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

emergency evaluation of the unresponsive pa-

tient, the Amytal interview may establish the

diagnosis and ‘‘wake the patient up,’’ so that one

may begin more definitive treatment. However,

it also breaks down a major psychologic de-

fense, and should only be done in conjunction

with definitive psychiatric treatment. Hence, it

is necessary to secure emergency psychiatric

consultation, and often the patient must be ad-

mitted to the psychiatric service. The physician

must evaluate thoroughly the patient’s physical

state to rule out coexisting organic disease; psy-

chogenic unresponsiveness often occurs in a

setting of serious medical illness.

A FINAL WORD

This chapter has presented a physiologic ap-

proach to the differential diagnosis and the

emergency management of the stuporous and

comatose patient. The approach is based on the

belief that after a history and a general physical

and neurologic examination, the informed phy-

sician can, with reasonable confidence, place

the patient into one of four major groups of ill-

nesses that cause coma. The specific group into

which the patient is placed directs the rest of the

diagnostic evaluation and treatment. At times,

however, the diagnosis is uncertain even after

the examination is completed, and it is necessary

to defer even the preliminary categorization of

patients until the imaging or metabolic tests are

carried out and the most serious infections or

metabolic abnormalities have been considered.

If there is any suspicion of a mass lesion, im-

mediate imaging is mandatory despite the ab-

sence of focal signs. Conversely, the presence of

hemiplegia or other focal signs does not rule out

metabolic disease, especially hypoglycemia. At

all times during the diagnostic evaluation and

treatment of a patient who is stuporous or co-

matose, the physician must ask him- or herself

whether the diagnosis could possibly be wrong

and whether he or she needs to seek consulta-

tion or undertake other diagnostic or therapeu-

tic measures. Fortunately, with constant atten-

tion to the changing state of consciousness and

a willingness to reconsider the situation minute

by minute, few mistakes should be made.

REFERENCES

1. Laureys S, Pellas F, Van Eeckhout P, et al. The

locked-in syndrome: what is it like to be conscious but

paralyzed and voiceless? Prog Brain Res 2005; 150,

495–511.

2. Wijdicks EF, Bamlet WR, Maramattom BV, et al.

Validation of a new coma scale: the FOUR score. Ann

Neurol 2005; 58, 585–593.

3. Stevens RD, Bhardwaj A. Approach to the comatose

patient. Crit Care Med 2006; 34, 31–41.

4. Yanagawa Y, Sakamoto T, Okada Y, et al. Intubation

without premedication may worsen outcome for un-

consciousness patients with intracranial hemorrhage.

Am J Emerg Med 2005; 23, 182–185.

5. Wadbrook PS. Advances in airway pharmacology.

Emerging trends and evolving controversy. Emerg

Med Clin North Am 2000; 18, 767–788.

6. Reynolds SF, Heffner J. Airway management of the

critically ill patient: rapid-sequence intubation. Chest

2005; 127, 1397–1412.

7. Marik PE, Varon J, Trask T. Management of head

trauma. Chest 2002; 122, 699–711.

8. Roppolo LP, Walters K. Airway management in

neurological emergencies. Neurocrit Care 2004; 1(4),

405–141.

9. Hamill JF, Bedford RF, Weaver DC, et al. Lidocaine

before endotracheal intubation: intravenous or laryn-

gotracheal? Anesthesiology 1981; 55, 578–581.

10. Komatsu R, Nagata O, Kamata K, et al. Intubating

laryngeal mask airway allows tracheal intubation when

the cervical spine is immobilized by a rigid collar. Br J

Anaesth 2004; 3, 655–659.

11. Koerner IP, Brambrink AM. Fiberoptic techniques.

Best Pract Res Clin Anaesthesiol 2005; 19, 611–

621.

12. Patterson, H. Emergency department intubation of

trauma patients with undiagnosed cervical spine

injury. Emerg Med J 2004; 21, 302–305.

