Abstract

 Giacino JT, Kalmar K, Whyte J. The JFK Coma Recovery Scale-Revised: measurement characteristics and diagnostic utility. 

Objective

 To determine the measurement properties and diagnostic utility of the JFK Coma Recovery Scale-Revised (CRS-R). 

Design

 Analysis of interrater and test-retest reliability, internal consistency, concurrent validity, and diagnostic accuracy. 

Setting

 Acute inpatient brain injury rehabilitation hospital. 

Participants

 Convenience sample of 80 patients with severe acquired brain injury admitted to an inpatient Coma Intervention Program with a diagnosis of either vegetative state (VS) or minimally conscious state (MCS). 

Interventions

 Not applicable. 

Main outcome measures

 The CRS-R, the JFK Coma Recovery Scale (CRS), and the Disability Rating Scale (DRS). 

Results

 Interrater and test-retest reliability were high for CRS-R total scores. Subscale analysis showed moderate to high interrater and test-retest agreement although systematic differences in scoring were noted on the visual and oromotor/verbal subscales. CRS-R total scores correlated significantly with total scores on the CRS and DRS indicating acceptable concurrent validity. The CRS-R was able to distinguish 10 patients in an MCS who were otherwise misclassified as in a VS by the DRS. 

Conclusions

 The CRS-R can be administered reliably by trained examiners and repeated measurements yield stable estimates of patient status. CRS-R subscale scores demonstrated good agreement across raters and ratings but should be used cautiously because some scores were underrepresented in the current study. The CRS-R appears capable of differentiating patients in an MCS from those in a VS.

Abstract Background Previously published studies have reported that up to 43% of patients with disorders of consciousness are erroneously assigned a diagnosis of vegetative state (VS). However, no recent studies have investigated the accuracy of this grave clinical diagnosis. In this study, we compared consensus-based diagnoses of VS and MCS to those based on a well-established standardized neurobehavioral rating scale, the JFK Coma Recovery Scale-Revised (CRS-R). Methods We prospectively followed 103 patients (55 ± 19 years) with mixed etiologies and compared the clinical consensus diagnosis provided by the physician on the basis of the medical staff's daily observations to diagnoses derived from CRS-R assessments performed by research staff. All patients were assigned a diagnosis of 'VS', 'MCS' or 'uncertain diagnosis.' Results Of the 44 patients diagnosed with VS based on the clinical consensus of the medical team, 18 (41%) were found to be in MCS following standardized assessment with the CRS-R. In the 41 patients with a consensus diagnosis of MCS, 4 (10%) had emerged from MCS, according to the CRS-R. We also found that the majority of patients assigned an uncertain diagnosis by clinical consensus (89%) were in MCS based on CRS-R findings. Conclusion Despite the importance of diagnostic accuracy, the rate of misdiagnosis of VS has not substantially changed in the past 15 years. Standardized neurobehavioral assessment is a more sensitive means of establishing differential diagnosis in patients with disorders of consciousness when compared to diagnoses determined by clinical consensus.

Amantadine hydrochloride is one of the most commonly prescribed medications for patients with prolonged disorders of consciousness after traumatic brain injury. Preliminary studies have suggested that amantadine may promote functional recovery.

We used diffusion tensor imaging (DTI) to study 2 patients with traumatic brain injury. The first patient recovered reliable expressive language after 19 years in a minimally conscious state (MCS); the second had remained in MCS for 6 years. Comparison of white matter integrity in the patients and 20 normal subjects using histograms of apparent diffusion constants and diffusion anisotropy identified widespread altered diffusivity and decreased anisotropy in the damaged white matter. These findings remained unchanged over an 18-month interval between 2 studies in the first patient. In addition, in this patient, we identified large, bilateral regions of posterior white matter with significantly increased anisotropy that reduced over 18 months. In contrast, notable increases in anisotropy within the midline cerebellar white matter in the second study correlated with marked clinical improvements in motor functions. This finding was further correlated with an increase in resting metabolism measured by PET in this subregion. Aberrant white matter structures were evident in the second patient’s DTI images but were not clinically correlated. We propose that axonal regrowth may underlie these findings and provide a biological mechanism for late recovery. Our results are discussed in the context of recent experimental studies that support this inference.

