Irreversibler Hirnfunktionsausfall

Der Begriff „irreversibler Hirnfunktionsausfall“ bezeichnet im Allgemeinen den vollständigen und unumkehrbaren Ausfall der Funktion von Großhirn, Kleinhirn und Hirnstamm. Der Eintritt dieses Zustands ist Bestandteil jedes Sterbeprozesses und unmittelbare Folge des endgültigen Ausfalls der Herz- und Kreislauffunktion („Herztod“). Im Speziellen wird der Begriff jedoch verwendet für den Zustand des isolierten irreversiblen Hirnfunktionsausfalls (umgangssprachlich auch „Hirntod“) bei künstlich aufrecht erhaltener Atmung (durch Beatmung und ggf. Herz- und Kreislaufunterstützung). Dieser Zustand kann nur bei intensivmedizinisch Behandelten mit ausgedehnter Schädigung des Gehirns vorkommen und muss von mehreren dafür qualifizierten Ärzten diagnostiziert werden. Er ist ein sicheres Todeszeichen und unabdingbare Voraussetzung für die postmortale Organspende.

Die Verfahrensregeln für die Diagnostik legt die Bundesärztekammer in einer Richtlinie fest. Die Diagnostik folgt einem dreistufigen Schema: Als Voraussetzungen müssen eine passende schwerste Hirnschädigung vorliegen sowie reversible Komaursachen ausgeschlossen sein. Die zwingend erforderlichen klinischen Symptome sind Koma, Hirnstammareflexie und Ausfall der Spontanatmung. Zuletzt muss der Irreversibilitätsnachweis erbracht werden, für den ergänzende apparative Diagnostik notwendig sein kann. Wurde der irreversible Hirnfunktionsausfall bei einer Person festgestellt und dokumentiert, werden die intensivmedizinischen Maßnahmen beendet (Ausnahme: geplante Organ- und/oder Gewebespende) und der Totenschein ausgestellt.

Hinweis: Das Kapitel stellt die Situation in Deutschland und für Patienten ab Beginn des 3. Lebensjahres dar.

Ärztliche Qualifikation

• Die Diagnostik muss von mind. zwei Fachärzten mit mehrjähriger Erfahrung in der Intensivbehandlung von Patienten mit akuten schweren Hirnschädigungen unabhängig voneinander durchgeführt und dokumentiert werden. Mindestens einer der Ärzte muss Facharzt für Neurologie oder Neurochirurgie sein.
  • Kenntnisse, Fähigkeiten und Fertigkeiten zur Diagnostik des irreversiblen Hirnfunktionsausfalls müssen gegeben sein
  • Für die Zusatzdiagnostik muss eine entsprechende Qualifikation vorliegen
  • Keiner der Ärzte darf an der Entnahme oder Übertragung von Organen oder Geweben beteiligt sein oder unter Weisung eines daran beteiligten Arztes stehen!

Die nachfolgende Darstellung bezieht sich auf die Diagnostik des irreversiblen Hirnfunktionsausfalls ab Beginn des 3. Lebensjahres; für jüngere Kinder sollte die Richtlinie der BÄK konsultiert werden!

Schema zur Feststellung eines irreversiblen Hirnfunktionsausfalls

• Die Diagnostik erfolgt gemäß eines dreistufigen Schemas
  1. Voraussetzungen
  2. Klinische Symptome
  3. Irreversibilitätsnachweis
• Die Reihenfolge ist strikt einzuhalten!
• Jeder Abschnitt muss vollständig abgeschlossen werden, bevor der nächste Schritt durchgeführt wird!

Voraussetzungen

• Nachweis einer akuten schweren primären oder sekundären Hirnschädigung
• Ausschluss reversibler Ursachen für die Ausfallsymptomatik

Klinische Symptome (sämtliche Ausfallssymptome sind obligat)

