Pierwszy opis śmierci mózgu przedstawili w 1959 r. Mollaret i Gulon [1] na przykładzie 23 chorych będących w głębokiej śpiączce, bez odruchów i z płaską krzywą w zapisie EEG. W 1964 r. na zjeździe chirurgicznym w Monachium podano pierwsze w Europie kryteria śmierci mózgu [2]. W 1968 r. opublikowano najbardziej znane tzw. kryteria harwardzkie. Według nich śmierć mózgu można było rozpoznać na podstawie braku percepcji i reaktywności układu nerwowego, braku odruchów (w tym rdzeniowych), braku spontanicznych ruchów w czasie godzinnej obserwacji, bezdechu w czasie trzech minut oraz linii izoelektrycznej w badaniu EEG. Wymienione objawy powinny być stwierdzone w czasie 24 h [3]. W 1971 r. Mohandas i Chou [4] podali swoje kryteria (Minnesota Criteria), w których śmierć mózgu rozpoznawano tylko na podstawie badania klinicznego: badanie odruchów ograniczono do nerwów czaszkowych, a czas obserwacji skrócono do 12 h. Tym sposobem powstały pierwsze kryteria śmierci pnia mózgu. Prawne uregulowania pojawiły się najwcześniej w 1968 r. we Francji, w 1970 r. w USA, w 1971 r. w Finlandii, a najpóźniej w Japonii w 1996 r. i w Chinach w 2003 r. [5, 6, 7].

Praktyka kliniczna wyprzedziła rozwiązania prawne i dla potrzeb transplantologii pobierano narządy od zmarłych w mechanizmie śmierci mózgowej już od początku lat sześćdziesiątych (w 1963 r. Guy Alexandre pobrał nerki, w 1967 r. Christiaan Barnard serce) [8]. Postępowanie takie pod warunkiem zgody rodziny zmarłego usankcjonowano we Francji w 1965 r., a wkrótce potem w USA. Obecnie w co najmniej 80 krajach spośród 187 należących do ONZ, w tym we wszystkich krajach Unii Europejskiej istnieją wytyczne w sprawie rozpoznań śmierci mózgu. Są to akty prawne w randze ustawy, rozporządzenia władz administracyjnych, standardy towarzystw naukowych, a nawet dekret królewski w Hiszpanii. W 55 krajach prawo dopuszcza pobranie narządów do transplantacji po stwierdzeniu śmierci mózgu [7, 9].

W większości krajów śmierć mózgu jest definiowana jako trwała i całkowita utrata wszystkich jego funkcji [6]. W Wielkiej Brytanii śmierć mózgu określana jest jako trwała i nieodwracalna utrata funkcji pnia mózgu [10]. Celowe jest uzupełnienie tej definicji o uwagę, że o rozpoznaniu śmierci pnia mózgu decyduje brak jego reaktywności stwierdzany w badaniu klinicznym opartym na ocenie funkcji nerwów czaszkowych i ośrodka oddechowego. Jest to istotne z tego względu, że niektóre funkcje mózgu, na przykład czynność hormonalna wzgórza i podwzgórza często są obecne po stwierdzeniu śmierci mózgu [11, 12]. Z kolei w USA definicja śmierci mózgu łączy elementy obu powyższych i określa śmierć mózgu jako całkowitą i trwałą utratę wszystkich jego funkcji, w tym pnia mózgu [13, 14]. Z odmienności definicji wynikają praktyczne konsekwencje w procedurze postępowania diagnostycznego: w krajach, w których wytyczne wzorowane są na brytyjskich np. w Polsce i Irlandii, badania instrumentalne nie są obecnie konieczne do rozpoznania śmierci mózgu, w pozostałych są one w opcji lub obowiązkowe.

