第九章　脑死亡

脑死亡（brain death）是相对于临床死亡提出的机体死亡的概念，传统的医学实践一直以呼吸、心跳停止作为死亡的标志。这种传统死亡观不仅指导着医学中的死亡判定，还深深地融入法律、伦理及道德观念中，为人们普遍理解和接受。随着科技的发展和医学的进步，越来越多的现代医疗设备和手段应用于临床，现在已完全可以人工维持或取代人的心肺功能。这样，心跳、呼吸停止者并不意味着必然死亡，而心跳、呼吸功能尚存或可被动维持者也不意味着必然生存，这就使传统的医学死亡概念从根本上产生了动摇，仅以心跳、呼吸等重要生理机能停止作为人的个体死亡标准，是片面的、不完整的。于是，脑死亡这一新的医学死亡概念便在当代应运而生了。

脑死亡最初称为昏迷过度（coma de’passe’），系1959年法国Mollare和Goulon初次提出（第23届国际神经学会），以后定名为脑死亡。它是指脑在极度缺血缺氧环境下，脑神经元坏死、消融，并有胶质细胞与微血管同样的变化。脑死亡是脑的血液循环、脑脊液循环均终止，全脑功能完全消失，并且任何医疗措施都不能使其复苏。1971年两位美国神经外科医生发现，脑干是维持人类生命活动的最本中枢，一旦脑干受到了不可逆的损害，功能无法恢复会表现出与全脑死亡相同的征象和结局。由此可见，脑干死亡实际上是脑死亡的核心，这一观点完善和充实了脑死亡的概念，得到了科学的证实和广泛的认同，现已广应用于临床诊断。

一、脑死亡的原因

1.脑死亡原因

最根本的是严重脑缺血、缺氧和弥漫性脑损伤，所以凡是能加重脑缺氧或缺血的各种因素均可促使脑损害而发生脑死亡。大多数学者将病因限于中枢神经系统完整性受破坏的器质性脑障碍，包括原发性脑障碍和继发性脑障碍，而以原发性多见。

2.原发性脑障碍疾病

颅脑外伤是导致脑死亡的常见原因，系颅内出血、弥漫性脑损伤、严重脑水肿、脑血管痉挛、脑血管栓塞所致。这些病变引起颅内压异常增高，由于脑灌注压降低，其供氧不能满足脑组织的最低需求，最后脑血流全部停止，脑死亡。除外伤外，还包括蛛网膜下腔出血、脑脓肿、脑肿瘤、脑膜炎、脑炎、脑卒中、颅内占位病变性疾病等。

3.继发性脑障碍疾病

由于心跳停止复苏后的低氧脑病、药物过量、溺水、一氧化碳中毒等其他原因造成的继发性脑障碍，脑皮质神经元广泛性退变，坏死，继之脑干同样损害。

二、脑死亡的病理

（一）脑组织改变

脑死亡患者尸检，全脑呈现半液化状态，有神经元退变、坏死、自溶、消失的表现，胶质细胞与血管内皮细胞也有相应的退变坏死改变。在疾病进展过程中，随着时间的推移，脑组织坏死最终进展为全脑死。从机体的功能丧失，直至全脑死亡的这一段时间，也可表现为逼近脑死亡，逼近脑死亡目前仍不认为是脑死亡状态。在人工呼吸数日后死亡者，脑部肿胀呈苍白色，完全无血，动脉与静脉皆塌陷，脑沟消失。维持至21日心跳停止后尸检者，全脑失去正常形态，皱缩变为灰白色，而人工呼吸维持最长达71日者，全脑区包括脑干呈深灰色、黏液状组织。