• Koma (GCS 3)
• und Hirnstammareflexie
  • Fehlende Pupillenreaktion, Pupillen mittel bis maximal weit (ohne Mydriatikum)
  • Beidseitiges Fehlen des vestibulo-okulären Reflexes
  • Beidseitiges Fehlen des Kornealreflexes
  • Fehlen zerebraler Reaktionen auf Schmerzreize beidseits im Trigeminusbereich und von zerebralen Reaktionen auf Schmerzreize außerhalb des Trigeminusbereichs
  • Fehlen des Pharyngeal- und Trachealreflexes
• und Ausfall der Spontanatmung (bewertet mittels Apnoe-Test; dieser prüft die Aktivierung des Atemzentrums in der Medulla oblongata infolge von Hyperkapnie)
  • Durchführung des Apnoe-Tests
    • Kontinuierliche Kontrolle von
      • Sauerstoffsättigung (Pulsoxymetrie)
      • Arteriellem Blutdruck
    • Präoxygenierung mit 100% Sauerstoff
    • Oxygenierung durch
      • Intratracheale O₂-Insufflation
      • Niederfrequente manuelle Beatmung (zwei Atemzüge/Minute)
      • Reduzierte maschinelle Beatmung mit reinem Sauerstoff
      • → Anstieg des p_aCO₂ infolge Hypoventilation
    • Alle fünf Minuten temperaturkorrigierte Blutgasanalyse
  • Zentraler Atemstillstand: Eigenatmung (d.h. sichtbare Atemexkursionen, Atemanstrengungen) setzt nicht nach mind. einer Minute bei Erreichen eines p_aCO₂ von mind. 60 mmHg ein

Sind nicht alle Hirnstammreflexe prüfbar (etwa bei Fehlen oder externer Verletzung eines Auges), so sind ergänzende apparative Untersuchungen (i.d.R. zum Nachweis eines zerebralen Perfusionsstillstandes) notwendig!

Der Apnoe-Test hat bei korrekter Durchführung keine Hypoxie zur Folge!

Für Patienten, die an eine chronische Hyperkapnie adaptiert waren bzw. sind (z.B. bei COPD oder Obesitas-Hypoventilationssyndrom), gibt es für den Apnoe-Test keine definierten Grenzwerte des paCO2! Ein Nachweis des zerebralen Zirkulationsausfalls ist in diesen Fällen obligat!

Irreversibilitätsnachweis der klinischen Ausfallssymptome

Nachweis der Irreversibilität des Hirnfunktionsausfalls durch klinische Verlaufsuntersuchung nach Wartezeit oder durch ergänzende apparative Diagnostik ohne Wartezeit (Indikationen s.u.)

• Klinische Verlaufsuntersuchung (mit zeitlichem Abstand)
  • Primäre supratentorielle Hirnschädigung: nach ≥12 Stunden Wartezeit
  • Sekundäre Hirnschädigung: nach ≥72 Stunden Wartezeit
• Ergänzende apparative Diagnostik: Bei primär infratentorieller Hirnschädigung ist in jedem Fall eine ergänzende Untersuchung notwendig
  • Indikation (jeweils ohne vorherige Wartezeit)
    • Primäre infratentorielle Hirnschädigung (ergänzende apparative Diagnostik ist obligat) , gleiches Vorgehen auch bei:
      • Kombinierten primären supratentoriellen und infratentoriellen Hirnschädigungen
      • Primär infratentoriellen und zusätzlichen sekundären Hirnschädigungen
    • Primäre supratentorielle Hirnschädigung
    • Sekundäre Hirnschädigung, gleiches Vorgehen auch bei:
      • Primär supratentoriellen und zusätzlichen sekundären Hirnschädigungen
  • Untersuchungen
    • Elektroenzephalogramm (EEG): Null-Linien-EEG über mindestens 30 Minuten (elektrozerebrale Inaktivität, „hirnelektrische Stille“)
    • Doppler- bzw. Duplexsonografie, Perfusionsszintigrafie, CT-Angiografie, konventionelle Angiografie: Nachweis des zerebralen Zirkulationsstillstandes
    • Somatosensibel evozierte Potenziale (SEP): Medianus-SEP mit Nachweis von charakteristischen Potenzialausfällen
    • Frühe akustisch evozierte Potenziale (FAEP): Progredienter, konsekutiver Verlust der Wellen als Ausdruck der Schädigung des Hirnstamms und somit auch der Hörbahn
    • Indikationen und Befundkonstellation zu den jeweiligen Methoden: Siehe Ergänzende apparative Diagnostik zum Irreversibilitätsnachweis des Hirnfunktionsausfalls

Für die Diagnose des irreversiblen Hirnfunktionsausfalls muss ein dreistufiges Schema erfüllt sein: 1. Voraussetzungen, 2. klinische Symptome (Koma, Hirnstammareflexie und Apnoe) sowie 3. Irreversibilitätsnachweis der klinischen Ausfallssymptome (durch klinische Verlaufsuntersuchung nach Wartezeit oder durch ergänzende Untersuchungen)!

