Irreversibler Hirnfunktionsausfall

Der IHA bedeutet, dass die Hirnfunktion unwiederbringlich erloschen ist, während die Herz-Kreislauf-Funktion mit invasiven intensivmedizinischen Methoden aufrechterhalten wird. Zum IHA können zunächst alle Krankheiten des Gehirns führen, die eine Steigerung des intrakraniellen Drucks („intracranial pressure“, ICP) über den mittleren arteriellen Blutdruck (MAD) hinaus und damit den Stillstand der Hirndurchblutung bedingen (Salih et al. 2016). Auch ein passagerer Blut- bzw. Sauerstoffmangel, z. B. infolge eines vorübergehenden Herzstillstands, kann zum IHA führen. Zu den wichtigsten primären Ursachen des IHA zählen Schädel-Hirn-Trauma, Subarachnoidalblutung, intrazerebrale Hämatome, seltene Hirntumoren oder ausgeprägte Meningoenzephalitiden. Wichtigste Ursache einer sekundären Hirnschädigung ist die hypoxische Enzephalopathie.

Die Feststellung des IHA ist in der Intensivmedizin Teil der Prognoseeinschätzung und damit unabhängig von der Organ- und Gewebeentnahme von grundlegender Bedeutung. Bei rechtmäßig nachgewiesenem IHA ist der Tod des Menschen festgestellt (Brandt et al. 2018).

Die Diagnose „IHA“ müssen zwei eigens hierfür qualifizierte Ärzte unabhängig voneinander stellen. Beide müssen Fachärzte sein und „über eine mehrjährige Erfahrung in der Intensivbehandlung von Patienten mit akuten schweren Hirnschädigungen verfügen“ (Wissenschaftlicher Beirat der Bundesärztekammer 2015). Einer der beiden muss darüber hinaus Facharzt für Neurologie oder Neurochirurgie sein. Auch für einzelne Methoden der Zusatzdiagnostik wird eine spezielle Qualifikation der Untersucher vorausgesetzt. Für die CT-Angiografie ist entweder ein Facharzt für Neuroradiologie oder alternativ ein Radiologe mit mehrjähriger Erfahrung in der neuroradiologischen Diagnostik gefordert. Die Perfusionsszintigrafie muss ein Facharzt für Nuklearmedizin befunden. Außerdem muss die Unabhängigkeit der Untersucher von der möglicherweise nachfolgenden Organ- und Gewebeentnahme gewährleistet sein.

Das standardisierte Vorgehen zur Feststellung des IHA erfolgt in drei Stufen (Übersicht Abb. 1):

Es gilt grundsätzlich, dass der nächste Schritt erst erfolgen darf, wenn der vorherige abgeschlossen ist.

Die Ätiologie des vermuteten IHA muss mit einer begründbaren klinischen Diagnose hinterlegt sein. Dies bedeutet, dass eine Schädigung des Gehirns vorliegen muss, die einen irreversiblen Funktionsverlust des gesamten Gehirns plausibel macht. In der Regel erfolgt dies durch eine kritische Analyse radiologischer Befunde (CT und/oder MRT). Plausible Befunde sind z. B. Zeichen der ICP-Erhöhung mit Aufbrauchen der Liquorräume, diffuse traumatische Schädigungen des Gehirns mit konsekutiver und meist transtentorialer Herniation oder auch umfassende Zeichen der globalen Ischämie. Die Art der Hirnschädigung, d. h. primär oder sekundär bzw. bei primärer Hirnschädigung supra- oder infratentorielle Läsion, ist relevant für die korrekte Einhaltung von Wartezeiten und die Wahl der eventuell notwendigen Zusatzdiagnostik (Abb. 1).

Bei der Klärung der Voraussetzungen des IHA müssen folgende potenziell reversible Ursachen explizit ausgeschlossen sein.

Das klinische Syndrom des vollständigen Hirnfunktionsausfalls besteht aus:

Als erstes Symptom des IHA wird ein reaktionsloses, tiefes Koma festgestellt. Der Kranke darf keinerlei Reaktion auf Schmerzstimuli zeigen, weder in der Peripherie (Nagelbettdruck, Nadelstiche) noch im Gesichtsbereich.

