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

Thiamine (100 mg IV) followed by glucose (if < 40 mg/dL, 10 ml aliquots of a 50% solution

until blood glucose > 60 mg/dL)

Naloxone if opioid overdose is suspected (0.4-2.0 mg IV q 3 min or continuous IV infusion 0.8 mg/kg/hr)

Flumazenil if benzodiazepine overdose suspected (0.2 mg/min, maximum dose 1 mg IV)

After intubation, gastric lavage with activated charcoal if drug intoxication is suspected

NEUROLOGICAL ASSESSMENT

HEAD CT, CERVICAL SPINE, IF STRUCTURAL CAUSE

DETAILED HISTORY AND SYSTEMIC EXAMINATION

CONSIDER EEG, LUMBAR PUNCTURE,MRI

Figure 7–1. Algorithm for initial emergent management of the comatose patient. CT, computed tomography; ECG,

electrocardiograph; EEG, electroencephalograph; GCS, Glasgow Coma Scale; ICP, intracranial pressure; MAP, mean

312

Plum and Posner’s Diagnosis of Stupor and Coma

cus in the tube can be minimized by attaching

a freely vented hose to the endotracheal tube

and delivering humidified air (or oxygen, if nec-

essary). Because prolonged intubation can

cause laryngeal

14

or middle ear damage

15

or

sinusitis, some have suggested early tracheos-

tomy in critically ill trauma patients.

16

How-

ever, most patients can be safely maintained

for approximately 2 weeks. If prolonged coma

seems likely, a tracheostomy should be per-

formed after several days.

Maintain the Circulation

The circulation must be maintained if the brain

is to receive adequate oxygen. Check the blood

pressure and pulse. Insert an intravenous and

an intra-arterial line (a radial artery line is

as accurate as a central arterial line

17

), replace

blood volume loss, and infuse vasoactive agents

as needed. Dopamine, dobutamine, adrenaline,

norepinephrine, and vasopressin are the most

commonly used drugs. Current evidence does

not indicate which vasopressor is superior

18

;

however, vasopressin is becoming increasingly

popular.

19

Monitor the cardiac rate and rhythm

and treat unstable vital signs and cardiac ar-

rhythmias. If the patient is in shock, seek an

extracerebral source. Damage to the brain above

the level of the medulla does not cause systemic

hypotension (see Chapter 2).

Maintain the mean arterial pressure (MAP)

between 70 and 80 mm Hg

20

using hypertensive

and /or hypotensive agents as necessary (MAP ¼

1/3 systolic þ 2/3 diastolic). In general, hyper-

tension should not be immediately treated un-

less diastolic pressure exceeds 120 mm Hg. A

number of intravenous agents are available to

treat hypertensive emergencies.

21

These in-

clude sodium nitroprusside (0.25 to 10 mg/kg/

minute), labetalol (20 to 80 mg bolus over

10 minutes), nicardipine (2 to 10 mg/hour), and

others.

21

In an older patient with known

chronic hypertension, do not allow the blood

pressure to fall below previously accustomed

levels, because the relative hypotension may

cause cerebral hypoxia. In young, previously

healthy patients, particularly those with de-

pressant drug poisoning, a systolic blood pres-

sure of 70 to 80 mm Hg is usually adequate.

However, if ICP is elevated, a higher MAP may

be necessary to maintain cerebral perfusion

pressure (e.g., MAP 65 mm Hg > ICP).

Measure the Glucose

The brain depends not only on oxygen and

blood flow, but also on an obligate use of glu-

cose for its homeostasis (see Chapter 5). Both

hypoglycemia and hyperglycemia have dele-

terious effects on the brain (see Chapter 5). If

the bedside blood glucose test reveals hypo-

glycemia, glucose should be given. (Glucose is

often given empirically along with thiamine

and naloxone [see below] by paramedics, be-

fore the patient arrives at the hospital.) Some

investigators give 25 g of glucose as a 50% so-

lution; others give glucose in 5g increments as

a 10% solution (50 mL). The latter technique

results in lower posttreatment blood glucose

levels preventing the development of hyper-

glycemia.