Bei primär supratentoriellen und bei sekundären Hirnschädigungen ist der irreversible Hirnfunktionsausfall auch ohne ergänzende apparative Untersuchungen diagnostizierbar!

Prozedere nach Feststellung des irreversiblen Hirnfunktionsausfalls

• Dokumentation der übereinstimmenden Diagnose gemäß Vorgabe (Protokoll siehe BÄK-Richtlinie unter „Tipps & Links“) durch beide unabhängig voneinander diagnostizierenden Ärzte
• Ende der intensivmedizinischen Therapie
  • Ausnahmen: Geplante Organ- und Gewebespende, anstehende Abschiednahme durch Angehörige
• Ausstellen des Totenscheins (Leichenschauschein)
  • Todeszeitpunkt: Zeitpunkt, an dem Diagnose und die Dokumentation des irreversiblen Hirnfunktionsausfalls abgeschlossen sind

Elektroenzephalogramm (EEG) zum Irreversibilitätsnachweis des Hirnfunktionsausfalls

• Indikation
  • Irreversibilitätsnachweis des Hirnfunktionsausfalls bei
    • Primär supratentorieller Hirnschädigung
    • Primär infratentorieller Hirnschädigung
    • Sekundärer Hirnschädigung
• Stellenwert: Am häufigsten durchgeführte ergänzende apparative Diagnostik
  • Artefaktanfällig
  • Nur unter sorgfältiger Abwägung der Eliminationskinetik sedierender Wirkstoffe anwendbar
• Durchführung
  • Kontinuierliche artefaktarme und einwandfrei auswertbare Ableitung über mind. 30 Minuten
  • Elektroden: Gesinterte Ag/AgCl-­Elektroden oder Platin­- bzw. Stahlnadelelektroden
  • Elektrodenplatzierung: 10–20 System, Abgriffe mit doppelten Elektrodenabständen sollten möglich sein
  • Elektrodenübergangswiderstände: 1–10 kOhm, möglichst gleich niedrig
  • Standardfiltereinstellungen: Zeitkonstante 0,3 s (d.h. untere Grenzfrequenz 0,53 Hz) , obere Grenzfrequenz 70 Hz, über mind. 10 min Registrierung mit Zeitkonstante von 1 s oder länger (d.h. untere Grenzfrequenz 0,16 Hz oder weniger)
  • Verstärkung: Beginn mit 5 bzw. 7 μV/mm, auszuwertende EEG-Abschnitte (über mind. 30 min) mit wenigsten 2 μV/mm
  • EEG-Kanäle: Mind. 8
  • Kontinuierliche EKG-Mitregistrierung
  • Vor Ableitungsbeginn Prüfung der Funktion einzelner Verstärker (z.B. durch Berührung von Elektroden)
  • Mehrfaches Setzen von Schmerzreizen im Gesicht während EEG-Registrierung
• Befund bei irreversiblem Hirnfunktionsausfall
  • Null-Linien-EEG über mind. 30 min (elektrozerebrale Inaktivität, „hirnelektrische Stille“)

Somatosensibel evozierte Potenziale (SEP) zum Irreversibilitätsnachweis des Hirnfunktionsausfalls