Jest trzyetapowa i polega na ustaleniu etiologii uszkodzenia mózgu, wykluczeniu potencjalnie odwracalnych przyczyn jego dysfunkcji i wykazaniu klinicznych oznak śmierci mózgu, takich jak: śpiączka, brak odruchów w zakresie unerwienia nerwów czaszkowych i bezdech. W pierwotnym uszkodzeniu mózgu spowodowanym przez uraz, krwawienie, guz lub zawał, przyczynę jego uszkodzenia rozpoznaje się na podstawie badań obrazowych OUN, bądź badania płynu mózgowo-rdzeniowego w przypadku neuroinfekcji. We wtórnym uszkodzeniu mózgu, powstałym przeważnie w wyniku anoksji, podstawą rozpoznania jest wywiad, podczas gdy w toksycznym uszkodzeniu mózgu – badania laboratoryjne. Do potencjalnie odwracalnych przyczyn braku funkcji mózgu należą hipotermia, zatrucia i zaburzenia metaboliczne. Istotne jest także wykluczenie chorób neurologicznych przebiegających z zajęciem nerwów czaszkowych i obwodowych (np. zespół Guillain-Barre).

Terapia barbituranami jest szczególnie ważna dla diagnostyki śmierci mózgu ze względu na ich stosowanie w leczeniu ciężkich urazów czaszkowo-mózgowych i niezwykle wolną eliminację. Nie określono najniższego stężenia barbituranów w surowicy, poniżej którego można diagnozować śmierć mózgu. Badacze japońscy wykazali, że reakcja źrenic na światło zanika gdy ich stężenie osiąga wartość 17,8 mg ml^-1, spontaniczny oddech przy 4,4 mg ml^-1, a zapis EEG przy 8,8 mg ml^-1 [15]. Z kolei Grattan-Smith i Butt [16] stężenie barbituranów, przy których zanikają odruchy z nerwów czaszkowych określili jako 40 mg ml^-1. Postuluje się, że w przypadku braku możliwości monitorowania stężenia leków sedacyjnych w surowicy, do prób klinicznych można przystąpić najwcześniej po upływie czasu równego czterokrotności okresu ich połowiczej eliminacji od momentu zaprzestania wlewu, jednak w amerykańskich wytycznych zaleca się wówczas zastosowanie badań instrumentalnych [13].

Jest bardzo zróżnicowany i waha się od 2 do 72 h [7] (tab. I). W pierwotnym uszkodzeniu mózgu wynosi 6-12 h, we wtórnym uszkodzeniu mózgu od 12-72 h [5, 6, 7, 17, 18, 19]. Wytyczne 15 krajów zalecają przedłużenie obserwacji w encefalopatii anoksycznej [5, 6, 7, 17, 18, 19]. Zróżnicowanie czasu obserwacji wynika z odmiennej patofizjologii zmian w mózgu. W pierwotnym nadnamiotowym uszkodzeniu mózgu dochodzi do katastrofalnego wzrostu ciśnienia śródczaszkowego prowadzącego do zatrzymania przepływu mózgowego oraz wtórnego uszkodzenia pnia mózgu i jego wklinowania do otworu potylicznego. Wtórne uszkodzenie mózgu przebiega zwykle ze znacznie mniejszym wzrostem ciśnienia wewnątrzczaszkowego. Ponadto znane są opisy przejściowej, nawet kilkunastogodzinnej i dłuższej dysfunkcji nerwów czaszkowych i arefleksji w przebiegu globalnego niedokrwienia mózgowia na skutek zatrzymania krążenia [20]. Unikalne rozwiązania istnieją w Turcji i Szwajcarii, gdzie w sytuacji, gdy przyczyna uszkodzenia mózgu jest nieznana lub chory jest zatruty, a nie wykonano badań toksykologicznych, wydłuża się czas obserwacji odpowiednio z 12 do 24 h w Turcji i z 6 do 48 h w Szwajcarii [18].

