Plum and posner’s diagnosis of stupor and coma fourth Edition series editor sid Gilman, md, frcp



Yüklə 9,02 Mb.
Pdf görüntüsü
səhifə19/73
tarix09.02.2017
ölçüsü9,02 Mb.
#8080
1   ...   15   16   17   18   19   20   21   22   ...   73

nerve), and there is buildup of axoplasm on the

retinal side of the disk. The swollen optic axons

obscure the disk margins, beginning at the su-

perior and inferior poles, then extending later-

ally and finally medially.

8

The size of the optic



disk increases, and this can be mapped as a

larger ‘‘blind spot’’ in the visual field. Some pa-

tients even complain of a visual scotoma in this

area. If ICP is increased sufficiently, the gan-

glion cells begin to fail from the periphery of

the retina in toward the macula. This results in a

concentric loss of vision.

Because papilledema reflects the back-

pressure on the optic nerves from increased

ICP, it is virtually always bilateral. A rare excep-

tion occurs when the optic nerve on one side is

itself compressed by a mass lesion (such as an

olfactory groove meningioma), thus resulting in

optic atrophy in one eye and papilledema in the

other eye (the Foster Kennedy syndrome). On

the other hand, optic nerve injury at the level

of the optic disk, either due to demyelinating

disease or vascular infarct of the vasa nervorum

(anterior ischemic optic neuropathy), can also

block axonal transport and venous return, due

to retrobulbar swelling of the optic nerve.

9

The



resulting papillitis can look identical to papille-

dema but is typically unilateral, or at least does

not involve the optic nerves simultaneously. In

addition, papillitis is usually accompanied by

the relatively rapid onset of visual loss, partic-

ularly focal loss called a scotoma, so the clinical

distinction is usually clear.

The origin of headache in patients with in-

creased ICP is not understood. CSF normally

leaves the subarachnoid compartment mainly

by resorption at the arachnoid villi.

10

These



structures are located along the surface of the

superior sagittal sinus, and they consist of in-

vaginations of the arachnoid membrane into

the wall of the sinus. CSF is taken up from the

subarachnoid space by endocytosis into vesi-

cles, the vesicles are transported across the

arachnoid epithelial cells, and then their con-

tents are released by exocytosis into the venous

sinus. Imbalance in the process of secretion

and resorption of CSF occurs in cases of CSF-

secreting tumors as well as in pseudotumor

cerebri. In both conditions, very high levels of

CSF pressure, in excess of 600 mm of water,

may be achieved, but rather little in the way of

brain dysfunction occurs, other than headache.

Experimental infusion of artificial CSF into

the subarachnoid space, to pressures as high

as 800 or even 1,000 mm of water, also does

not cause cerebral dysfunction and, curiously,

often does not cause headache.

11,12

However,


conditions that cause diffusely increased ICP

such as pseudotumor cerebri usually do cause

headache,

13

suggesting that they must cause



some subtle distortion of pain receptors in the

cerebral blood vessels or the meninges.

14

On the other hand, when there is obstruction



of the cerebral venous system, increased ICP is

often associated with signs of brain dysfunction

as well as severe headache. The headache is lo-

calized to the venous sinus that is obstructed

(superior sagittal sinus headache is typically at

the vertex of the skull, whereas lateral sinus

headache is usually behind the ear on the af-

fected side). The headache in these conditions

is thought to be due to irritation and local dis-

tortion of the sinus itself. Brain dysfunction

is produced by back-pressure on the draining

veins that feed into the sinus, thus reducing the

perfusion pressure of the adjacent areas of the

brain, to the point of precipitating venous in-

farction (see page 154). Small capillaries may

be damaged, producing local hemorrhage and

focal or generalized seizures. Superior sagittal

sinus thrombosis produces parasagittal ischemia

in the hemispheres, causing lower extremity pa-

resis. Lateral sinus thrombosis typically causes

infarction in the inferior lateral temporal lobe,

which may produce little in the way of signs,

other than seizures.