Gelegentlich zeigen Personen im IHA jedoch Bewegungen, die durch spinale Reflexmechanismen hervorgerufen werden. Diese sind durch eine spinale Erregbarkeitssteigerung bedingt, die beim IHA durch einen Verlust inhibitorischer supraspinaler Signale entstehen kann. Ein Teil dieser spinalen Reflexbewegungen, wie z. B. die sog. Triflexor-Response, kann dabei durch bestimmte Reize (Bestreichen der Fußsohle u. a.) reproduziert werden (Saposnik et al. 2005). Die phänomenologisch eindrücklichste spinale Reflexbewegung ist das sog. Lazarus-Phänomen.

Die Untersuchung der folgenden Hirnstammreflexe ist für den klinischen Teil der IHA-Diagnostik erforderlich.

Der Apnoe-Test ist nicht nur für die klinische Diagnostik obligat, sondern er prüft auch den robustesten und kaudalsten Hirnstammreflex, der durch Aktivierung von Chemorezeptoren des Atemzentrums in der Medulla oblongata bei hohem paCO₂ bzw. niedrigem pH ausgelöst wird. Trotz des Ausfalls anderer Hirnstammreflexe kann er als letzte klinisch nachweisbare Hirnfunktion noch erhalten sein und schließt dann das Vorliegen eines IHA aus. Der Apnoe-Test ist aufwendiger als die Prüfung der anderen Hirnstammreflexe und erfordert spezielle intensivmedizinische Kenntnisse des Untersuchers bei der Steuerung der Atmungsparameter, der häufig notwendigen Katecholamin-Therapie, dem Umgang mit einer ggf. etablierten extrakorporalen Membran-Oxygenierung und der Interpretation der arteriellen Blutgasanalyse. Vorbereitet wird der Test durch eine ausreichende Präoxygenierung durch Beatmung mit einer O₂-Fraktion von 100 %, um einer ungewollten Hypoxie während des Apnoe-Tests vorzubeugen. Entscheidend für den Beginn des Apnoe-Tests ist die Einstellung normokapnischer paCO₂-Werte von 35–45 mmHg. Da die Partialdrücke der Atmungsgase von der Körpertemperatur abhängig sind, muss die Blutgasanalyse temperaturkorrigiert erfolgen.

Sollte die Eigenatmung chronisch an einen paCO₂ von mehr als 45 mmHg adaptiert sein, so gibt es keine allgemein anerkannten Werte des paCO₂ für den Apnoe-Test. In diesen Fällen ist der Funktionsausfall des Hirnstamms zusätzlich durch den Nachweis des zerebralen Perfusionsstillstands zu belegen.

In der Regel ist es möglich, den Apnoe-Test in Form einer Diskonnektion vom Beatmungsgerät durchzuführen. Um den paO₂ aufrechtzuerhalten, sollte während des Apnoe-Tests eine sog. apnoeische Oxygenierung mit 2–6 l O₂/min erfolgen. Alternativ kann auch durch niederfrequente manuelle Beatmung mit reinem Sauerstoff (z. B. 2 Atemzüge/min) oder reduzierte maschinelle Beatmung (z. B. Atemfrequenz von 2/min) eine hinreichende Oxygenierung sichergestellt werden (Salih et al. 2019). Die kritische Prüfung, ob Zeichen der erhaltenen Spontanatmung vorliegen (Thoraxbewegungen, auskultierbare Atemgeräusche, Beschlagen des Tubus u. a.), erfolgt, bis ein paCO₂ von 60 mmHg überschritten wird.