Warunkiem wstępnym badania klinicznego jest utrzymanie parametrów homeostazy zewnątrzczaszkowej w zakresie wartości fizjologicznych, co jest wyraźnie podkreślone jedynie w wytycznych amerykańskich [14]. Rozpoznanie śmierci mózgu opiera się na stwierdzeniu śpiączki i braku następujących odruchów przewodzonych przez pień mózgu:

– źrenic na światło: nerwy II, III,

– oczno-mózgowego i przedsionkowo-ocznego: nerwy VIII, III, VI,

– wymiotnego i kaszlowego: nerwy IX, X,

– rogówkowego: nerwy V, VII,

– bólowych: nerwy V, VII.

Wytyczne amerykańskie podają także objawy, które nie wykluczają rozpoznania śmierci mózgu [13]:

– odruchy i automatyzmy rdzeniowe oraz ruchy przypominające oddechowe, jednakże bez wytworzenia efektywnej objętości oddechowej,

– zaczerwienienie twarzy, łzawienie, przyspieszona czynność serca,

– prawidłowe ciśnienie krwi,

– nieobecność moczówki prostej,

– głębokie odruchy ścięgniste,

– odruch Babińskiego.

Warto dodać, że po rozpoznaniu śmierci mózgu za pomocą instrumentalnych metod potwierdzających obserwowano wąskie źrenice, znaczną anizokorię oraz poszerzenie źrenic w odpowiedzi na bodźce bólowe [21, 22]. Amerykańskie wytyczne w takich sytuacjach zalecają wykonanie badań przyrządowych. Odruch Babińskiego może być obecny, choć uważa się, że występuje niezwykle rzadko. Freitas i Andre [23] nie stwierdzili go u 144 zmarłych w mechanizmie śmierci mózgu, w związku z czym zaleca szczególną ostrożność w razie jego obecności.

Przyjmuje się, że ośrodek oddechowy jest uszkodzony, jeżeli przy wartości PaCO₂>60 mm Hg (8 kPa) nie stwierdza się jego aktywności. W próbie bezdechu pobudliwość ośrodka oddechowego sprawdza się na dwa sposoby: wartość PaCO₂>60 mm Hg (8 kPa) osiąga się przez odłączenie respiratora lub stopniową hipowentylację (tab. III). W Stanach Zjednoczonych warunkami wstępnymi próby bezdechu są: dodatni bilans płynowy w ciągu ostatnich 6 h, ciepłota ciała>36, 5°C, SAP>90 mm Hg, PaO₂>200 mm Hg (26,67 kPa) po 10-30 min preoksygenacji, PaCO₂>40 mm Hg (5,33 kPa). Próbę traktuje się jako diagnostyczną, gdy podczas 8 min po odłączeniu respiratora nie obserwuje się ruchów oddechowych, a PaCO₂ przekracza 60 mm Hg (8 kPa), lub wzrosła o 20 mm Hg (2,67 kPa) w stosunku do wartości wyjściowej. W przypadku zaburzeń rytmu serca, hipotensji lub gdy PaO₂<150 mm Hg (20 kPa), badanie należy przerwać i oznaczyć PaCO₂. Próba jest także pozytywna, pomimo krótszego okresu obserwacji, gdy PaCO₂>60 mm Hg (8 kPa). Próby nie przeprowadza się u ciężarnych oraz osób z bezdechem sennym i przewlekłą hiperkapnią w wywiadzie [13, 14]. Procedura diagnostyczna w Niemczech i Szwajcarii uwzględnia alternatywny sposób postępowania w przypadku uszkodzenia płuc. Wartość progową PaCO₂ równą 60 mm Hg (8 kPa) osiąga się tu przez stopniową hipowentylację i dopiero wówczas odłącza respirator [17]. Dla kontrastu w Belgii próba bezdechu trwa 14 min bez sprecyzowania progowej wartości PaCO₂, podobnie jak i w Danii. W Luksemburgu, gdzie badania instrumentalne są obowiązkowe, próba bezdechu nie jest wymagana. W Szwajcarii i we Włoszech konieczne jest także udokumentowanie spadku pH poniżej 7,35. W Austrii badanie rozpoczyna się przy wyjściowej wartości PaCO₂ wynoszącej 60 mm Hg (8 kPa), a czas trwania próby bezdechu nie jest określony. Najmniejsze różnice występują w podejściu do preoksygenacji (w większości krajów oznacza to 10 min wentylację płuc 100% tlenem), aczkolwiek w Danii, Austrii i we Włoszech brak w tej kwestii wytycznych [5, 16, 17, 18, 19].