（二）脑外脏器改变

脑死亡后机体病理生理改变的资料主要来自动物实验。早期的血流动力学改变可能由于脑组织及外周器官产生高水平的儿茶酚胺引起。灵长类动物在硬脑膜外气囊急速膨胀后的心肌组织变化与其他动物和人类因儿茶酚胺增高导致的心肌组织变化类似。在脑死亡患者和实验动物心脏切除前的心肌活检很容易检测到组织病理学异常和生理学紊乱，并且预测器官移植后接受者是否会发生心力衰竭。但循环中的儿茶酚胺水平在患者脑死亡前后或脑死亡患者和同样损伤而不会发生脑死亡的患者之间并无差异，存活患者临床上并不出现心肌损害或低血压，因此心肌损伤主要是由交感神经系统的突然紊乱引起的。脑死亡后可观察到由于区域性的冠状动脉血管收缩引起局部的心肌缺血导致的心脏功能和组织学病理变化，还可以引起心室收缩力减弱。动物实验中，狒狒脑死亡前应用钙离子拮抗剂和β受体阻滞剂可以减少这些变化，但早期应用钙离子拮抗剂和β受体阻滞剂能否防止脑死亡后心肌收缩力减弱还不清楚。

尽管脑死亡被认为会导致垂体功能低下，但临床研究中其发生率是不稳定的。同样动物实验中证明的其他激素变化在人类中也许不会发生。甲状腺素的损耗可能引起有氧代谢改变和心脏损害，尽管三碘甲状腺原氨酸和甲状腺素水平在这些危重患者如预测的一样低，甲状腺刺激激素通常正常。有人提倡用静注甲状腺素治疗脑死亡后的低血压，但仍有争议；在动物中发现的循环肾上腺皮质激素和胰岛素浓度改变，在人类中并未发生。

脑死亡后机体要用血管收缩剂和儿茶酚胺以长期稳定循环状态，器官捐献研究表明，器官移植后这种状态对心脏和肾脏影响不明显，可以长期从形态和功能上保持良好的状态；肺脏则在器官移植后数日之后出现肺水肿像和感染浸润像的较多，但气体交换功能比较好；肝脏肝细胞本身长期保持正常的状态，分解酶和肝的合成功能叶基本正常。

脑死亡后由于电解质、内分泌和热量代谢紊乱造成脑外器官的组织和细胞环境的变化，并随时间延长损伤越来越明显。由于脑死亡患者是器官捐献的主要来源，所以许多人都对脑外器官改变进行了研究，多数是动物试验，其主要改变为：

肝脏：主要是肝细胞变性，以肝小叶中央带和中间带显著。其形成考虑为内源性儿茶酚胺增多，腹腔内器官血管收缩，肝血流减少，肝细胞缺氧所致。

肾脏：主要是缺血缺氧改变，以肾小管特别是近曲小管变性为主，偶见坏死，肾小球球旁器和致密斑增生。

心脏：主要是缺血性心肌病变，特点是心内膜下出血和局限性肌细胞溶解，以及心肌微血管闭塞和微小局灶性炎症细胞浸润。

肺脏：主要是中枢性肺水肿或神经源性肺水肿，表现为肺淤血，毛细血管内微血栓形成以及肺出血、肺水肿和肺透明膜形成。

三、临床表现

脑死亡患者的主要临床表现为深昏迷、脑干反射消失和自主呼吸停止，称为脑死亡三主征。

（一）深昏迷

已经脑死亡的患者均处于深昏迷状态，深昏迷是脑死亡的首要临床表现，此时患者没有任何的自主活动，对强痛刺激无反应，感受性和反应性丧失，对外界刺激和内在需要完全无知觉和反应，最强烈的疼痛刺激也不能引起发音、呻吟、肢体回缩或呼吸加快等，格拉斯哥昏迷量表（GCS）测定昏迷评分为3分。检查时用拇指分别强力压迫患者两侧眶上切迹和颞下颌关节或针刺面部，患者没有任何面部肌肉活动和肢体反应。

由于脑死亡时枕大孔以下的脊髓可能依然存活，脊髓反射及脊髓自动反射仍可存在。脊髓反射包括各种深反射及病理反射。脊髓自动反射大多与刺激部位相关，刺激颈部可引起头部旋转运动；刺激上肢可引起上肢屈曲、伸展、上举、旋前、旋后；刺激腹部引起腹壁肌肉收缩；刺激下肢引起下肢屈曲、伸展；进行自主呼吸诱发试验时可出现Barns征，表现为双上肢肘屈。两肩内收、双臂上举、双手呈张力失调型姿势、双手交叉、旋前伸展。