13. Muckart DJ, Bhagwanjee S, van der Merwe R. Spinal

cord injury as a result of endotracheal intubation

in patients with undiagnosed cervical spine fractures.

Anesthesiology 1997; 87, 418–420.

Approach to Management of the Unconscious Patient

327

14. Chung YH, Chao TY, Chiu CT, et al. The cuff-leak test

is a simple tool to verify severe laryngeal edema in

patients undergoing long-term mechanical ventilation.

Crit Care Med 2006; 34, 409–414.

15. Lin CC, Lin CD, Cheng YK, et al. Middle ear effusion

in intensive care unit patients with prolonged endo-

tracheal intubation. Am J Otolaryngol 2006; 27, 109–

111.

16. Shirawi N, Arabi Y. Bench-to-bedside review: early

tracheostomy in critically ill trauma patients. Crit Care

2005; 10, 201–205.

17. Mignini MA, Piacentini E, Dubin A. Peripheral

arterial blood pressure monitoring adequately tracks

central arterial blood pressure in critically ill patients:

an observational study. Crit Care 2006; 10, R43.

18. Mullner M, Urbanek B, Havel C, et al. Vasopressors

for shock. Cochrane Database Syst Rev 2004; 3,

CD003709.

19. Asfar P, Hauser B, Radermacher P, et al. Catechol-

amines and vasopressin during critical illness. Crit

Care Clin 2006; 22, 131–149.

20. Seguin P, Laviolle B, Guinet P, et al. Dopexamine and

norepinephrine versus epinephrine on gastric perfu-

sion in patients with septic shock: a randomized study

[NCT00134212]. Crit Care 2006; 10, R32.

21. Aggarwal M, Khan IA. Hypertensive crisis: hyperten-

sive emergencies and urgencies. Cardiol Clin 2006; 24,

135–146.

22. Moore C, Woollard M. Dextrose 10% or 50% in the

treatment of hypoglycaemia out of hospital? A rando-

mised controlled trial. Emerg Med J 2005; 22, 512–

515.

23. Van den BG, Wilmer A, Hermans G, et al. Intensive

insulin therapy in the medical ICU. N Engl J Med

2006; 354, 449–461.

24. Chen JW, Wasterlain CG. Status epilepticus: patho-

physiology and management in adults. Lancet Neurol

2006; 5, 246–256.

25. Towne AR, Waterhouse EJ, Boggs JG, et al. Preva-

lence of nonconvulsive status epilepticus in comatose

patients. Neurology 2000; 54, 340–345.

26. Claassen J, Mayer SA, Kowalski RG, et al. Detection

of electrographic seizures with continuous EEG mon-

itoring in critically ill patients. Neurology 2004; 62,

1743–1748.

27. Vincent JL, Sakr Y, Sprung CL, et al. Sepsis in

European intensive care units: results of the SOAP

study. Crit Care Med 2006; 34, 344–353.

28. Paul M, Silbiger I, Grozinsky S, et al. Beta lactam

antibiotic monotherapy versus beta lactam-aminogly-

coside antibiotic combination therapy for sepsis. Co-

chrane Database Syst Rev 2006; CD003344.

29. Begg N, Cartwright KA, Cohen J, et al. Consensus

statement on diagnosis, investigation, treatment and

prevention of acute bacterial meningitis in immuno-

competent adults. British Infection Society Working

Party. J Infect 1999; 39, 1–15.

30. van de Beek D, De Gans J, McIntyre P, et al. Steroids

in adults with acute bacterial meningitis: a systematic

review. Lancet Infect Dis 2004; 4, 139–143.

31. Mcilvoy LH. The effect of hypothermia and hyper-

thermia on acute brain injury. AACN Clin Issues

2005; 16, 488–500.

32. Minamisawa H, Smith ML, Siesjo BK. The effect of

mild hyperthermia and hypothermia on brain damage

following 5, 10, and 15 minutes of forebrain ischemia.