Patients with acute severe traumatic brain injury may recover consciousness before self-expression. Without behavioural evidence of consciousness at the bedside, clinicians may render an inaccurate prognosis, increasing the likelihood of withholding life-sustaining therapies or denying rehabilitative services. Task-based functional magnetic resonance imaging and electroencephalography techniques have revealed covert consciousness in the chronic setting, but these techniques have not been tested in the intensive care unit. We prospectively enrolled 16 patients admitted to the intensive care unit for acute severe traumatic brain injury to test two hypotheses: (i) in patients who lack behavioural evidence of language expression and comprehension, functional magnetic resonance imaging and electroencephalography detect command-following during a motor imagery task (i.e. cognitive motor dissociation) and association cortex responses during language and music stimuli (i.e. higher-order cortex motor dissociation); and (ii) early responses to these paradigms are associated with better 6-month outcomes on the Glasgow Outcome Scale-Extended. Patients underwent functional magnetic resonance imaging on post-injury Day 9.2 ± 5.0 and electroencephalography on Day 9.8 ± 4.6. At the time of imaging, behavioural evaluation with the Coma Recovery Scale-Revised indicated coma (n = 2), vegetative state (n = 3), minimally conscious state without language (n = 3), minimally conscious state with language (n = 4) or post-traumatic confusional state (n = 4). Cognitive motor dissociation was identified in four patients, including three whose behavioural diagnosis suggested a vegetative state. Higher-order cortex motor dissociation was identified in two additional patients. Complete absence of responses to language, music and motor imagery was only observed in coma patients. In patients with behavioural evidence of language function, responses to language and music were more frequently observed than responses to motor imagery (62.5–80% versus 33.3–42.9%). Similarly, in 16 matched healthy subjects, responses to language and music were more frequently observed than responses to motor imagery (87.5–100% versus 68.8–75.0%). Except for one patient who died in the intensive care unit, all patients with cognitive motor dissociation and higher-order cortex motor dissociation recovered beyond a confusional state by 6 months. However, 6-month outcomes were not associated with early functional magnetic resonance imaging and electroencephalography responses for the entire cohort. These observations suggest that functional magnetic resonance imaging and electroencephalography can detect command-following and higher-order cortical function in patients with acute severe traumatic brain injury. Early detection of covert consciousness and cortical responses in the intensive care unit could alter time-sensitive decisions about withholding life-sustaining therapies.

Most traumatic brain injuries (TBIs) are classified as mild (mTBI) based on admission Glasgow Coma Scale (GCS) scores of 13 to 15. The prevalence of persistent functional limitations for these patients is unclear.To characterize the natural history of recovery of daily function following mTBI vs peripheral orthopedic traumatic injury in the first 12 months postinjury using data from the Transforming Research and Clinical Knowledge in Traumatic Brain Injury (TRACK-TBI) study, and, using clinical computed tomographic (CT) scans, examine whether the presence (CT+) or absence (CT-) of acute intracranial findings in the mTBI group was associated with outcomes.TRACK-TBI, a cohort study of patients with mTBI presenting to US level I trauma centers, enrolled patients from February 26, 2014, to August 8, 2018, and followed up for 12 months. A total of 1453 patients at 11 level I trauma center emergency departments or inpatient units met inclusion criteria (ie, mTBI [n = 1154] or peripheral orthopedic traumatic injury [n = 299]) and were enrolled within 24 hours of injury; mTBI participants had admission GCS scores of 13 to 15 and clinical head CT scans. Patients with peripheral orthopedic trauma injury served as the control (OTC) group.Participants with mTBI or OTC.The Glasgow Outcome Scale Extended (GOSE) scale score, reflecting injury-related functional limitations across broad life domains at 2 weeks and 3, 6, and 12 months postinjury was the primary outcome. The possible score range of the GOSE score is 1 (dead) to 8 (upper good recovery), with a score less than 8 indicating some degree of functional impairment.Of the 1453 participants, 953 (65.6%) were men; mean (SD) age was 40.9 (17.1) years in the mTBI group and 40.9 (15.4) years in the OTC group. Most participants (mTBI, 87%; OTC, 93%) reported functional limitations (GOSE <8) at 2 weeks postinjury. At 12 months, the percentage of mTBI participants reporting functional limitations was 53% (95% CI, 49%-56%) vs 38% (95% CI, 30%-45%) for OTCs. A higher percentage of CT+ patients reported impairment (61%) compared with the mTBI CT- group (49%; relative risk [RR], 1.24; 95% CI, 1.08-1.43) and a higher percentage in the mTBI CT-group compared with the OTC group (RR, 1.28; 95% CI, 1.02-1.60).Most patients with mTBI presenting to US level I trauma centers report persistent, injury-related life difficulties at 1 year postinjury, suggesting the need for more systematic follow-up of patients with mTBI to provide treatments and reduce the risk of chronic problems after mTBI.