22

Increasing evidence suggests that

tight control of hyperglycemia using insulin

decreases morbidity in severely ill hyperglyce-

mic patients. Glucose should be maintained

between 80 and 110 mg/dL.

23

Even after a hy-

poglycemic patient has been treated with glu-

cose, care must be taken to prevent recurrent

hypoglycemia. Therefore, infuse glucose and

water intravenously until the situation has sta-

bilized.

ADMINISTER THIAMINE

Wernicke’s encephalopathy is a rare cause of

coma.

33

However, many patients admitted as

emergencies in stupor or coma are chronic

alcoholics or otherwise malnourished.

34,35

In

such a patient, a glucose load may precipitate

acute Wernicke’s encephalopathy.

36

Therefore,

it is important to administer 50 to 100 mg thia-

mine at the time glucose is given or shortly

thereafter.

Lower the Intracranial Pressure

The methods are described under supratento-

rial mass lesions, page 320.

Stop Seizures

Repeated seizures of whatever etiology cause

brain damage and must be stopped.

24

Treat

generalized convulsions with intravenous

Approach to Management of the Unconscious Patient

313

lorazepam (up to 0.1 mg/kg). Figure 7–2 is a

recently published algorithm for the treatment

of status epilepticus. A ventilator must be avail-

able, since large doses of the drug may depress

breathing. Once the seizures have stopped,

give intravenous phenytoin 15 mg/kg at 50 mg/

minute or fosphenytoin at the same dosage of

phenytoin equivalents, but at 100 to 150 mg/

minute. Intravenous valproic acid may also be

used at 40 to 60 mg/kg at a rate of 20 mg/minute

to maintain seizure control. However, at these

rates, it takes at least 20 minutes to administer

1,000 mg of phenytoin and more than an hour

to give doses of valproate above 1,200 mg.

Hence, it is not unusual for seizures to recur

during the administration of the antiepileptic

drug, and this may require additional loraze-

pam. At times, generalized seizures cannot be

stopped with the above agents and anesthesia

with propofol, midazolam, or pentobarbital is

necessary. Because these drugs further suppress

respiration, the patient should be intubated at

this point as well if this has not been done al-

ready. All of these drugs have short half-lives,

and are given at dosages that produce elec-

troencephalographic (EEG) burst suppression.

Diazepam rectal gel

15–20 mg

5 min

30 min

or

Intravenous lorazepam

2 mg, may repeat once

or

Intravenous diazepam

5 mg, may repeat once

Intravenous midazolam

0–2 mg/kg bolus

0.05 mg/kg/h

or

+

Intravenous lorazepam

up to 0.1 mg/kg

or

Propofol loading

2–5 mg/kg

CIV 2–10 mg/kg/h

or

Midazolam

loading 0.2 mg/kg

CIV 0.2–2 mg/kg/h

Pentobarbital

loading up to 10 mg/kg

≤25 mg/min

CIV 0.5–2 mg/kg/h

or

Ketamine

bolus 1.5 mg/kg

CIV 0.01–0.05 mg/kg/h

and/or

Other drugs

Intravenous diazepam

up to 0.25–0.4 mg/kg

Intravenous

fosphtenytoin/

phenytoin

20–30 mg/kg

Before emergency room

Intensive-care unit

Emergency room

Intravenous

valproic acid

40–60 mg/kg

3 mg/kg/min

Refractory status epilepticus

Impending status epilepticus

Established status epilepticus

Electroencephalographic monitoring?

Airway, blood pressure, temperature, intravenous access, electrocardiagraphy, CBC, glucose, electrolytes, AED levels, ABG, tox screen, central line?