Ann Neurol 1990; 28, 26–33.

33. De KJ, Deleu D, Solheid C, et al. Coma as presenting

manifestation of Wernicke’s encephalopathy. J Emerg

Med 1985; 3, 361–363.

34. Bleggi-Torres LF, De Medeiros BC, Ogasawara VSA,

et al. Iatrogenic Wernicke’s encephalopathy in allo-

geneic bone marrow transplantation: a study of eight

cases. Bone Marrow Transplant 1997; 20, 391–395.

35. Omer SM, al Kawi MZ, al Watban J, et al. Acute

Wernicke’s encephalopathy associated with hyperem-

esis gravidarum: magnetic resonance imaging findings.

J Neuroimaging 1995; 5, 251–253.

36. Koguchi K, Nakatsuji Y, Abe K, et al. Wernicke’s en-

cephalopathy after glucose infusion. Neurology 2004;

62, 512.

37. Ries NL, Dart RC. New developments in antidotes.

Med Clin North Am 2005; 89, 1379–1397.

38. Barnett R, Grace M, Boothe P, et al. Flumazenil in

drug overdose: randomized, placebo-controlled study

to assess cost effectiveness. Crit Care Med 1999; 27,

78–81.

39. Bledsoe BE. No more coma cocktails. Using science

to dispel myths & improve patient care. JEMS 2002;

27, 54–60.

40. Clarke SF, Dargan PI, Jones AL. Naloxone in opioid

poisoning: walking the tightrope. Emerg Med J 2005;

22, 612–616.

41. Weinbroum AA, Flaishon R, Sorkine P, et al. A risk-

benefit assessment of flumazenil in the management

of benzodiazepine overdose. Drug Saf 1997; 17, 181–

196.

42. Inouye SK. Delirium in older persons. N Engl J Med

2006; 354, 1157–1165.

43. Bourgeois JA, Koike AK, Simmons JE, et al. Adjunc-

tive valproic acid for delirium and/or agitation on

a consultation-liaison service: a report of six cases.

J Neuropsychiatry Clin Neurosci 2005; 17, 232–238.

44. Krauss B, Zurakowski D. Sedation patterns in pedi-

atric and general community hospital emergency de-

partments. Pediatr Emerg Care 1998; 14, 99–103.

45. Lenart SB, Garrity JA. Eye care for patients receiving

neuromuscular blocking agents or propofol during me-

chanical ventilation. Am J Crit Care 2000; 9, 188–191.

46. Koroloff N, Boots R, Lipman J, et al. A randomised

controlled study of the efficacy of hypromellose and

Lacri-Lube combination versus polyethylene/Cling

wrap to prevent corneal epithelial breakdown in the

semiconscious intensive care patient. Intensive Care

Med 2004; 30, 1122–1126.

47. Piatt Jr JH. Detected and overlooked cervical spine

injury in comatose victims of trauma: report from the

Pennsylvania Trauma Outcomes Study. J Neurosurg

Spine 2006; 5, 210–216.

48. Teasdale G, Knill-Jones R, van der Sande J. Observer

variability in assessing impaired consciousness and

coma. J Neurol Neurosurg Psychiatry 1978; 41, 603–610.

49. Lagares A, Gomez PA, Alen JF, et al. A comparison of

different grading scales for predicting outcome after

subarachnoid haemorrhage. Acta Neurochir (Wien)

2005; 147, 5–16.

50. Diringer MN, Edwards DF. Does modification of the

Innsbruck and the Glasgow coma scales improve their

ability to predict functional outcome? Arch Neurol

1997; 54, 606–611.

328

Plum and Posner’s Diagnosis of Stupor and Coma

51. Stocchetti N, Maas AI, Chieregato A, et al. Hyper-

ventilation in head injury: a review. Chest 2005; 127,

1812–1827.

52. Diringer MN, Yundt K, Videen TO, et al. No

reduction in cerebral metabolism as a result of early

moderate hyperventilation following severe traumatic

brain injury. J Neurosurg 2000; 92, 7–13.