Wenn der klinische Befund die Kriterien des Hirnfunktionsausfalls erfüllt, muss im nächsten Schritt seine Irreversibilität nachgewiesen werden. Das ist je nach Art der Hirnschädigung und Alter des Patienten möglich durch

Bei primär supratentoriellem und sekundärem Hirnschaden kann die Irreversibilität allein durch eine angemessene Wartezeit nachgewiesen werden. Die Wartezeit beträgt bei primär supratentoriellem Hirnschaden >12 h und bei sekundärem Hirnschaden >72 h. Nach der entsprechenden Zeit muss die komplette Untersuchung der klinischen Symptome des IHA (Koma, Hirnstamm-Areflexie und Apnoe-Test) erneut durchgeführt werden. Bei primär infratentoriellen Läsionen kann es zum Ausfall sämtlicher Hirnstammfunktionen kommen, womit der klinische Untersuchungsbefund dem des IHA entspricht. Somit kann der IHA in diesen Fällen nicht mit einem rein klinischen Ansatz über die Wartezeit nachgewiesen werden. Hier ist das EEG oder ein Verfahren zum Nachweis des zerebralen Perfusionsstillstandes als apparative Zusatzdiagnostik obligat. Eine Ableitung evozierter Potenziale (SEP oder AEP) ist bei primär infratentoriellem Hirnschaden zum Nachweis der Irreversibilität nicht zulässig, da die Reizweiterleitung schon auf Hirnstammebene inhibiert werden kann und somit keine weitere Aussage zur Integrität der Afferenzen zwischen Hirnstamm und Kortex möglich ist (Gefahr falsch-positiver Befunde). Resultiert bei dem Einsatz apparativer Zusatzdiagnostik ein positiver Befund (siehe Tab. 1) so ist die Irreversibilität des IHA festgestellt.

Die apparative Zusatzdiagnostik, die zum Irreversibilitätsnachweis eingesetzt werden kann, umfasst unterschiedliche Verfahren (Übersicht in Tab. 1.)

Zu den neurophysiologischen Untersuchungsmethoden, die zur Feststellung des IHA anerkannt sind, zählen das Elektroenzephalogramm (EEG) sowie akustisch (AEP) und somatosensibel evozierte Potenziale (SEP). Die Deutsche Gesellschaft für Klinische Neurophysiologie und Funktionelle Bildgebung (DGKN) veröffentlicht regelmäßig Empfehlungen für die Anwendung und Spezifika der Ableitetechniken im Rahmen der IHA-Feststellung (Übersicht in Walter et al. 2019).

Die Irreversibilität des Hirnfunktionsausfalls ist nachgewiesen, wenn sich ein isoelektrisches EEG (sog. Nulllinien-EEG, hirnelektrische Stille) über mindestens 30 min artefaktarm registrieren lässt. Der Vorteil des EEG liegt in der weit verbreiteten Verfügbarkeit und seiner mobilen Einsatzmöglichkeit am Patientenbett. Der Zeitaufwand für die Ableitung ist angemessen, kann am Krankenbett erfolgen und die Methode ist für infra- und supratentorielle Hirnschäden gleichermaßen einsetzbar. Ein Nachteil ist eine mögliche Störanfälligkeit durch EKG-Artefakte, Pulsartefakte oder andere technische Geräte.

Die Ableitung muss mit mindestens 8 EEG-Kanälen nach dem 10:20-System erfolgen. Das EKG muss mitregistriert werden, um die regelmäßig auftretenden Artefakte durch QRS-Komplexe und T-Wellen sicher von etwaiger Hirneigenaktivität abgrenzen zu können. Die Ableitung erfolgt mit einer Zeitkonstante von 0,3 s und einer oberen Grenzfrequenz von 70 Hz, bei digitalen Geräten entsprechend höher. Damit sehr langsame Frequenzen nicht übersehen werden, sollte das EEG über mindestens 10 min mit einer Zeitkonstante von 1 s oder länger (untere Grenzfrequenz 0,16 Hz oder darunter) registriert werden. Die Verstärkereinstellung sollte bei einer Empfindlichkeit von mindestens 2 μV/mm liegen. Die Beurteilung des EEG muss durch einen in dieser Methodik erfahrenen Arzt erfolgen (Übersicht: Noachtar et al. 2016)

Für den Nachweis der Irreversibilität des Hirnfunktionsausfalls mit AEP ist ein konsekutiver Verlust der Wellen III–V notwendig. Über Miniaturohrhörer oder Schallschläuche werden Klickreize von 100 μs Dauer mit einer Reizfrequenz zwischen 10 und 15 Hz appliziert. Es sollten bevorzugt Sogpulse mit einem Schalldruck von 95 dB verwendet werden. Für die Analysezeit werden 20 ms, für die Filtereinstellung eine untere Grenzfrequenz von 100 Hz und eine obere Grenzfrequenz von 3000 Hz gewählt.