• Indikation
  • Irreversibilitätsnachweis des Hirnfunktionsausfalls bei
    • Primär supratentorieller Hirnschädigung
    • Sekundärer Hirnschädigung
• Kontraindikation
  • Primär infratentorielle Hirnschädigung
  • Schädigung des zervikalen Rückenmarks
  • Periphere Nervenschädigungen, hochgradige Neuropathien
  • Alter <3 Jahre (erst ab vollendetem 2. Lebensjahr validiert)
• Stellenwert: Selten durchgeführt, prinzipiell einfache Anwendung, geringere Artefaktanfälligkeit als EEG
• Durchführung
  • Ableitung nach bilateraler Medianusstimulation (Medianus-SEP)
  • Stimulation
    • Rechteckimpulse
    • Dauer 0,1–0,2 ms
    • Frequenz 2–5 Hz
    • Reizstärke 2–3 mA über motorischer Schwelle, Kathode proximal
  • Analysezeit: 40–50 ms (Verdopplung bei fehlender Reizantwort)
  • Filter: Untere Grenzfrequenz von 5–10 Hz (kortikales SEP) bzw. 20–50 Hz (spinales SEP), obere Grenzfrequenz 1.000–2.000 Hz
  • Elektroden: Nadel- oder Klebeelektroden, Elektrodenwiderstand max. 5 kOhm
  • Elektrodenposition: Referenz Fz: Erb-Punkt, Dornfortsätze C7 und C2, kortikal C3', C4'
  • Mittelungsschritte: 512–2.048
• Befunde bei irreversiblem Hirnfunktionsausfall
  • Bei Fz-Referenz: Ausfall der Komponente N13b (Generierung in Medulla oblongata, Ableitung über HWK 2) bei Fehlen des kortikalen Primärkomplexes entspricht Abbruch der Impulswelle am zervikokranialen Übergang
  • Bei extrakranieller Referenz (Hand/Arm/Schulter) und Ableitung über sensibler Hirnrinde C3', C4': Abbruch der Far-field-Potenziale mind. nach der Komponente P11

Frühe akustisch evozierte Potenziale (FAEP) zum Irreversibilitätsnachweis des Hirnfunktionsausfalls

• Indikation
  • Irreversibilitätsnachweis des Hirnfunktionsausfalls bei
    • Primär supratentorieller Hirnschädigung
    • Sekundärer Hirnschädigung
  • Fehlende Möglichkeit einer EEG-Diagnostik (etwa infolge von Verletzungen)
• Kontraindikation
  • Primär infratentorielle Hirnschädigung
  • Primärer bilateraler Ausfall aller Potenziale in der Erstuntersuchung (sehr häufig!)
  • Schallleitungsstörungen
  • Gestörte Mittel- und/oder Innenohrfunktion
  • Mögliche Wirkung ototoxischer Substanzen
• Stellenwert: Insg. untergeordnete Bedeutung
• Durchführung
  • Bilaterale Durchführung
  • Stimulation über geschirmte Kopfhörer mit überprüfter Reizpolarität und bekanntem Frequenzgang
    • Klickreizdauer 100 μs
    • Reizfrequenz 10–15 Hz, ungerade Wiederholungsrate
    • Getrennte Mittelung und Speicherung von Sog- und Druckreizen
    • Schalldruck 95 dB HL
    • Kontralaterales Ohr mit Rauschen von 30 dB unter dem Klickschalldruck vertäubt
  • Analysezeit nach Reiz: 10 ms, 20 ms zur besseren Abgrenzung von Artefakten
  • Filter: Untere Grenzfrequenz von 100–150 Hz, obere Grenzfrequenz 3.000 Hz
  • Elektroden: Nadel- oder Klebeelektroden, Elektrodenwiderstand max. 5 kOhm
  • Ableitung: Vertex (Cz), Referenz ipsilateral am Ohrläppchen oder Mastoid
  • Mittelungsschritte: 1.000–2.000
  • Mind. eine Wiederholung jeder Messung (zur Reproduktion der Befunde)
• Befunde bei irreversiblem Hirnfunktionsausfall
  • Progredienter, konsekutiver Verlust der Wellen mit anschließendem bilateralen Ausfall aller Komponenten
  • Progredienter, konsekutiver Ausfall der Wellen mit Erhaltenbleiben der Wellen I oder I und II ein- und beidseitig
  • Isoliertes Erhaltensein der Wellen I oder I und II

Doppler-/Duplexsonografie zum Irreversibilitätsnachweis des Hirnfunktionsausfalls