53. Steiner LA, Balestreri M, Johnston AJ, et al. Predict-

ing the response of intracranial pressure to moderate

hyperventilation. Acta Neurochir (Wien) 2005; 147,

477–483.

54. Ng I, Lim J, Wong HB. Effects of head posture on

cerebral hemodynamics: its influences on intracranial

pressure, cerebral perfusion pressure, and cerebral

oxygenation. Neurosurgery 2005; 54, 593–598.

55. Schneider GH, von Helden GH, Franke R, et al.

Influence of body position on jugular venous oxygen

saturation, intracranial pressure and cerebral perfu-

sion pressure. Acta Neurochir Suppl (Wien) 1993; 59,

107–112.

56. Ropper AH, O’Rourke D, Kennedy SK. Head posi-

tion, intracranial pressure, and compliance. Neurology

1982; 32, 1288–1291.

57. Videen TO, Zazulia AR, Manno EM, et al. Mannitol

bolus preferentially shrinks non-infarcted brain in

patients with ischemic stroke. Neurology 2001; 57,

2120–2122.

58. Huang SJ, Chang L, Han YY, et al. Efficacy and safety

of hypertonic saline solutions in the treatment of se-

vere head injury. Surg Neurol 2006; 65, 539–546.

59. Vialet R, Albanese J, Thomachot L, et al. Isovolume

hypertonic solutes (sodium chloride or mannitol) in

the treatment of refractory posttraumatic intracranial

hypertension: 2 mL/kg 7.5% saline is more effective

than 2 mL/kg 20% mannitol. Crit Care Med 2003; 31,

1683–1687.

60. Sinha S, Bastin ME, Wardlaw JM, et al. Effects of

dexamethasone on peritumoural oedematous brain: a

DT-MRI study. J Neurol Neurosurg Psychiatry 2004;

75, 1632–1635.

61. Rabinstein AA. Treatment of cerebral edema. Neu-

rologist 2006; 12, 59–73.

62. Czerwinski AW, Czerwinski AB, Whitsett TL, et al.

Effects of a single, large intravenous injection of dexa-

methasone. Clin Pharmacol Ther 1972; 13, 638–

642.

63. Alberti E, Hartmann A, Schutz HJ, et al. The effect

of large doses of dexamethasone on the cerebrospinal

fluid pressure in patients with supratentorial tumors.

J Neurol 1978; 217, 173–181.

64. De Gans J, van de Beek D. European dexamethasone

AB dexamethasone in adults with bacterial meningitis.

N Engl J Med 2002; 347, 1549–1556.

65. Norris JW. Steroids may have a role in stroke therapy.

Stroke 2004; 35, 228–229.

66. Poungvarin N. Steroids have no role in stroke therapy.

Stroke 2004; 35, 229–230.

67. Roberts I, Yates D, Sandercock P, et al. Effect of

intravenous corticosteroids on death within 14 days in

10008 adults with clinically significant head injury

(MRC CRASH trial): randomised placebo-controlled

trial. Lancet 2004; 364, 1321–1328.

68. Bullock MR, Chesnut R, Ghajar J, et al. Surgical man-

agement of acute subdural hematomas. Neurosurgery

2006; 58, 16–24.

69. Bullock MR, Chesnut R, Ghajar J, et al. Surgical man-

agement of acute epidural hematomas. Neurosurgery

2006; 58, 7–15.

70. Bullock MR, Chesnut R, Ghajar J, et al. Surgical

management of traumatic parenchymal lesions. Neu-

rosurgery 2006; 58, S25-S46.

71. Subramaniam S, Hill MD. Controversies in medical

management of intracerebral hemorrhage. Can J

Neurol Sci 2005; 32(Suppl 2), S13–S21.

72. The Brain Trauma Foundation. The American Asso-

ciation of Neurological Surgeons. The Joint Section on

Neurotrauma and Critical Care. Use of barbiturates

in the control of intracranial hypertension. J Neuro-

trauma 2000; 17, 527–530.