Die somatosensibel evozierten Potenziale werden fraktioniert nach Nervus-medianus-Stimulation über dem Kortex, der Halswirbelsäule und dem Erb-Punkt abgeleitet. Ein schrittweises bilaterales Erlöschen der kortikalen Reizantworten bei noch vorhandener spinaler Komponente N13 entspricht einem Ausfall des kortikalen Primärkomplexes. Im Verlauf kommt es dann auch zu einem bilateralen Verlust der in der kaudalen Medulla oblongata generierten Komponente N13b als Beleg für das Abbrechen der Impulswelle am zervikookzipitalen Übergang. Entscheidend ist, dass das periphere somatosensible System intakt ist – dies wird durch die fraktionierte Ableitung bzw. Verlaufsuntersuchungen dokumentiert. Die Stimulation erfolgt mit Rechteckimpulsen (Dauer 0,1–0,2 ms; Frequenz 3–5 Hz; Reizstärke 2–3 mA über der motorischen Schwelle), die Analysezeit liegt bei 40–50 ms. Die untere Grenzfrequenz sollte für das kortikale SEP 5–10 Hz und für das spinale SEP 20–50 Hz betragen, die obere Grenzfrequenz 1000–2000 Hz. Voraussetzung für den Einsatz dieser Methode ist der Ausschluss einer Halsmarkschädigung.

Der zerebrale Perfusionsstillstand im Rahmen des IHA kann durch verschiedene Methoden dokumentiert werden. Sein Stellenwert im Rahmen der IHA-Diagnostik basiert auf der pathophysiologischen Grundlage, nach der ein Organ, das nicht mehr durchblutet ist, irreversibel funktionslos („tot“) ist. Die Sensitivität der unterschiedlichen radiologischen Methoden zum Nachweis des zerebralen Perfusionsstillstandes beim IHA liegt bei 90–95 %. Das bedeutet, dass nicht bei jeder IHA-Feststellung zum Zeitpunkt der Diagnostik ein zerebraler Perfusionsstillstand vorliegen muss. In bestimmten Konstellationen kann eine intrakranielle Perfusion nachweisbar sein, ohne dass das Gehirn selbst noch irgendeine Funktion zeigt. Dies kann z. B. bei der anoxisch-ischämischen Enzephalopathie nach Reanimation oder bei diffusem Schädel-Hirn-Trauma mit ausgedehnter Kalotten-Fraktur der Fall sein. In diesen Fällen kann der IHA durch eine andere Form des Irreversibilitätsnachweises, wie Wiederholung der klinischen Diagnostik oder neurophysiologische Zusatzuntersuchungen, diagnostiziert werden.

Als neues Verfahren zum Irreversibilitätsnachweis wurde 2015 die CT-Angiografie der hirnversorgenden Gefäße aufgenommen (Wissenschaftlicher Beirat der Bundesärztekammer 2015). Ihre Anwendung ist bislang nur für Patienten ab dem 18. Lebensjahr validiert.

Voraussetzung für die Durchführung der CT-Angiografie ist ein MAD von über 60 mmHg während der Untersuchung. Die Untersuchung besteht aus zwei Schritten: einem Nativscan, gefolgt von einer zweiten Untersuchung nach i.v. Kontrastmittelgabe. Die Untersuchung ist positiv, wenn in den folgenden Gefäßsegmenten beidseits keine Kontrastmittelanreicherung nachweisbar ist: M1-A. cerebri media; A1-A. cerebri anterior; P1-A. cerebri posterior beidseits, intrakranielle A. basilaris (Lanfermann et al. 2015).