The most important mechanism by which

diffusely raised ICP can cause symptoms is by

impairment of the cerebral arterial supply. The

brain usually compensates for the increased

ICP by regulating its blood supply as described

in Chapter 2. However, as ICP reaches and ex-

ceeds 600 mm of water, the back-pressure on

cerebral perfusion reaches 45 to 50 mm Hg,

which becomes a major hemodynamic chal-

lenge. Typically, this is seen in severe acute

liver failure,

15

with vasomotor paralysis follow-



ing head injury, or occasionally in acute en-

cephalitis. When perfusion pressure falls below

the lower limit required for brain function, neu-

rons fail to maintain their ionic gradients due

to energy failure, resulting in additional swell-

ing, which further increases ICP and results in

a downward spiral of reduced perfusion and

further brain infarction.

92

Plum and Posner’s Diagnosis of Stupor and Coma



Decreased perfusion pressure can also

occur when systemic blood pressure drops, such

as when assuming a standing position. Some

patients with increased ICP develop brief bi-

lateral visual loss when they stand, called vi-

sual obscurations, presumably due to failure

to autoregulate the posterior cerebral blood

flow. Failure of perfusion pressure can also

occur focally (i.e., in a patient with an otherwise

asymptomatic carotid occlusion who develops

symptoms in the ipsilateral carotid distribu-

tion on standing because of the resulting small

drop in blood pressure). If the patient has bi-

lateral chronic carotid occlusions, transient loss

of consciousness may result.

16

Patients with elevated ICP from mass lesions



often suffer sudden rises in ICP precipitated

by changes in posture, coughing, sneezing, or

straining, or even during tracheal suctioning

(plateau waves).

17

The sudden rises in ICP can



reduce cerebral perfusion and produce a variety

of neurologic symptoms including confusion,

stupor, and coma

18

(Table 3–2). In general, the



symptoms last only a few minutes and then re-

solve, leading some observers to confuse these

with seizures.

Finally, the loss of compliance of the intra-

cranial system to further increases in volume

and the rate of change in ICP plays an important

role in the response of the brain to increased

ICP. Compliance is the change in pressure

caused by an increase in volume. In a normal

brain, increases in brain volume (e.g., due to a

small intracerebral hemorrhage) can be com-

pensated by displacement of an equal volume of

CSF from the compartment. However, when a

mass has increased in size to the point where

there is little remaining CSF in the compart-

ment, even a small further increase in volume

can produce a large increase in compartmental

pressure. This loss of compliance in cases where

diffuse brain edema has caused a critical in-

crease in ICP can lead to the development of

plateau waves. These are large, sustained in-

creases in ICP, which may approach the mean

arterial blood pressure, and which occur at in-

tervals as often as every 15 to 30 minutes.

19,20

They are thought to be due to episodic arterial



vasodilation, which is due to systemic vasomo-

tor rhythms, but a sudden increase in vascular

volume in a compartment with no compliance,

even if very small, can dramatically increase

ICP.

21

These sudden increases in ICP can



thus cause a wide range of neurologic parox-

ysmal symptoms (see Table 3–2). When pres-

sure in neighboring compartments is lower,

this imbalance can cause herniation (see be-

low).

22

Table 3–2 Paroxysmal Symptoms That May Result From a Sudden



Increase in Intracranial Pressure

Impairment of consciousness

Opisthotonus, trismus

Trancelike state

Rigidity and tonic extension/flexion

Unreality/warmth

of the arms and legs

Confusion, disorientation

Bilateral extensor plantar responses

Restlessness, agitation

Sluggish/absent deep tendon reflexes

Disorganized motor activity, carphologia

Generalized muscular weakness

Sense of suffocation, air hunger

Facial twitching

Cardiovascular/respiratory disturbances

Clonic movements of the arms and legs

Headache


Facial/limb paresthesias

Pain in the neck and shoulders

Rise in temperature

Nasal itch

Nausea, vomiting

Blurring of vision, amaurosis

Facial flushing

Mydriasis, pupillary areflexia

Pallor, cyanosis

Nystagmus

Sweating

Oculomotor/abducens paresis

Shivering and ‘‘goose flesh’’

