Time-interval between a brain lesion and the onset of brain death. A contribution to the inherent dynamics of malignant brain swelling

Summary

The dynamics of brain swelling which does not respond to any form of treatment was analysed in 96 autopsy cases. These were selected from many cases of brain death, according to the following criteria: the time of occurrence of the initial lesion, as well as the onset of brain death, could be precisely determined; the patients had no inflammation, tumour of the brain or previous brain operation; there were no children under one year of age and there were no secondary infarctions or recurrences of bleeding after rupture of an aneurysm.

The findings show a wide variation in the period of time between the primary lesion and the onset of brain death. This ranges from zero hours to eleven days, with a median of 24 hours. These intervals are independent of the nature and severity of the lesion (Table I) and of the age (Table II) with the exception of children under ten years, who died after a shorter interval. This process of brain swelling appears to show inherent dynamics, which because of the great variation cannot be explained by a steady progression. The analysis of the time intervals on Weibull-probability graph-paper (Figure 2) shows a bimodal frequency distribution, which can be explained by the superimposition of two factors, namely (i) brain oedema and (ii) a final loss of autoregulation of the cerebral vessels with irreversible swelling of the brain and severe intracranial hypertension. On average, this malignant and fatal brain swelling advances more rapidly than the “ordinary” brain oedema, but it can be observed up to eleven days without any signs of secondary damage to the brain.

Zusammenfassung

Die Dynamik der therapeutisch nicht beeinflußbaren Hirnschwellung wurde an 96 autopsierten Fällen analysiert. Sie waren aus einem großen Material von Hirntod-Fällen nach folgenden Gesichtspunkten ausgewählt worden: die Initialläsion wie auch der Eintritt des Hirntodes waren zeitlich genügend scharf bestimmbar, sie hatten weder Entzündungen noch Tumoren oder Hirnoperationen, sie waren nicht Kinder unter 1 Jahr und sie hatten keine sekundären Infarkte oder Rezidivblutungen nach einer Aneurysma-Ruptur.

Die Daten zeigen eine ausgeprägte Variation des Zeitintervalles von der Primärläsion bis zum Eintritt des Hirntodes. Sie reicht von 0 Stunden bis zu 11 Tagen mit einem Medianwert von 24 Stunden. Diese Intervalle sind unabhängig von Art und Schwere der Initialläsion (Tab. I) und vom Alter (Tab. II) mit Ausnahme von Kindern unter 10 Jahren, die nach Kürzerer Zeitdauer gestorben waren. Der Schwellungsprozeß zeigt also eine Eigendynamik, die aber wegen der großen Variation nicht durch stetige Progression erklärt werden kann. Die Analyse der Zeitspannen mit Hilfe des Weibull-Wahrscheinlichkeitsnetzes (Abb. 2) zeigt eine bimodale Häufigkeitsverteilung, die aus der Überlagerung von 2 Faktoren zu erklären ist, nämlich: 1. dem Hirnödem und 2. dem finalen Verlust der Autoregulation der Hirngefäße mit irreversibler Schwellung des Gehirns und hochgradiger intrakranieller Druckerhöhung. Im Durchschnitt verläuft die maligne, letal endende Hirnschwellung rascher als das übliche Hirnödem. Sie wird aber bis zu 11 Tagen beobachtet, ohne daß Hinweise auf sekundär entstandene Hirnschäden vorliegen.