（二）瞳孔变化

脑死亡时眼球活动消失，瞳孔固定于中位，多数伴有双侧瞳孔散大（﹥4mm），但少数瞳孔可缩小，有些药物如阿托品可以影响瞳孔的大小，但不影响对光反射。

（三）脑干反射消失

脑死亡意味着脑干死亡，脑干功能全部丧失，所有途径脑干的反射弧中断，在临床上表现为包括瞳孔对光反射、角膜反射、咳嗽反射、前庭眼反射、头眼反射、睫状体脊髓反射、咽反射等脑干反射消失。

1.瞳孔对光反射

脑死亡患者双侧瞳孔直接和间接对光均消失。

2.角膜反射

脑死亡时双侧角膜反射消失。眼部外伤出血或球结膜水肿以及三叉神经功能障碍可影响角膜反射的出现，应注意区别。

3.头眼反射

检查时用手托起头部，撑开双侧眼睑，将头从正中位一侧急速转向另一侧，观察眼球是否向相反方向转动，检查一侧后查相反一侧。颈椎有外伤时禁做此项检查，以免损伤脊髓。正常情况下当头部向左或向右转动时，眼球向相反方向运动，脑死亡时头眼反射消失。

4.前庭眼反射

检查时将头部抬高30°，用注射器抽吸0～4℃水20ml，注入一侧外耳道，注入时间为20～30秒，同时抬起两侧眼睑，观察1～3分钟，试验前必须用耳镜检查两侧鼓膜，若有破损则不宜进行此项检查；外耳道内血块或堵塞应予以清除，外伤造成的眼部淤血、水肿由于可影响眼球活动，应注意区别。正常情况下外耳道注入冷水可诱发眼球震颤，脑死亡患者前庭眼反射消失。

5.咳嗽反射

脑死亡时刺激气管黏膜无咳嗽动作，即咳嗽反射消失。

6.咽反射

在喉镜开口监视下，用吸引用的导管刺激咽后壁，咽部肌肉收缩为阳性，脑死亡时咽反射消失。

7.睫状体脊髓反射

用手挤压或用针刺刺激颈部皮肤，观察瞳孔变化，若瞳孔散大或眼球运动视为阳性，脑死亡时睫状体脊髓反射消失。

（四）自主呼吸停止

脑干上部功能主管意识调节，脑干下部负责循环、呼吸调节。脑死亡者自主呼吸不可逆转性丧失，必须依靠呼吸机维持通气，但是判断自主呼吸停止除根据肉眼观察胸腹部有无呼吸运动外，还必须通过自主呼吸诱发试验来判定，它是确认脑干下部功能中自发性呼吸停止的检查，是将人工呼吸终止一段时间，使PaCO2超过60mmHg后，肉眼观察是否出现自主呼吸运动，胸廓、腹壁运动等的判断方法。如果出现呼吸运动则自主呼吸诱发试验为阴性，如果不出现呼吸运动则为阳性。不必用仪器作气道内压、换气量、呼气终末CO2浓度等测定。其机制是由于动脉血CO2分压（PaCO2）急速上升后，随之脑脊液pH降低，呼吸中枢化学感受器受到较强刺激（PaCO2超出正常范围20mmHg以上）后诱发呼吸运动。判断脑死亡时，检查的顺序以深昏迷为首要前提，而瞳孔检查、各种脑干反射、脑电图记录则依赖医师按顺序检查确定，未作充分的神经检查以及有严重呼吸障碍的患者，禁止进行自主呼吸诱发试验；无呼吸试验是在所有脑死亡判定检查中最后施行的，只有在上述检查支持脑死亡诊断时，才能进行该试验。