73. Chesnut RM. Management of brain and spine injuries.

Crit Care Clin 2004; 20, 25–55.

74. Bader MK, Arbour R, Palmer S. Refractory increased

intracranial pressure in severe traumatic brain injury:

barbiturate coma and bispectral index monitoring.

AACN Clin Issues 2005; 16, 526–541.

75. Schalen W, Sonesson B, Messeter K, et al. Clinical

outcome and cognitive impairment in patients with

severe head injuries treated with barbiturate coma.

Acta Neurochir (Wien) 1992; 117, 153–159.

76. Cremer OL, Van Dijk GW, van WE, et al. Effect of

intracranial pressure monitoring and targeted inten-

sive care on functional outcome after severe head

injury. Crit Care Med 2005; 33, 2207–2213.

77. Albanese J, Leone M, Alliez JR, et al. Decompressive

craniectomy for severe traumatic brain injury: evalu-

ation of the effects at one year. Crit Care Med 2003;

31, 2535–2538.

78. Subramaniam S, Hill MD. Massive cerebral infarc-

tion. Neurologist 2005; 11, 150–160.

79. Arnold M, Nedeltchev K, Schroth G, et al. Clinical

and radiological predictors of recanalisation and out-

come of 40 patients with acute basilar artery occlusion

treated with intra-arterial thrombolysis. J Neurol

Neurosurg Psychiatry 2004; 75, 857–862.

80. Bullock MR, Chesnut R, Ghajar J, et al. Surgical

management of posterior fossa mass lesions. Neuro-

surgery 2006; 58, S47–S55.

81. Wang CC, Liu A, Zhang JT, et al. Surgical manage-

ment of brain-stem cavernous malformations: report

of 137 cases. Surg Neurol 2003; 59, 444–454.

82. Rabinstein AA, Tisch SH, McClelland RL, et al. Cause

is the main predictor of outcome in patients with pon-

tine hemorrhage. Cerebrovasc Dis 2004; 17, 66–71.

83. Gunnerson KJ, Saul M, He S, et al. Lactate versus

non-lactate metabolic acidosis: a retrospective outcome

evaluation of critically ill patients. Crit Care 2006; 10,

R22.

84. Forsythe SM, Schmidt GA. Sodium bicarbonate for

the treatment of lactic acidosis. Chest 2000; 117,

260–267.

85. Gunnerson KJ, Kellum JA. Acid-base and electrolyte

analysis in critically ill patients: are we ready for the

new millennium? Curr Opin Crit Care 2003; 9, 468–

473.

86. Swenson ER. Metabolic acidosis. Respir Care 2001;

46, 342–353.

87. Clifton J, Leikin JB. Methylene blue. Am J Ther 2003;

10, 289–291.

88. Mokhlesi B, Corbridge T. Toxicology in the critically

ill patient. Clin Chest Med 2003; 24, 689–711.

Approach to Management of the Unconscious Patient

329

89. Bayard M, Farrow J, Tudiver F. Acute methemoglo-

binemia after endoscopy. J Am Board Fam Pract 2004;

17, 227–229.

90. Weaver LK, Hopkins RO, Chan KJ, et al. Hyperbaric

oxygen for acute carbon monoxide poisoning. N Engl J

Med 2002; 347, 1057–1067.

91. Sauer SW, Keim ME. Hydroxocobalamin: improved

public health readiness for cyanide disasters. Ann

Emerg Med 2001; 37, 635–641.

92. Weiss-Guillet EM, Takala J, Jakob SM. Diagnosis and

management of electrolyte emergencies. Best Pract

Res Clin Endocrinol Metab 2003; 17, 623–651.

93. Wu AH, McKay C, Broussard LA, et al. National

academy of clinical biochemistry laboratory medicine

practice guidelines: recommendations for the use of

laboratory tests to support poisoned patients who pres-

ent to the emergency department. Clin Chem 2003;

49, 357–379.

