnitts des Höranalysators zu registrieren, insbesondere wenn der Patient eine Schädel-Hirn-Verletzung hat.

Die Aufzeichnung von SSEP ermöglicht die Beurteilung des Funktionszustands sowohl des Hirnstamms als auch der Großhirnhemisphären. Derzeit wird SSEP als Reaktion auf die Stimulation des Nervus medianus aufgezeichnet. Evozierte Reaktionen können über alle Bereiche aufsteigender Afferenzen aufgezeichnet werden. Im Falle eines Hirntods werden die kortikalen Komponenten der Kurve nicht aufgezeichnet, während die über dem Dornfortsatz des Wirbels C _II aufgezeichneten Wellen N13a und P13/14 in den meisten Fällen sichtbar sind. Wenn sich die Läsion nach kaudal erstreckt, wird als letzte Welle N13a über dem Wirbel C _VII aufgezeichnet. Ausgedehnte mechanische beidseitige Schäden an den Hemisphären oder dem Hirnstamm können zu einer mehrdeutigen Interpretation der Ergebnisse der SSEP-Aufzeichnung führen. In diesem Fall ist das Muster des Verlusts der kortikalen Reaktion identisch mit dem im Falle eines Hirntods. Von großem Interesse ist die Arbeit japanischer Autoren, die die mit einer nasogastrischen Elektrode aufgezeichnete Welle N18 isolierten. Ihren Daten zufolge weist das Verschwinden dieser SSEP-Komponente auf den Tod der Medulla oblongata hin. Nach der Durchführung entsprechender großer prospektiver Studien könnte diese spezielle Version der SSEP-Aufzeichnung in Zukunft den Apnoe-Oxygenierungstest ersetzen.

Da die Sehbahn nicht durch den Hirnstamm verläuft, spiegeln VEPs lediglich die Pathologie der Großhirnhemisphären wider. Bei Hirntod weisen VEPs auf das Fehlen einer kortikalen Reaktion hin, wobei möglicherweise die frühe negative Komponente N50 erhalten bleibt, die dem erhaltenen Elektroretinogramm entspricht. Daher hat die VEP-Methode keinen eigenständigen diagnostischen Wert und entspricht hinsichtlich des Anwendungsbereichs in etwa dem konventionellen EEG, mit dem einzigen Unterschied, dass sie arbeitsintensiver und schwieriger zu interpretieren ist.

Somit hat jede Art evozierter Potenziale einen unterschiedlichen Informationsgehalt in der Hirntoddiagnostik. Die sensitivste und spezifischste Methode sind akustische Hirnstamm-evozierte Potenziale. Es folgen SSEPs, und die Bewertung wird durch VEPs abgeschlossen. Einige Autoren schlagen vor, zur Verbesserung des Informationsgehalts einen Komplex aus akustischen Hirnstamm-, somatosensorischen und VEPs zu verwenden und diesen Komplex als „multimodale evozierte Potenziale“ zu bezeichnen. Obwohl bisher keine großen multizentrischen Studien zur Bestimmung des Informationsgehalts multimodaler evozierter Potenziale durchgeführt wurden, sind solche Studien als Bestätigungstests in der Gesetzgebung vieler europäischer Länder enthalten.

Bemerkenswert sind zudem die Versuche, den Zustand des Blinzelreflexes mittels elektrischer Stimulation zur Bestätigung des Hirntods zu untersuchen. Der Blinzelreflex ist identisch mit dem Hornhautreflex, der traditionell zur Diagnostik von Ausmaß und Tiefe von Hirnstammschäden eingesetzt wird. Sein Bogen schließt sich am unteren Ende des vierten Ventrikels. Wenn die Hirnstammneuronen absterben, verschwindet der Blinzelreflex zusammen mit anderen Hirnstammreflexen. Die Ausrüstung, die einen elektrischen Impuls zur Erzeugung des Blinzelreflexes liefert, ist im Standardumfang des Geräts zur Aufzeichnung multimodaler evozierter Potentiale enthalten, sodass sich die isolierte Aufzeichnung des Blinzelreflexes nicht durchgesetzt hat.

Darüber hinaus ist die Methode der galvanischen Vestibularisstimulation von besonderem Interesse. Sie besteht aus einer beidseitigen Stimulation des Warzenfortsatzbereichs mit einem Gleichstrom von 1 bis 3 mA und einer Dauer von bis zu 30 s. Der Gleichstrom reizt den peripheren Bereich des Vestibularisanalysators und verursacht einen Nystagmus, der in seinem Entstehungsmechanismus dem kalorischen Nystagmus ähnelt. Somit kann die Methode der galvanischen Vestibularisstimulation eine Alternative zur Durchführung eines kalorischen Tests bei Verletzungen des äußeren Gehörgangs darstellen.

Indirekte Methoden zur Diagnose des Hirntods

Das Hauptstadium der Thanatogenese des Hirntods ist das Aufhören des zerebralen Blutflusses. Daher können instrumentelle Forschungsdaten, die sein Ausbleiben für mehr als 30 Minuten bestätigen, absolut zuverlässig auf den Hirntod hinweisen.