为了保证自主呼吸诱发试验的安全性，受试对象功能状况必须达到一定的标准，我国国家卫生部制定的脑死亡判定标准（成人）中规定：自主呼吸诱发试验必须符合下列条件：①肛温≥36.5℃（如果体温低下，可升温）；②收缩压≥90mmHg或平均动脉压≥60mmHg（如血压下降，可用药物升压）；③二氧化碳分压（PaCO2）≥40mmHg，不足时，可减少每分钟通气量）；④氧分压（PaO2）≥200mmHg，不足时，应吸100%氧10～15分钟。

目前施行的自主呼吸诱发试验的原型是英国Royal Colleges的标准（1976），要求撤离人工呼吸器时间为10分钟。成为判断脑死亡对象的病例，是已经施行了相当长时间人工呼吸病例。其实际操作步骤是在切断气管导管与人工呼吸器间的连接之前，先使其吸入100%氧10分钟。然后经插入气管内导管内的细导管（其尖端略越过气管导管尖端）吸入100%氧6L／min，以维持试验中的血液氧合。该方法PaCO2上升速度大约为3mmHg／min。如肺无异常则试验过程中由于无呼吸氧合弥散作用，血氧能够维持较高水平，不致造成低氧血症。

关于自主呼吸诱发试验的危险性，通过血液循环状态，超声波心功能检查的临床研究认为，自主呼吸诱发试验对于脑死亡病例并无大的影响。对循环系统的影响中临床意义较大的当属低血压、严重心律失常，其发生率受病情、年龄、能否维持循环血量、应用血管活性药物与否、试验中有无低氧血症等诸多因素的影响。成为判断脑死亡对象的病例，因尿崩症、应用利尿药、限制水分、脑干障碍、动静脉血管张力降低等，而易引起低血压状态。因此，为维持循环血量可适当使用多巴胺等血管活性药，对于避免低血压有重要作用。自主呼吸诱发试验期间如出现发绀、低血压、心律失常或其他危险时，应立即终止试验。

四、辅助检查

（一）经颅多普勒（TCD）

床边TCD监测方便、准确、不受干扰，脑死亡时具有特征性的脑血流频谱改变。探测的血管包括大脑中动脉、颈内动脉起始部及虹吸段、椎动脉、基底动脉、颈总动脉，其脑血流TCD频谱主要表现有3种：①回荡波：在一个心动周期内出现正向和反向血流，且两个方向的血流在包络线下的面积几乎相等；②收缩早期针尖样血流：收缩早期单向性正向血流信号，持续时间小于200毫秒，收缩峰流速低于50cm／s，在心动周期的其他时间无血流信号；③无信号：检测不到脑血流信号。Hassler等认为脑血流循环停止时TCD上可有3个阶段的表现：第1阶段呈双向血流，第2阶段收缩期尖峰状改变，第3阶段血流消失。

采用TCD脑死亡的证实试验时必须排除假阳性，尤其在脑室引流术和开颅减压术后的患者，在临床出现脑死亡前TCD可能会出现脑死亡的回荡波；部分老年患者尤其老年女性患者经颞窗常不易检测到清晰的血管信号或完全检测不到血管信号，此时必须排除因颞窗不佳或操作技术问题造成的假象，如在颞窗不能获得血流信号，应同时检测眶窗和枕大孔窗，对初次被检者作出无血流信号结论时要非常谨慎。

（二）阿托品试验

心血管运动中枢位于延髓（迷走神经背核），对心脏起抑制作用，阿托品抑制迷走神经末梢释放乙酰胆碱而使心率加快，一旦脑干功能遭受破坏，应用阿托品试验则无心跳加快反应。静脉注射阿托品2mg，在心电图监测下观察5～15分钟。阳性者则心率加速，较原来心率增加20%～40%，证明延髓中枢功能尚存在。由于延髓是脑组织中耐受缺氧时间最长的部位，故阿托品试验对确诊脑死亡有重要价值，且方法简单可靠，仅需几分钟就可得出结果。该试验在脑死亡前深昏迷患者均为阳性，而在脑死亡的患者，则为阴性，心率无改变。