Conjugate deviation of the eyes

Thirst

External ophthalmoplegia



Salivation

Dysphagia, dysarthria

Yawning, hiccoughing

Nuchal rigidity

Urinary and fecal urgency/incontinence

Retroflexion of the neck

Adapted from Ingvar.

18

Structural Causes of Stupor and Coma



93

Conversely, when a patient shows early signs

of herniation, it is often possible to reverse the

situation by restoring a small margin of com-

pliance to the compartment containing the mass

lesion. Hyperventilation causes a fall in arterial

pCO


2

, resulting in arterial and venous vaso-

constriction. The small reduction in intracranial

blood volume may reverse the herniation syn-

drome dramatically in just a few minutes.

The Role of Vascular Factors and

Cerebral Edema in Mass Lesions

As indicated above, an important mechanism

by which compressive lesions may cause symp-

toms is by inducing local tissue ischemia. Even

in the absence of a diffuse impairment of ce-

rebral blood flow, local increases in pressure

and tissue distortion in the vicinity of a mass le-

sion may stretch small arteries and reduce their

caliber to the point where they are no longer

able to supply sufficient blood to their targets.

Many mass lesions, including tumors, inflam-

matory lesions, and the capsules of subdural

hematomas, are able to induce the growth of new

blood vessels (angiogenesis).

23

These blood ves-



sels do not have the features that characterize

normal cerebral capillaries (i.e., lack of fenes-

trations and tight junctions between endothelial

cells) that are the basis for the blood-brain bar-

rier. Thus, the vessels leak; the leakage of

Tight junction

Astrocyte foot

Vesicular transport

across endothelial cells

Capillary endothelial cells

A

C

B



Astrocyte foot

Edematous astrocyte

Edematous

neuron


Edematous

capillary

endothelial

cells


Opened tight

junctions and

escaping plasma

Figure 3–1. A schematic drawing illustrating cytotoxic versus vasogenic edema. (A) Under normal circumstances, the brain

is protected from the circulation by a blood-brain barrier, consisting of tight junctions between cerebral capillary endo-

thelial cells that do not permit small molecules to penetrate the brain, as well as a basal lamina surrounded by astrocytic

end-feet. (B) When the blood-brain barrier is breached (e.g., by neovascularization in a tumor or the membranes of sub-

dural hematoma), fluid transudates from fenestrated blood vessels into the brain. This results in an increase in fluid in the

extracellular compartment, vasogenic edema. Vasogenic edema can usually be reduced by corticosteroids, which decrease

capillary permeability. (C) When neurons are injured, they can no longer maintain ion gradients. The increased intracel-

lular sodium causes a shift of fluid from the extracellular to the intracellular compartment, resulting in cytotoxic edema.

Cytotoxic edema is not affected by corticosteroids. (From Fishman, RA. Brain edema. N Engl J Med 293 (14):706–11,

1975. By permission of Massachusetts Medical Society.)

94

Plum and Posner’s Diagnosis of Stupor and Coma



contrast dyes during CT or MRI scanning pro-

vides the basis for contrast enhancement of a

lesion that lacks a blood-brain barrier. The vas-

cular leak results in the extravasation of fluid

into the extracellular space and vasogenic

edema


24,25

(see Figure 3–1B). This edema further

displaces surrounding tissues that are pushed

progressively farther from the source of their

own feeding arteries. Because the large arteries

are tethered to the circle of Willis and small

ones are tethered to the pial vascular system,

they may not be able to be displaced as freely as

the brain tissue they supply. Hence, the disten-

sibility of the blood supply becomes the limiting

factor to tissue perfusion and, in many cases,

tissue survival.

