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

of the neck). Nevertheless, it is imperative to

identify infection as early as possible to allow

the administration of antibiotics or antiviral

agents.

Patient 2–2

A 73-year-old woman who was on 10 mg/day of

prednisone for her ulcerative colitis had a 2-day

history of presumed gastroenteritis, with fever,

nausea, and vomiting. She awoke on the third

day and found it difficult to walk to the bath-

room. By the afternoon she had difficulty swal-

lowing, her voice was hoarse, and her left limbs

were clumsy. She was brought to the hospital by

ambulance, and examination in the emergency

department disclosed a lethargic patient who

could be easily wakened. Pupils were equal and

constricted from 3 to 2 mm with light, but the left

eye was lower than the right, she complained of

skewed diplopia, and there was difficulty main-

taining gaze to the left. There was left-sided facial

numbness and lower motor neuron facial weak-

ness. Hearing was intact, but her voice was hoarse.

The tongue deviated to the right and there was

distal weakness in her arms, and the left limbs

were clumsy on fine motor tasks and showed

dysmetria.

MRI scan showed a left pontomedullary le-

sion surrounded by edema, which was bright on

diffusion-weighted imaging, and she was diag-

nosed as having a brainstem infarct. However,

despite normal MRA of the vertebrobasilar system,

her deficits progressed over the next day. A se-

nior neuroradiologist noticed some enhancement

at the periphery of the lesion on review of the MRI

scan, and suggested an abscess. Lumbar puncture

disclosed 47 white blood cells/mm

3

and elevated

protein, and she recovered after being treated for

Listeria monocytogenes. An MRI scan much later

in her course, disclosing a multioculated abscess,

is shown in Figure 4–13.

Comment. This case demonstrates the impor-

tance of examining the spinal fluid, even when a

presumptive diagnosis of vascular disease is en-

tertained. This is particularly true in patients with

fever, elevated white blood cell count, or stiff neck,

where infectious disease is a consideration. How-

ever, every patient with an undetermined cause of

coma requires lumbar puncture as part of the rou-

tine evaluation.

The timing of lumbar puncture with respect

to CT scanning is discussed in Chapters 4 and

5. However, in some circumstances, scanning

may not be not immediately available. In these

cases it is common to give antibiotics imme-

diately and then do imaging and lumbar punc-

ture up to a few hours later. However, once the

antibiotics have penetrated the CSF, the abil-

ity to grow a bacterial pathogen and identify its

susceptibilities may be permanently compro-

mised. Hence, deferring lumbar puncture in

such cases until after the scanning procedure

may do the patient harm. For this reason, when

the evidence for meningitis is compelling, it

may be necessary to do the lumbar puncture

without benefit of prior imaging. As discussed

in Chapters 4 and 5, the danger of this pro-

cedure is greatly overestimated. If the exami-

nation is nonfocal, and there is no evidence of

papilledema on funduscopy, it is extremely

rare to precipitate brain herniation by lumbar

puncture. The benefit of establishing the exact

microbial diagnosis far outweighs the risk of

herniation.

A critical but often overlooked component

of the lumbar puncture is to measure and re-

cord the opening pressure. Elevated pressure

may be a key sign that leads to diagnosis of

venous sinus thrombosis, cerebral edema, or

other serious conditions that can cause coma.

In addition to the routine cell count, protein,

and glucose, CSF should be obtained for full

cultures, including tuberculosis and fungal

agents; serology and polymerase chain reaction

(PCR) for specific agents such as syphilis,

Lyme disease, and herpes encephalitis; and cy-

tology, as cancer or leukemia sometimes may

present with meningeal and subarachnoid in-

filtration. It is a good practice to set aside sev-

eral milliliters of refrigerated CSF in case ad-

ditional studies become necessary. This entire

group of tests typically requires about 20 mL

of CSF, an amount that the choroid plexus in

the brain restores within about an hour.

One common problem is that the lumbar

tap may be traumatic, yielding bloody CSF.