（三）脑电图

对脑死亡患者进行脑电图描记时必须遵循严格的标准技术，我国在脑死亡判定标准（征求意见稿）中规定，脑电图检查时必须使用独立电源，对地电阻﹤4Ω，必要时用稳压器；必要时在脑电图描记期间暂停使用其他电器医疗仪器。安放电极前用丙酮或75%乙醇去脂，按国际10～20系统安放电极，只安放8个记录电极（额极Fp1、Fp2；中央C3、C4；枕O1、O2；中颞T3、T4）。接地电极在额中线（Fz），电极间距离不应﹤10cm，双耳垂为参考电极，用盘状电极或针电极固定于头皮已标记的电极位置上，电极头皮间阻抗0.1～10kΩ，两侧各电极的阻抗应基本匹配。高频滤波75Hz；时间常数0.3秒，敏感性2μV／mm。描记前先做10秒仪器校准，将10个方形波输入各放大器，观察8道放大器敏感性是否一致。描记参考导联30分钟，描记中分别以疼痛刺激双上肢，亮光分别照射两侧瞳孔，观察脑电图有无变化；记录30分钟，12小时在同等条件下重复1次。脑死亡患者脑电图平直，不出现﹥2μV的脑波活动，即脑电静息。

（四）脑血管造影

进行选择性1～4根血管造影，脑死亡患者颅内血流在颈内动脉分叉或Willis环水平消失，而颈外动脉血流明显，上矢状窦充盈出现延迟，证实脑循环停止即可诊断为脑死亡。

（五）颅内动、静脉氧差

在脑死亡患者，颈动、静脉血之间的氧含量几乎无差别，有的颈静脉氧分压反而明显增高，有人认为用此方法估价代谢性脑死亡比较可靠。

（六）射性核素扫描

大脑放射核素和脑灌注检查大脑无灌注。用133Xe进行大脑血流检查，作为无创性检查手段的MRI可以以脑死亡脑内无血流现象诊断脑死亡；在脑死亡患者中，99Tc扫描显示脑实质不显影（空颅征）。

（七）影像学检查

多数脑死亡患者可显示与原发病一致的异常影像表现，只是在个别的以脑部缺血缺氧伤害导致脑死亡患者，神经影像学研究结果可以是正常的。

（八）躯体感觉和脑干听觉诱发电位

躯体感觉诱发电位检查应用便携式仪器在床边进行，刺激双侧正中神经。在关于脑死亡患者的研究中，大多数患者对躯体感觉和脑干听觉诱发电位检查无应答。正中神经短潜伏期体感诱发电位显示P14及其以后的电位消失；脑干听觉诱发电位（BAEP）可直接反应脑干功能状态，脑死亡患者的BAEP特征为各波均消失或仅1波残存，潜伏期延长。

五、脑死亡的诊断

脑死亡是以脑神经元的活动完全停止为特征，因此需以临床表现与电生理活动作为诊断依据并加证实，诊断脑死亡必须遵循严格的程序，根据上述脑死亡的临床表现和辅助检查结果可以诊断为脑死亡。但脑死亡的判定不仅仅是一个诊断问题，涉及法律、道德等诸多方面，为此许多国家制定了详细的脑死亡诊断程序和标准。各国或地区脑死亡的诊断标准不尽相同，最有代表性的是哈佛标准、美国神经病研究所组织九家医院提出的标准、英联邦皇家学院标准等。这些标准归结起来主要包括以下几方面：

（1）具备发生脑死亡的脑结构损害病理基础，已排除低温（32～32℃以下）、中枢神经系统抑制剂中毒等影响。

（2）处于不可逆的深昏迷状态，对强痛刺激无反应。

（3）无自主呼吸。

（4）脑干反射消失。

（5）脑电活动停止。

（6）脑循环停止。

在进行脑死亡的判定时，必须有明确的急性中枢神经系统损伤的临床或神经影像学证据，昏迷的原发病因必须明确，如颅脑损伤、脑卒中、颅内占位病变或颅内感染性疾病等。在有些情况下，即昏迷可能是可逆性的患者，不能作为脑死亡诊断对象，概括起来主要包括：①6岁以下儿童；②急性药物中毒；③低体温，直肠温度在32℃以下；④代谢性、内分泌系统障碍、肝性脑病、尿毒症、高渗性昏迷或严重的电解质、酸碱紊乱；⑤病因不明。当患者的身体状态确定不能耐受一系列检查时，比如不能耐受无呼吸试验；鼓膜、眼球损伤或白内障而不能行脑干神经反射等，应推迟脑死亡的判定。