Figure 7–2. Management of status epilepticus. Impending or established status epilepticus: start with 20 mg/kg of fos-

phenytoin or phenytoin, and if status epilepticus persists, give an additional 10 mg/kg. Follow the flow chart UNLESS

there is a history of drug intolerance (e.g., allergy to phenytoin or benzodiazepine)—then replace by IV valproic acid 40 to

60 mg/kg or IV phenobarbital 20 mg/kg; UNLESS treatment-induced hypotension slows rate of delivery, or UNLESS

history of progressive (PME) or juvenile (JME) myoclonus epilepsy (phenytoin/fosphenytoin harmful in PME, ineffective

in JME)—replace with IV valproic or IV phenobarbital; UNLESS tonic status epilepticus with Lennox-Gastaut syndrome

(might be worsened by benzodiazepines)—replace with IV valproic acid or IV phenobarbital; UNLESS acute intermit-

tent porphyria—avoid P450 inducers, replace by nasogastric (NG) gabapentin (is possible) or by IV valproic acid;

UNLESS, focal status epilepticus without impairment of consciousness—IV treatment not indicated, load anticonvulsants

orally or rectally. Refractory status epilepticus: IV valproic acid: start with 40 mg/kg and, if status epilepticus persists, give

an additional 20 mg/kg. Continuous intravenous infusion (CIV) usually starts with the lower dose, which is titrated to

achieve seizure suppression and is increased as tolerated if tachyphylaxis develops. Ketamine: rule out increased

intracranial pressure before administration. Other drugs: felbamate, topiramate, levetiracetam, lidocaine, inhalation an-

esthetics, etc.: dosage and pharmacokinetics of most anticonvulsants must be adjusted appropriately in patients with

hepatic or renal failure, or with drug interactions. Some patients in refractory status epilepticus will need systemic and

pulmonary artery catheterization, with fluid and vasopressors as indicated to maintain blood pressure. ABG, arterial blood

gas; AED, antiepileptic drug; CBC, complete blood count. (From Chen and Wasterlain,

24

with permission.)

314

Plum and Posner’s Diagnosis of Stupor and Coma

Alternatively, some physicians prefer intrave-

nous boluses of phenobarbital 65 mg every 3 to

5 minutes (which has a longer half-life) until

seizures cease. Typically, the patient must re-

main in a deeply drug-induced coma for at

least 24 hours, followed by attempts to wean

the patient off the anesthetic doses of medica-

tion. Importantly, approximately 10% to 20% of

patients presenting with impaired conscious-

ness show nonconvulsive status epilepticus on

EEG examination (Chapter 5).

25,26

Nonconvul-

sive status epilepticus also causes brain injury

and requires the same treatment as general-

ized motor seizures. Focal continuous epilepsy,

by contrast, frequently occurs with metabolic

brain disease, but is less threatening to the

brain, and does not require the use of anes-

thetic doses of anticonvulsant drugs.

Treat Infection

Many different infections cause delirium or

coma, and infection may exacerbate coma from

other causes. Draw blood cultures on all febrile

patients and those who are hypothermic with-

out obvious cause. As indicated in Chapter 3, if

there is a strong suspicion of bacterial menin-

gitis, empiric antibiotic therapy should begin im-

mediately after blood cultures are drawn. In one

large series of patients with sepsis treated in in-

tensive care units, cultures were positive in only

60% of patients.

27

Staphylococcus aureus, Pseu-

domonas species, and Escherichia coli were the

most common organisms. A third-generation

cephalosporin (cefotaxime, 2 g every 6 hours

or ceftriaxone 2 g every 12 hours) should be

started.

28,29

Some physicians add vancomycin

2 g every 12 hours to cover cephalosporin-

resistant S. pneumoniae. In elderly or obviously

immunosuppressed patients, ampicillin should

be added to cover Listeria monocytogenes. Cur-

rent evidence suggests that dexamethasone

added to the regimen decreases long-term com-

plications of the infection.

30

Because herpes

simplex encephalitis is a relatively common in-

fectious cause of coma (page 156), an antiviral

agent (e.g., acyclovir 10 mg/kg every 8 hours)

should be started if clinically indicated. In im-

munosuppressed patients, fungal and parasitic

infections must also be considered, but because

they tend to be less acute, they can await eval-

uation by imaging and spinal fluid examination.

Other infections causing coma (Chapter 5) must

be considered and, in appropriate circumstan-

ces, treated.