• Indikation: Feststellung des zerebralen Zirkulationsstillstandes
• Kontraindikation: Regional begrenzte zerebrale Zirkulation bei offenen Schädel-Hirn-Traumata oder bei Z.n. Dekompressionskraniotomie
• Durchführung
  • Befunderhebung zweimal im Abstand von mind. 30 min
  • Doppler-Sonografie
    • Intrakranielle Untersuchung von
      • Aa. cerebri mediae
      • Aa. carotides internae
      • Weitere detektierbare Hirnbasisarterien
    • Extrakranielle Untersuchung von
      • Aa. vertebrales
      • Aa. carotides internae (wenn korrespondierende intrakranielle Gefäßabschnitte nicht darstellbar)
  • oder Duplexsonografie
    • Intrakranielle Untersuchung von
      • Aa. cerebri mediae (M1-Segmente)
      • Aa. carotides internae
      • Aa. vertebrales (V4-Segmente)
      • A. basilaris
      • Weitere detektierbare Hirnbasisarterien
    • Verwendung von Ultraschallkontrastmitteln als Signalverstärker möglich
• Befund: Zerebraler Zirkulationsstillstand bei ausreichendem arteriellen Mitteldruck (Erwachsene >60 mmHg) belegt durch
  • frühsystolische Spitzen (<50 cm/s, Dauer unter 200 ms) ohne weiteres detektierbares Strömungssignal im verbleibenden Herzzyklus
  • oder biphasische Strömungssignale (oszillierende Strömungssignale), Integral der antero- und retrograden Komponente gleich ausgeprägt
  • CAVE: Fehlen transkranieller Strömungssignale nur verwertbar
    • wenn der gleiche Untersucher mit gleicher Geräteeinstellung bei früherer Untersuchung intrakranielle Strömungssignale dokumentiert hat
    • oder wenn Zeichen des zerebralen Zirkulationsstillstandes an extrakraniellen hirnversorgenden Arterien feststellbar sind

CT-Angiografie

• Indikation: Feststellung des zerebralen Zirkulationsstillstandes
• Kontraindikation: Alter <18 Jahre
• Durchführung
  1. Nativ-CT
  2. CT-Angiografie
     • Bolus-Applikation von Kontrastmittel über PVK oder ZVK
     • Start des Spiral-Scans mittels Bolus-Tracking
• Befund: Zerebraler Zirkulationsstillstand bei ausreichendem arteriellen Mitteldruck (>60 mmHg) belegt durch
  • Fehlende Kontrastierung der A. basilaris, beider M1-Segmente der Aa. cerebri mediae, der A1-Abschnitte der Aa. cerebri anteriores, der P1-Abschnitte der Aa. cerebri posteriores
  • Bei erhaltener Kontrastierung beider Aa. carotides communes, der Aa. carotides externae und ihrer Äste, insb. der Aa. temporales superficiales (Darstellung der korrekten Kontrastmittelapplikation zur Qualitätskontrolle)

Perfusionsszintigrafie

• Indikation: Feststellung des zerebralen Zirkulationsstillstandes
• Durchführung
  • Radiopharmaka
    • Tc-99m-Ethylcysteinatdimer (ECD)
    • Tc-99m-Hexamethylpropylenaminoxim (HMPAO)
  • Darstellung der kranialen Gefäße von ventral
  • Erfassung der Gewebeperfusion über statische Szintigrafien (laterale Projektionen für vertebrobasiläres Stromgebiet)
• Befund bei irreversiblem Hirnfunktionsausfall
  • Fehlende Darstellung der zerebralen Gefäße, der zerebralen Perfusion und der Anreicherung des Radiopharmakons im Hirngewebe

Angiografie

• Indikation: Durchführung nur bei potenziellen therapeutischen Konsequenzen
• Stellenwert: Aufgrund enger Indikationsstellung von untergeordneter Bedeutung
• Durchführung: Darstellung beider Karotiden und des vertebrobasilären Kreislaufs
• Befund: Zerebraler Zirkulationsstillstand bei ausreichendem arteriellen Mitteldruck (>80 mmHg) belegt durch
  • eindeutigen Stillstand des injizierten Kontrastmittels an der Hirnbasis oder
  • eindeutigen Stillstand des injizierten Kontrastmittels im Anfangsteil der großen Hirnarterien

• Definition: Unwillkürliche Bewegungen infolge wegfallender hemmender Einflüsse absteigender Bahnen beim kompletten Hirnfunktionsverlust
• Häufigkeit: Innerhalb von 6–72 h nach komplettem Hirnfunktionsverlust bei bis zu 50% der Betroffenen
• Formen (Auswahl)
  • Spontane kurze Fingerbeugungen (Zuckungen)
  • Undulierende Zehenbeugung
  • Fluchtreflexe nach Reiz (meist Flexionsbewegungen)
  • Lazarus-Zeichen: Spontane beidseitige oder einseitige Flexion im Ellenbogengelenk („Patient führt Hände zum Gesicht“), selten

Hirntod & Hirntoddiagnostik: Der Weg zur Organspende – Teil 1

Hirntod & Hirntoddiagnostik: Der Weg zur Organspende – Teil 2

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