This may make it difficult to determine the

underlying numbers of both red and white

blood cells in the CSF. If the cells come from

the blood (rather than the white cells being

elevated within the CSF, e.g., due to infection),

the proportion of the red and white cells should

remain the same as in the blood (usually

Examination of the Comatose Patient

81

---

500 to 1,000 red cells per one white cell). If the

tap is bloody, many clinicians send fluid from

both tubes 1 and 4 for cell count. A falling

count indicates that the tap was traumatic, but

it does not tell you what the underlying CSF

counts were compared with the count in tube

4. Nor does lack of a falling cell count indicate

that the blood was there before the tap (the tip

of the needle may be partially within or ad-

jacent to a bleeding vein). An alternative ap-

proach is to examine the CSF for xantho-

chromia. However, CSF may be stained yellow

due to high protein or bilirubin. Examination of

the red blood cells under the microscope im-

mediately after the tap may be helpful. Fresh

red cells have the typical doughnut-shaped

morphology, whereas crenelated cells indicate

that they have been in the extravascular space

for some time. Similarly, if the CSF sample is

spun in a centrifuge until there are no red

blood cells in the supernatant, the fluid can

be tested for blood products with a urine dip-

stick. A positive test indicates breakdown of

red blood cells, which typically takes at least

6 hours to occur after a subarachnoid hemor-

rhage, and demonstrates that the blood was

there before the tap.

Electroencephalography and

Evoked Potentials

Electroencephalography (EEG) is useful as an

objective electrophysiologic assay of cortical

function in patients who do not respond to

normal sensory stimuli. A typical waking EEG

is dominated anteriorly by low-voltage beta

activity (faster than 13 Hz). During periods of

quiet wakefulness, the EEG may slow into the

alpha range (8 to 13 Hz) and the wave activity

may be more rhythmic and symmetric. As the

patient becomes more drowsy, higher voltage

theta rhythms (4 to 7 Hz) become dominant;

delta activity (1 to 3 Hz) predominates in pa-

tients who are deeply asleep or comatose. The

EEG provides a rough but fairly accurate es-

timate of the degree to which a patient who is

unresponsive may be simply uncooperative.

On the other hand, occasional patients with

coma due to brainstem injury show an alpha

EEG pattern. The alpha activity in such pa-

tients is usually more regular and less variable

than in an awake patient, and it is not inhibited

by opening the eyes.

163

It may be possible to

drive the EEG by photic stimulation in alpha

coma. Certain types of metabolic encephalop-

athy may also have characteristic EEG chan-

ges. For example, triphasic waves are often seen

in patients with hepatic encephalopathy, but

can be seen in other metabolic disorders that

cause coma.

163,164

The EEG is most helpful in diagnosing im-

pairment of consciousness due to non-

convulsive status epilepticus.

165

Such patients

may lack the usual behavioral signs of com-

plex partial seizures, such as lip smacking or

blinking, and may present as merely confused,

drowsy, or even stuporous or comatose. Some

patients may demonstrate twitching move-

ments of the eyelids or extremities, but others

give no external sign of epileptic activity. In

one series, 8% of comatose patients were found

to be suffering from nonconvulsive status epi-

lepticus.

166

When the EEG shows continuous

epileptic activity, the diagnosis is easy and an-

ticonvulsants are required. However, noncon-

vulsive status epilepticus may occur in patients

without characteristic EEG changes,

167

prob-

ably because the seizure activity is mainly in

areas such as the medial temporal lobes that

are not sampled by the surface electrodes. Ac-

cordingly, if one suspects that the patient’s loss

of consciousness is a result of nonconvulsive

status epilepticus, it is probably wise to admin-

ister a short-acting benzodiazepine and observe

the patient’s response. If the patient improves,

antiepileptic drugs should be administered. Un-

fortunately, some patients with a clinical and

electroencephalographic diagnosis of noncon-

vulsive status epilepticus do not respond to an-

ticonvulsant drugs, because the underlying pro-

cess causing the seizure activity is too severe

to be suppressed by routine doses of drugs.

Such patients are sometimes treated by large

intravenous doses of gamma-aminobutyric acid

agonist drugs, such as barbiturates or propofol,

which at sufficiently high dosage can suppress

all brain activity. However, unless the underly-

ing brain process can be reversed, the prognosis

of patients with nonconvulsive status epilepticus

who do not awaken after anticonvulsant treat-

ment is poor

168

(see also Seizures in Chapter 5).

Evoked potentials may also be used to test

the integrity of brainstem and forebrain path-

ways in comatose patients. Although they do

not provide reliable information on the loca-

tion of a lesion in the brainstem, both auditory-

and somatosensory-evoked potentials, and cor-

82

Plum and Posner’s Diagnosis of Stupor and Coma

---