As discussed in Chapter 3, it is generally nec-

essary in a comatose patient to obtain a com-

puted tomography (CT) scan prior to attempting

lumbar puncture (Figure 7–3). If there is no

evidence of a mass lesion, or if cerebrospinal

fluid (CSF) cultures can be obtained within the

first hour or two after antibiotics are adminis-

tered, it may still be possible to identify the or-

ganism and its antibiotic sensitivities.

Restore Acid-Base Balance

With severe metabolic acidosis or alkalosis, the

pH should be returned to a normal level by

treating the cause, as metabolic acidosis can lead

to cardiovascular abnormalities and metabolic

alkalosis can depress respiration. Respiratory

acidosis presages respiratory failure and warns

the physician that ventilatory assistance may

soon be needed. The elevated CO

2

also raises

ICP. Respiratory alkalosis can cause cardiac ar-

rhythmias and hinders weaning from ventila-

tory support.

Adjust Body Temperature

Several metabolic and structural abnormalities

lead to either hyperthermia or hypothermia, and

these states may exacerbate abnormalities of

cerebral metabolism.

31

Hyperthermia is dan-

gerous because it increases cerebral metabolic

demands and, at extreme levels, can denature

brain cellular proteins.

32

The body tempera-

ture above 38.58C of hyperthermic patients

should be reduced using antipyretics and, if

necessary, physical cooling (e.g., cooling blan-

ket). Significant hypothermia (below 348C) can

lead to pneumonia, cardiac arrhythmias, elec-

trolyte disorders, hypovolemia, metabolic aci-

dosis, impaired coagulation, and thrombocy-

topenia and leukopenia.

31

Patients should be

gradually warmed to maintain a body temper-

ature above 358C.

Administer Specific Antidotes

Many patients entering an emergency room in

coma are suffering from drug overdose. Any of

the gamut of sedative drugs, alcohol, opioids,

Approach to Management of the Unconscious Patient

315

tranquilizers, and hallucinogens may have been

ingested singly or in combination. Most drug

overdoses are best treated by the supportive

measures considered in a subsequent section.

Because these patients have ingested multiple

agents, specific antagonists are often not use-

ful.

38

Even the so-called coma cocktail

3

(dex-

trose, thiamine, naloxone, and flumazenil) is

rarely helpful and may be harmful.

39

However,

when there is a strong suspicion that a specific

agent has been ingested, certain antagonists

specifically reverse the effects of several coma-

producing drugs.

For opioid overdose, naloxone may be given

at 0.4 to 2.0 mg IV every 3 minutes or by con-

tinuous IV infusion at 0.8 mg/kg/hour until con-

sciousness is restored. This drug must be used

with great care, because in a patient physically

dependent on opioids, the drug may cause

acute withdrawal symptoms requiring opioid

therapy.

40

(If the patient is a known or sus-

pected opioid addict, 0.4 mg naloxone should

be diluted in 10 mL of saline and given slowly.

One should use the minimum amount neces-

sary to establish the diagnosis by pupillary di-

lation and reverse the comatose state.) Nalox-

one has a duration of action from 2 to 3 hours,

much shorter than the action of several opi-

oid drugs, especially methadone. Thus, patients

who have taken an overdose of opioids, and

whose toxic reactions are reversed by naloxone,

may lapse back into coma after a few hours and

require further treatment.

Benzodiazepine overdose can be treated with

flumazenil, a specific competitive benzodiaze-

pine receptor antagonist

41

(0.2 mg/minute to a

maximum dose of 1 mg IV). Flumazenil acts

within minutes and has a half-life of about 40 to

75 minutes. However, the drug is not often used

because it can precipitate acute withdrawal in

chronic users and blockade of the benzodiaze-

pine receptor may unmask epileptogenic fea-

tures of common medications such as tricyclic

antidepressants or theophylline.

41

Specific clin-

ical features of benzodiazepine intoxication

should be present (see Chapter 5).