目前，我国尚未确定成人脑死亡标准，2003年，原国家卫生部脑死亡判定标准起草小组制定了《脑死亡判定标准》和《脑死亡判定标准技术规范》的征求意见稿，现将这两个文件及其他一些国家的脑死亡判定标准分述如下：

我国国家卫生部制定的脑死亡判定标准（征求意见稿）

脑死亡判定标准（成人）

（一）先决条件

1.昏迷原因明确。

2.排除各种原因的可逆性昏迷。

（二）临床判定

1.深昏迷。

2.脑干反射全部消失。

3.自主呼吸（靠呼吸机维持，自主呼吸诱发试验证实无自主呼吸）。

以上3项必须全部具备。

（三）确认试验

1.脑电图呈电静息。

2.经颅多普勒超声无脑血流灌注现象。

3.体感诱发电位P14以上波形消失。

以上3项中至少有一项阳性。

（四）脑死亡观察时间

首次判定后，观察12小时复查无变化，方可最后判定为脑死亡。

六、判断脑死亡的意义

以脑死亡作为个体死亡的标准更为严谨和科学，因为虽然心肺功能已可以人工维持或取代，但人脑具有不可替代性。用现代的医疗技术还远远不能完全取代人脑功能，脑死亡一旦发生，个体完全复苏便不可能，注定了机体其他各器官系统将很快相继发生衰竭、死亡，这种变化是不可逆转的；脑死亡后即使心跳、呼吸仍可被动维持，但人的思想、知识、信念、意志行为等社会属性完全消失，作为社会的人已不复存在了。所以，脑死亡更全面、更准确地反映了人的个体生命终结的实质。若肯定为脑死，所有复苏措施就应停止，故脑死亡应作为终止复苏的指征，可以不再进行徒劳无益的治疗。

脑死亡概念的出现，对临床医学、法医学、哲学和法学等众多学科产生了重大影响，有着重要的现实意义。在临床医学上，脑死亡概念以及对脑死亡前期和早期变化的研究，可以为指导临床如何进行生命抢救提供理论依据。脑死亡理论提示，临床各科在进行生命抢救之始，就必须全力保护患者的全脑功能，保证一切有效的抢救措施必须赶在脑死亡发生之前实施，否则就不能真正挽救患者的生命。对于已发生脑死亡者，则可以放弃徒劳的抢救复苏措施，这既可以节约医药资源，减轻患者、家庭及社会的负担，也不违背医德和法律。以脑死亡作为个体死亡的标准，还可以为器官移植技术提供多量的、高质量的器官供体，这无疑对推动医学科学的发展有着重大积极意义。

在法医学方面，脑死亡概念发展和丰富了法医学死亡学说，并对现代法医学产生了极大的冲击，提出了一系列亟待研究解决的问题。例如，如何确定死亡和进行死亡过程分期问题，如何判断脑死亡过程中机体各组织器官结构、功能的变化情况，如何正确确定死亡原因，以及如何确定死亡时间、生前伤与死后伤等问题。在法律实践中，以脑死亡作为个体死亡的标准还直接影响着如何执行遗嘱、继承财产及处理其他与死亡有关的法律事务。

（张庆林　徐广明）

参考文献

1.陈忠华，脑死亡：现代死亡学.北京：科学出版社，2004

2.脑死亡判定标准（成人）（征求意见稿）.中华神经外科杂志，2003，19：86

3.脑死亡判定技术规范（征求意见稿）.中华神经外科杂志，2003，19：86-88