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

high magnetic field, they are not compatible

with certain types of implants in patients, in-

cluding cardiac pacemakers and deep brain

stimulators. Patients who require mechanical

ventilation must either be ventilated by hand

during the scan or placed on a specialized

MR-compatible ventilator. In addition, most se-

quences take substantially longer than CT scans,

so that clear images require that the patient not

move.

MRA can reveal most stenoses or occlusions

of cerebral blood vessels. It requires only a few

additional minutes during a conventional MRI

scanning session, and the images are extracted

by computer and therefore can be recovered

very quickly. However, the MRA is very flow

dependent, and tends to exaggerate the degree

of stenosis in areas of slow flow.

Magnetic Resonance Spectroscopy

Magnetic resonance spectroscopy (MRS)

156

is

becoming increasingly important in the diag-

nosis and prognosis of patients with a variety of

illnesses that cause delirium, stupor, or coma

(Figure 5–7). The technique identifies neuro-

chemicals in regions of both normal and ab-

normal brain. Although special techniques al-

low the identification of as many as 80 brain

metabolites, most clinical centers using stan-

dard MRI machines perform proton (

1

H) MRS

Figure 2–11. A series of computed tomography (CT) scans through the brain of a patient with a left internal carotid

occlusion. Note that in the noncontrast CT scan in panel (A), there is loss of the gray-white differentiation and effacement

of the sulci over the middle cerebral artery distribution on the left. Panel (B) shows the perfusion blood flow map,

indicating that there is very low flow within the left middle cerebral artery distribution, but that there is also impairment of

blood flow in both anterior cerebral arteries, consistent with loss of the contribution from the left internal carotid artery.

Although the blood volume (C) is relatively normal in these areas, mean transit time (D) is also abnormal, indicating that

tissue in the anterior cerebral distributions is at risk of infarction.

Examination of the Comatose Patient

79

---

that can identify about 13 brain metabolites

(see Figure 5–7, page 226).

Myo-inositol (mI) is a sugar-like molecule

present in astrocytes. It helps to regulate cell

volume. Its presence serves as a marker of as-

trocytes. The metabolite is elevated in a number

of disorders including hyperosmolar states, pro-

gressive multifocal leukoencephalopathy, renal

failure, and diabetes. Levels are decreased in

hyponatremia, chronic hepatic encephalopathy,

tumor, and stroke.

Creatine (Cr) is actually the sum of creatine

and phosphocreatine, a reliable marker of en-

ergy metabolism in both neurons and astro-

cytes. The total creatine peak remains constant,

allowing other peaks to be calculated as ratios

to the height of the creatine peak.

N-Acetylaspartate (NAA) is an amino acid

derivative synthesized in neurons and trans-

ported down axons. It marks the presence of

viable neurons, axons, and dendrites. Its levels

may be increased in hyperosmolar states and

are decreased in almost any disease that causes

destruction of neurons or their processes.

The choline (Cho) peak represents several

membrane components, primarily phospho-

choline and glycerophosphocholine. Choline is

found in higher concentration in glial cells and

is thus higher in white matter than gray matter.

It is increased in tumors (particularly relative

to NAA), strokes, and hyperosmolar states. It is

decreased in liver disease and hyponatremia.

Glutamate/glutamine (Glx) represents a mix-

ture of amino acids and amines involved in

excitatory and inhibitory transmission as well

as products of the Krebs cycle and mitochon-

drial redox systems. The peak is elevated in

hypoxic encephalopathy and in hyperosmolar

states; it is diminished in hyponatremia.

Lactate (Lac), not visible in normal brain, is

a product of anaerobic glycolysis and is thus

increased in hypoxic/ischemic encephalopa-

thy, diabetic acidosis, stroke, and recovery from

cardiac arrest. It is also increased in highly ag-

gressive tumors.

A lipid peak is not present in normal brain

but is identified in areas of brain necrosis,

particularly in rapidly growing tumors. Cere-

bral fat embolism (see Chapter 5) can also

cause a lipid peak.

157

The clinical use of some of these spectra in

stuporous or comatose patients is discussed in

Chapter 5.

Neurosonography

Intracranial Doppler sonography identifies

flow of blood in arteries, particularly the mid-

dle cerebral artery. The absence of flow in the

brain has been used to confirm brain death,

particularly in patients who have received sed-

ative drugs that may alter some of the clini-

cal findings (see Chapter 8).

158,159

The tech-

nique is also useful for following patients with

strokes, head injuries, and hypoxic/ischemic

encephalopathy.

160,161

The injection of gas-

filled microbubbles enhances the sonographic

echo and provides better delineation of blood

flow, occlusions, pseudo-occlusions, stenosis,

and collateral circulation.

162

Doppler studies of the extracranial carotid

circulation are frequently done as a routine

part of stroke evaluation at many centers. How-

ever, this is rarely helpful for patients in coma.

If the coma is due to a reversible stenosis or

occlusion of a single vessel, it almost always

will be in the vertebrobasilar, not the carotid,

circulation. If the patient is going to receive

an MRI scan, the MRA of the cervical ves-

sels, which examines both the carotid and the

vertebrobasilar circulation, is generally more

revealing.

Lumbar Puncture

Although often overlooked in the technologic

era, the examination of the CSF still plays a

central role in neurologic diagnosis, particu-

larly in patients with a depressed level of con-

sciousness. Once an imaging study has been

performed, it is necessary to proceed with lum-

bar puncture as soon as possible for patients

with no clear diagnosis. Rare patients in whom

subarachnoid hemorrhage was not detected

on imaging may demonstrate blood in the

CSF. Similarly, occasional patients with bac-

terial meningitis or viral encephalitis may pres-

ent with a depressed level of consciousness

(sometimes after a missed seizure), and may

not yet have sufficient meningismus to make

the diagnosis of meningitis clear from exami-

nation. This may be particularly difficult to

determine in patients who have underlying ri-

gidity of the cervical spine (evidenced by re-

sistance to lateral as well as flexion movements

80

Plum and Posner’s Diagnosis of Stupor and Coma

---