No Mass

?LP

Mass

CT scan

Healthy

Cefotaxime 2G/q6hrs or cephtriaxone 2G/12hrs

± Vancomycin 2G/q 12hrs

Dexamethasone 10mg/q6hrs x 4 days

Cefotaxime 2G/q6hrs or cephtriaxone

2G/12hrs

Vancomycin 2G/q 12hrs

Amoxicillin

Elderly or

immunosuppressed

Acute bacterial meningitis (clinically

suspected)

No LP

Bacterial Meningitis

Non-Bacterial Meningitis

Etiology known:

Continue antibiotics (according to

   sensitivity), dexamethasone

Aetiology unknown:

Continue empiric therapy

Continue dexamethasone

Discontinue antibacterial drugs and

   dexamethasone

Commence appropriate therapy

Figure 7–3. Therapeutic approach to a patient with acute bacterial meningitis. Empiric addition of amoxicillin is indicated

for meningitis caused by Listeria monocytogenes. Continuation or change of antibiotics is guided by the results of cere-

brospinal fluid analysis, blood culture, bacterial sensitivity to antibiotics, and clinical status of the patient. Steroid treatment

in meningitis is unlikely to be of benefit if the diagnosis is delayed, if antibiotics have not been given, or if meningitis is

Gram-negative bacillar or requires aminoglycoside antibiotics. Unless pneumococcal meningitis is proven or strongly sus-

pected, dexamethasone use is not recommended in immunosuppressed or malnourished patients and in patients with other

system infections. HSE, herpes simplex encephalitis; LP, lumbar puncture. (Modified from Chaudhuri.

102

)

316

Plum and Posner’s Diagnosis of Stupor and Coma

Certain effects of sedative drugs that have

anticholinergic properties, particularly the tri-

cyclic antidepressants and possibly gamma-

hydroxybutyrate, can be reversed by the in-

travenous injection of 1 mg physostigmine.

However, its use is controversial as it may

cause seizures and cardiac arrhythmias; because

of its potential side effects and short duration

of action, it is rarely used.

37

Specific antidotes

for several other agents are discussed in

Chapter 5 and indicated in Table 7–3.

Control Agitation

Many patients who are delirious or stuporous

are grossly agitated. The hyperactivity is dis-

tressing to patients and family and may lead to

self-injury. Sedative dosages of drugs should

be avoided until the diagnosis is clear and one

is certain that the problem is metabolic rather

than structural. Agitation can be controlled

by keeping the patient in a lighted room and

asking a relative or staff member to sit at the

bedside and talk reassuringly to the patient.

Small doses of lorazepam 0.5 to 1.0 mg orally

with additional doses every 4 hours as needed

may control agitation. If this proves insuffi-

cient,

42

haloperidol 0.5 to 1.0 mg twice daily

orally or intramuscularly may be used; additional

doses can be given every 4 hours as needed. In

patients who have habitually ingested alcohol or

sedative drugs, larger doses may be necessary

because of cross-tolerance. A recent report sug-

gests that valproate, benzodiazepine, and/or an-

tipsychotics may relieve agitation when the pri-

mary drugs have failed.

43

For very short-term

sedation, as might be necessary to perform a CT

scan, intravenous sedation with propofol or mid-

azolam may be used,

44

as these are short acting

and midazolam can be reversed at the end of

the procedure.

Physical restraints should be avoided when-

ever possible, but sometimes they are necessary

for severely agitated patients. Take care to en-

sure that body restraints do not interfere with

breathing and that limb restraints do not oc-

clude blood flow or damage peripheral nerves.

The restraints should be removed as soon as the

agitation is controlled.

Protect the Eyes

Corneal erosions can occur within 4 to 6 hours

if the eyes of comatose patients remain partially

or fully opened. Exposure keratitis may lead to

secondary bacterial corneal ulcerations. To pre-

vent such changes, lubricate the eyes with a lu-

bricating artificial tears ointment every 4 hours

45

or apply a polyethylene corneal bandage.

46

Re-

peated testing of the corneal reflex with cotton

can also damage the cornea. A safer technique

is to drip sterile saline onto the cornea from a

distance of 4 to 6 inches.

2

EXAMINATION OF THE PATIENT

Once the vital functions have been protected,

proceed with the history and examination. The