Wytyczne większości krajów uwzględniają zastosowanie badań instrumentalnych. Zapisane przeważnie w formie opcji, są często wykonywane po pierwszym badaniu klinicznym, co pozwala skrócić czas obserwacji. W pewnych sytuacjach są obowiązkowe: u dzieci (Niemcy<2 lat, USA<1 roku), gdy nie można zbadać funkcji nerwów czaszkowych przy urazach twarzoczaszki, a ponadto przy niemożności przeprowadzenia próby bezdechu oraz przy zatruciach i zaburzeniach metabolicznych (tab. II i III). W Danii badania potwierdzające są obowiązkowe ponadto przy anoksycznym uszkodzeniu mózgu, w Niemczech zalecane przy pierwotnym podnamiotowym uszkodzeniu mózgu [5, 6, 17]. Rekomendowane są także w sytuacji obecności trudnych do zinterpretowania odruchów i automatyzmów rdzeniowych. W USA wskazaniami do badań przyrządowych są: wiek<1 roku, uraz twarzoczaszki, niemożność wykonania próby bezdechu, w tym przewlekła obturacyjna choroba płuc z towarzyszącą hiperkapnią i zespół bezdechu sennego, uprzednia nierówność źrenic oraz zatrucie lekami o działaniu depresyjnym na OUN [13]. Z kolei w Szwajcarii badania przyrządowe są zalecane w przypadku urazów twarzoczaszki, podejrzenia zespołu Guillain-Barre, oraz w sytuacji planowanego pobrania narządów w celu skrócenia procedury diagnostycznej, szczególnie gdy grozi zatrzymanie krążenia u potencjalnego dawcy [18].

W 13 krajach europejskich (Francja, Luxemburg, Rumunia, Włochy, Szwecja, Norwegia, Holandia, Węgry, Norwegia, Finlandia, Czechy, Słowacja, Serbia i Czarnogóra) badania potwierdzające są obowiązkowe. W Danii, Austrii, Norwegii, Szwecji akceptowana jest tylko angiografia naczyń mózgowych, we Włoszech i Holandii – EEG, we Francji i Finlandii angiografia lub EEG [5, 6, 8, 9]. Szczególne wytyczne istnieją w Niemczech, gdzie rodzaj zastosowanych badań zależy od mechanizmu uszkodzenia mózgu. I tak, w pierwotnym podnamiotowym i wtórnym uszkodzeniu mózgu preferowane są metody elektrofizjologiczne, natomiast w przypadku krytycznego wzrostu ciśnienia śródczaszkowego – metody badające przepływ mózgowy (angiografia, scyntygrafia, badanie dopplerowskie) [17].

Przeważnie śmierć mózgu jest rozpoznawana przez komisję złożoną z 2 lekarzy, których kwalifikacje są różnie określone (Niemcy – 2 lekarzy z „doświadczeniem w leczeniu urazów czaszkowo-mózgowych”, Wielka Brytania – 2 lekarzy, z których jeden musi być konsultantem). W większości stanów USA śmierć mózgu rozpoznaje jeden lekarz. W stanach Alaska i Georgia pierwsze badania diagnostyczne może wykonać dyplomowana pielęgniarka, jednakże muszą być one potwierdzone w ciągu 24 h przez lekarza [7]. Z kolei w Belgii, Grecji, Jugosławii, Słowacji i we Włoszech komisja składa się z 3 lekarzy, a w Turcji aż z 4 (neurolog, neurochirurg, anestezjolog, kardiolog). W Bangladeszu w skład komisji musi wchodzić profesor medycyny, a w Iranie trzykrotnie badanie przeprowadzają trzej różni specjaliści w odstępach 12 h [5, 7, 9].