In Deutschland, Österreich und den USA (u. a.) ist die Doppler-/Duplexsonografie zum Irreversibilitätsnachweis in der IHA-Diagnostik durch einen entsprechend erfahrenen Untersucher zugelassen. Dabei müssen die sonografischen Befunde 2-mal in mindestens 30-minütigem Abstand erhoben werden. Als Minimalvoraussetzung gilt die Beschallung von A. carotis interna und A. vertebralis extrakraniell beidseits sowie intrakraniell der A. cerebri media beidseits und der A. basilaris (Kaps et al. 2016).

Beim zerebralen Perfusionsstillstand kommt es entweder zu einem Pendelfluss (oszillierende Strömung mit gleich ausgeprägter Vorwärts- und Rückwärtsströmung) oder zu frühsystolischen Spitzen unter 50 cm/s. Ein komplettes Fehlen von Flusssignalen kann nur dann als zerebraler Perfusionsstillstand gewertet werden, wenn der gleiche Untersucher zu einem vorherigen Zeitpunkt dokumentiert hat, dass die entsprechenden Gefäße ein detektierbares Flusssignal aufwiesen.

Die Perfusionsszintigrafie erfolgt mit Technetium⁹⁹M-Hexamethyl-Propylen-Amin-Oxim (HMPAO). Die Verteilung des i.v. applizierten Tracers wird nach einer definierten Zeit mit einer Gamma-Kamera aufgenommen. Bei einem zerebralen Perfusionsstillstand resultiert das typische Bild des „empty skull“ (fehlende Darstellung des Gehirns; Abb. 2) bei erhaltener Traceranreicherung andernorts (z. B. kardial).

Die zerebrale Angiografie der hirnversorgenden Gefäße ist, gemäß der für Deutschland gültigen Richtlinien nur dann als Irreversibilitätsnachweis zulässig, wenn sie aus dem klinischen Kontext heraus mit einer anderen Fragestellung indiziert wurde. Dies ist beispielsweise der Fall, wenn zur ätiologischen Klärung einer atraumatischen Subarachnoidalblutung eine digitale Subtraktionsangiografie (DSA) mit der Frage nach Gefäßmalformationen durchgeführt wird. Zeigt sich dann ein Abbruch der Kontrastmittelsäule an der Schädelbasis in der A. carotis interna beidseits und der A. vertebralis beidseits, ist die Irreversibilität des Hirnfunktionsausfalls belegt. Typischerweise ist im Falle des Hirntodes die Zirkulation im Versorgungsgebiet der A. carotis externa intakt, gelegentlich zeigt sich nach zeitlicher Verzögerung auch noch eine Füllung des Sinus sagittalis superior. In einigen Ländern, z. B. in den USA, ist die zerebrale Angiografie auch mit der expliziten Frage nach zerebralem Perfusionsstillstand als bestätigende apparative Zusatzdiagnostik anerkannt.

Einen Teil der Besonderheiten bei der Feststellung des IHA bei Neugeborenen (bis 28. Lebenstag) und Kleinkindern bis zum abgeschlossenen 2. Lebensjahr fasst Abb. 1 zusammen. Für Kinder vor dem 14. Lebensjahr muss einer der beiden Untersucher Facharzt für Pädiatrie sein.

Die Zusammenfassung der Ergebnisse beider Befunderhebungen werden auf einem zweiseitigen Protokollbogen (Wissenschaftlicher Beirat der BÄK 2015) von jedem der Untersucher separat dokumentiert. Nach kritischer Würdigung der Befunde wird dann durch beide Untersucher unabhängig voneinander, aber mit gegenseitiger Bezugnahme, das Ergebnis der Diagnostik protokolliert und bei erfüllten Kriterien der Zeitpunkt der Feststellung des IHA mit der Unterschrift der Beteiligten festgelegt (Details in Übersicht: Brandt et al. 2016b).