94. Critical Care Toxicology: Diagnosis and Management

of the Critically Poisoned Patient, 2005, 1–1690.

95. Position paper: ipecac syrup. J Toxicol Clin Toxicol

2004; 42, 133–143.

96. Vale JA, Kulig K. Position paper: gastric lavage. J

Toxicol Clin Toxicol 2004; 42, 933–943.

97. Barceloux D, McGuigan M, Hartigan-Go K. Position

statement: cathartics. American Academy of Clinical

Toxicology; European Association of Poisons Centres

and Clinical Toxicologists. J Toxicol Clin Toxicol 1997;

35, 743–752.

98. Chyka PA, Seger D, Krenzelok EP, et al. Position

paper: single-dose activated charcoal. Clin Toxicol

(Phila) 2005; 43, 61–87.

99. Tenenbein M. Position statement: whole bowel irri-

gation. American Academy of Clinical Toxicology; Eu-

ropean Association of Poisons Centres and Clinical Tox-

icologists. J Toxicol Clin Toxicol 1997; 35, 753–762.

100. Bradberry SM, Vale JA. Poisons. Initial assessment and

management. Clin Med 2003; 107–110.

101. Proudfoot AT, Krenzelok EP, Vale JA. Position paper

on urine alkalinization. J Toxicol Clin Toxicol 2004; 42,

1–26.

102. Megarbane B, Borron SW, Baud FJ. Current

recommendations for treatment of severe toxic

alcohol poisonings. Intensive Care Med 2005; 31,

189–195.

103. Rowden AK, Norvell J, Eldridge DL, Kirk MA.

Updates on acetaminophen toxicity. Med Clin North

Am 2005; 89, 1145–1159.

330

Plum and Posner’s Diagnosis of Stupor and Coma

Chapter

8

Brain Death

DETERMINATION OF BRAIN DEATH

CLINICAL SIGNS OF BRAIN DEATH

Brainstem Function

Confirmatory Laboratory Tests

and Diagnosis

Diagnosis of Brain Death in Profound

Anesthesia or Coma of Undetermined

Etiology

Pitfalls in the Diagnosis of Brain Death

DETERMINATION OF

BRAIN DEATH

Since Mollaret and Goulon

1

first examined the

question in 1959, investigators have tried to es-

tablish criteria that would accurately and un-

equivocally determine that the brain is dead or

about to die no matter what therapeutic mea-

sures one might undertake. Since that time,

several committees and reviewers have sought

to establish appropriate clinical and laboratory

criteria for brain death based on retrospective

analyses. The earliest widely known definition

is that of the 1968 Ad Hoc Committee of the

Harvard Medical School to examine the criteria

of brain death (called, at the time, ‘‘irreversible

coma’’

2

) (Table 8–1). At present, in the United

States the principle that brain death is equiv-

alent to the death of the person is established

under the Uniform Determination of Death

Act.

3

(In fact, all death is brain death. An ar-

tificial heart can keep a patient alive. If all the

organs, save the brain, were artificial, that in-

dividual would still be alive. Conversely, when

the brain is dead, sustaining the other organs

by artificial means is simply preserving a dead

body and not keeping the individual alive. Thus,

although this chapter uses the term brain death,

the term as we use it carries the same import as

death.) Detailed evidence-based guidelines and

practice parameters for the clinical diagnosis

of brain death are available from the American

Academy of Neurology online (http://www.aan

.com).

Three medical considerations emphasize the

importance of the concept of brain death: (1)

transplant programs require the donation of

healthy peripheral organs for success. The early

diagnosis of brain death before the systemic cir-

culation fails allows the salvage of such organs.

However, ethical and legal considerations de-

mand that if one is to declare the brain dead,

the criteria must be clear and unassailable. (2)

Even if there were no transplant programs, the

ability of modern medicine to keep a body func-