Ischemia and consequent energy failure

cause loss of the electrolyte gradient across the

neuronal membranes. Neurons depolarize but

are no longer able to repolarize and so fail. As

neurons take on more sodium, they swell (cyto-

toxic edema), thus further increasing the mass

effect on adjacent sites (see Figure 3–1C). In-

creased intracellular calcium meanwhile results

in the activation of apoptotic programs for neu-

ronal cell death. This vicious cycle of swelling

produces ischemia of adjacent tissue, which in

turn causes further tissue swelling. Cytotoxic

edema may cause a patient with a chronic and

slowly growing mass lesion to decompensate

quite suddenly,

24,25


with rapid onset of brain

failure and coma when the lesion reaches a criti-

cal limit.

HERNIATION SYNDROMES:

INTRACRANIAL SHIFTS IN

THE PATHOGENESIS OF COMA

The Monro-Kellie doctrine hypothesizes that

because the contents of the skull are not com-

pressible and are contained within an unyield-

ing case of bone, the sum of the volume of the

brain, CSF, and intracranial blood is constant

at all times.

26

A corollary is that these same re-



strictions apply to each compartment (right vs.

left supratentorial space, infratentorial space,

spinal subarachnoid space). In a normal brain,

increases in the size of a growing mass lesion

can be compensated for by the displacement

of an equal volume of CSF from the compart-

ment. The displacement of CSF, and in some

cases blood volume, by the mass lesion raises

ICP. As the mass grows, there is less CSF to be

displaced, and hence the compliance of the in-

tracranial contents decreases as the size of the

compressive lesion increases. When a mass has

increased in size to the point where there is

little remaining CSF in the compartment, even

a small further increase in volume can produce

a large increase in compartmental pressure.

When pressure in neighboring compartments

is lower, this imbalance causes herniation. Thus,

intracranial shifts are of key concern in the di-

agnosis of coma due to supratentorial mass le-

sions (Figure 3–2).

The pathogenesis of signs and symptoms of

an expanding mass lesion that causes coma is

rarely a function of the increase in ICP itself,

but usually results from imbalances of pressure

between different compartments leading to tis-

sue herniation.

To understand herniation syndromes, it is

first necessary to review briefly the structure of

the intracranial compartments between which

herniations occur.

Anatomy of the Intracranial

Compartments

The cranial sutures of babies close at about 18

months, encasing the intracranial contents in a

nondistensible box of finite volume. The intra-

cranial contents include the brain tissue (approx-

imately 87%, of which 77% is water), CSF (ap-

proximately 9%), blood vessels (approximately

4%), and the meninges (dura, arachnoid, and

pia that occupy a negligible volume). The dural

septa that divide the intracranial space into com-

partments play a key role in the herniation syn-

dromes caused by supratentorial mass lesions.

The falx cerebri (Figures 3–2 and 3–3) sepa-

rates the two cerebral hemispheres by a dense

dural leaf that is tethered to the superior sagittal

sinus along the midline of the cranial vault. The

falx contains the inferior sagittal sinus along its

free edge. The free edge of the falx normally

rests just above the corpus callosum. One result

is that severe head injury can cause a contusion

of the corpus callosum by violent upward dis-

placement of the brain against the free edge of

the falx.

33

The pericallosal branches of the an-



terior cerebral artery also run in close proximity

to the free edge of the falx. Hence, displace-

ment of the cingulate gyrus under the falx by a

hemispheric mass may compress the pericallo-

sal artery and result in ischemia or infarction of

Structural Causes of Stupor and Coma

95


the cingulate gyrus (see falcine herniation, page

100).