Eine der ersten Methoden zur Feststellung des intrakraniellen Blutflussstillstands war die zerebrale Angiographie. Gemäß den Empfehlungen sollte das Kontrastmittel unter doppeltem Druck in jedes untersuchte Gefäß injiziert werden. Ein Zeichen für einen Blutkreislaufstillstand ist das Ausbleiben eines Kontrastmittelzuflusses in die Schädelhöhle oder das sogenannte „Stopp-Phänomen“, das in der A. carotis interna oberhalb der Bifurkation der A. carotis communis beobachtet wird, seltener am Eingang zur Schläfenbeinpyramide oder im Siphonbereich sowie in den Segmenten V ₂ oder V ₃ der Wirbelarterien. Dieses Phänomen sollte in allen vier hirnversorgenden Gefäßen beobachtet werden: der A. carotis interna und den A. vertebralis. Spezielle multizentrische standardisierte Studien zur genauen Bestimmung der Sensitivität und Spezifität der zerebralen Panangiographie wurden bisher nicht durchgeführt. Trotzdem wird die zerebrale Panangiographie in den meisten klinischen Empfehlungen als eine der Bestätigungsuntersuchungen aufgeführt, hauptsächlich als Alternative zu einer Langzeitbeobachtung. Unserer Meinung nach ist die aggressive und blutige Methode der zerebralen Panangiographie, die selbst einem „geplanten“ Patienten nicht gleichgültig ist, in einer Situation mit einem schweren Patienten mit Koma III aus den folgenden Gründen nicht akzeptabel.

• Es ist schwierig, die Zustimmung eines Neuroradiologen zur Durchführung einer zerebralen Panangiographie bei einem so schwer kranken Patienten einzuholen.
• Der Transport eines Patienten in kritischem Zustand in den Angiographieraum ist äußerst komplex. Mindestens drei Mitarbeiter sind dafür erforderlich: ein Beatmungsgerät, das die künstliche Beatmung manuell unterstützt; ein Rettungssanitäter, der die intravenöse Medikamentengabe steuert; und ein Pfleger, der das Patientenbett bewegt.
• Einer der kritischsten Momente ist die Verlegung des Patienten auf den Angiographietisch: Bei 3 von 9 eigenen Beobachtungen kam es zu einem Herzstillstand, der eine Defibrillation erforderlich machte.
• Nicht nur die Patienten sind der Strahlengefahr ausgesetzt, sondern auch das Beatmungspersonal, das ständig eine mechanische Beatmung manuell durchführen muss.
• Die Notwendigkeit einer Kontrastmittelgabe unter zu hohem Druck aufgrund einer schweren Hirnödemtamponade bei Patienten mit Hirnkoma Grad III-IV erhöht die Spasmogenität, wodurch sich ein sogenannter falscher Karotis-Pseudoverschluss entwickeln kann.
• Ein wesentlicher Nachteil der zerebralen Panangiographie im Vergleich zu Ultraschallverfahren, Telethermographie und EEG besteht darin, dass es sich um eine einmalige Untersuchung handelt, bei der der Angiologe innerhalb weniger Sekunden Informationen über die Blutzirkulation im Schädel erhält. Gleichzeitig ist bekannt, wie unterschiedlich und variabel der zerebrale Blutfluss eines sterbenden Patienten ist. Daher ist die Ultraschallüberwachung und nicht die kurzfristige Erfassung des Kontrastmitteldurchflusses oder -stopps die aussagekräftigste Methode zur Diagnose des Hirntods.
• Die wirtschaftlichen Kosten sind bei der zerebralen Panangiographie deutlich höher.
• Die Durchführung einer aggressiven zerebralen Panangiographie bei einem sterbenden Patienten widerspricht dem Grundprinzip der Heilung: „Noli nосеrе!“
• Es wurden Fälle von falsch negativen Ergebnissen bei trepanierten Patienten beschrieben.

Daher kann die zerebrale Panangiographie trotz ihrer hohen Genauigkeit nicht als ideale Methode zur Feststellung des Hirntods angesehen werden.

Radionukliddiagnostische Methoden, insbesondere die Szintigraphie mit ^99m Tc oder die Einzelphotonen-Emissions-CT mit demselben Isotop, werden in vielen Ländern als Test zur Bestätigung der Diagnose „Hirntod“ eingesetzt. Das Versagen des Isotops, mit dem Blutfluss in die Schädelhöhle einzudringen, das sogenannte „Leerschädel“-Phänomen, korreliert fast vollständig mit dem „Stopp-Phänomen“, das bei der zerebralen Panangiographie beobachtet wird. Unabhängig davon ist ein wichtiges Symptom des Hirntods erwähnenswert – das „heiße Nase“-Zeichen , das durch den Austritt von Blut aus dem System der inneren Halsschlagadern in die äußeren Äste entsteht, die den Gesichtsteil des Schädels versorgen. Dieses für den Hirntod pathognomonische Zeichen wurde erstmals 1970 beschrieben und anschließend in zahlreichen Berichten wiederholt bestätigt. Für die Szintigraphie wird üblicherweise eine mobile Gammakamera verwendet, sodass diese Untersuchung am Krankenbett des Patienten durchgeführt werden kann.

Somit sind ^{die 99m} Tc-Szintigraphie und ihre Modifikationen hochpräzise, schnell durchführbare und relativ sichere Methoden der Expressdiagnostik. Sie haben jedoch einen wesentlichen Nachteil: die Unmöglichkeit, den Blutfluss im vertebrobasilären System tatsächlich zu beurteilen, was bei ausschließlich supratentoriellen Läsionen sehr wichtig ist. In Europa und den USA ist die Szintigraphie in den klinischen Empfehlungen neben Methoden zur Bestätigung des Stillstands des intrakraniellen Blutflusses wie der zerebralen Panangiographie und der TCDG enthalten (siehe Kapitel 11 „Ultraschall-Dopplerographie und Duplex-Scanning“).

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