The tentorium cerebelli (Figure 3–3) sepa-

rates the cerebral hemispheres (supratentorial

compartment) from the brainstem and cere-

bellum (infratentorial compartment/posterior

fossa). The tentorium is less flexible than the

falx, because its fibrous dural lamina is stret-

ched across the surface of the middle fossa and

is tethered in position for about three-quarters

of its extent (see Figure 3–3). It attaches an-

teriorly at the petrous ridges and posterior

clinoid processes and laterally to the occipital

bone along the lateral sinus. Extending poster-

iorly into the center of the tentorium from the

posterior clinoid processes is a large semioval

opening, the incisura or tentorial notch, whose

diameter is usually between 25 and 40 mm me-

diolaterally and 50 to 70 mm rostrocaudally.

34

The tentorium cerebelli also plays a key role in



the pathophysiology of supratentorial mass le-

sions, as when the tissue volume of the supra-

tentorial compartments exceeds that compart-

ment’s capacity, there is no alternative but for

tissue to herniate through the tentorial opening

(see uncal herniation, page 100).

Tissue shifts in any direction can damage

structures occupying the tentorial opening. The

midbrain, with its exiting oculomotor nerves,

traverses the opening from the posterior fossa to

attach to the diencephalon. The superior por-

tion of the cerebellar vermis is typically applied

closely to the surface of the midbrain and occu-

pies the posterior portion of the tentorial open-

ing. The quadrigeminal cistern, above the tectal

plate of the midbrain, and the peduncular and

interpeduncular cisterns along the base of the

midbrain provide flexibility; there may be con-

siderable tissue shift before symptoms are pro-

duced if a mass lesion expands slowly (Figure

3–2).

The basilar artery lies along the ventral sur-



face of the midbrain. As it nears the tentorial

opening, it gives off superior cerebellar arteries

bilaterally, then branches into the posterior ce-

rebral arteries (Figure 3–4). The posterior cere-

bral arteries give off a range of thalamoperforat-

ing branches that supply the posterior thalamus

and pretectal area, followed by the posterior

communicating arteries.

35

Each posterior cere-



bral artery then wraps around the lateral surface

of the upper midbrain and reaches the ventral

surface of the hippocampal gyrus, where it gives

off a posterior choroidal artery.

36

The posterior



choroidal artery anastomoses with the anterior

choroidal artery, a branch of the internal carotid

artery that runs between the dentate gyrus and

the free lateral edge of the tentorium. The

A

B

Uncal



Herniation

Central


Herniation

Falcine


Herniation

Midline


Shift

Figure 3–2. A schematic drawing to illustrate the different herniation syndromes seen with intracranial mass effect. When

the increased mass is symmetric in the two hemispheres (A), there may be central herniation, as well as herniation of either

or both medial temporal lobes, through the tentorial opening. Asymmetric compression (B), from a unilateral mass lesion,

may cause herniation of the ipsilateral cingulate gyrus under the falx (falcine herniation). This type of compression may

cause distortion of the diencephalon by either downward herniation or midline shift. The depression of consciousness is

more closely related to the degree and rate of shift, rather than the direction. Finally, the medial temporal lobe (uncus) may

herniate early in the clinical course.

96

Plum and Posner’s Diagnosis of Stupor and Coma



posterior cerebral artery then runs caudally

along the medial surface of the occipital lobe to

supply the visual cortex. Either one or both

posterior cerebral arteries are vulnerable to

compression when tissue herniates through the

tentorium. Unilateral compression causes a

homonymous hemianopsia; bilateral compres-

sion causes cortical blindness (see Patient 3–1).

The oculomotor nerves leave the ventral sur-

face of the midbrain between the superior

cerebellar arteries and the diverging posterior

cerebral arteries (Figure 3–3). The oculomotor


Yüklə 9,02 Mb.

Dostları ilə paylaş:
1   ...   15   16   17   18   19   20   21   22   ...   73




Verilənlər bazası müəlliflik hüququ ilə müdafiə olunur ©azkurs.org 2024
rəhbərliyinə müraciət

gir | qeydiyyatdan keç
    Ana səhifə


yükləyin