A head computed tomography (CT) with positive results for acute intracranial hemorrhage is the gold-standard diagnostic biomarker for acute traumatic brain injury (TBI). In moderate to severe TBI (Glasgow Coma Scale [GCS] scores 3-12), some CT features have been shown to be associated with outcomes. In mild TBI (mTBI; GCS scores 13-15), distribution and co-occurrence of pathological CT features and their prognostic importance are not well understood.To identify pathological CT features associated with adverse outcomes after mTBI.The longitudinal, observational Transforming Research and Clinical Knowledge in Traumatic Brain Injury (TRACK-TBI) study enrolled patients with TBI, including those 17 years and older with GCS scores of 13 to 15 who presented to emergency departments at 18 US level 1 trauma centers between February 26, 2014, and August 8, 2018, and underwent head CT imaging within 24 hours of TBI. Evaluations of CT imaging used TBI Common Data Elements. Glasgow Outcome Scale-Extended (GOSE) scores were assessed at 2 weeks and 3, 6, and 12 months postinjury. External validation of results was performed via the Collaborative European NeuroTrauma Effectiveness Research in Traumatic Brain Injury (CENTER-TBI) study. Data analyses were completed from February 2020 to February 2021.Acute nonpenetrating head trauma.Frequency, co-occurrence, and clustering of CT features; incomplete recovery (GOSE scores <8 vs 8); and an unfavorable outcome (GOSE scores <5 vs ≥5) at 2 weeks and 3, 6, and 12 months.In 1935 patients with mTBI (mean [SD] age, 41.5 [17.6] years; 1286 men [66.5%]) in the TRACK-TBI cohort and 2594 patients with mTBI (mean [SD] age, 51.8 [20.3] years; 1658 men [63.9%]) in an external validation cohort, hierarchical cluster analysis identified 3 major clusters of CT features: contusion, subarachnoid hemorrhage, and/or subdural hematoma; intraventricular and/or petechial hemorrhage; and epidural hematoma. Contusion, subarachnoid hemorrhage, and/or subdural hematoma features were associated with incomplete recovery (odds ratios [ORs] for GOSE scores <8 at 1 year: TRACK-TBI, 1.80 [95% CI, 1.39-2.33]; CENTER-TBI, 2.73 [95% CI, 2.18-3.41]) and greater degrees of unfavorable outcomes (ORs for GOSE scores <5 at 1 year: TRACK-TBI, 3.23 [95% CI, 1.59-6.58]; CENTER-TBI, 1.68 [95% CI, 1.13-2.49]) out to 12 months after injury, but epidural hematoma was not. Intraventricular and/or petechial hemorrhage was associated with greater degrees of unfavorable outcomes up to 12 months after injury (eg, OR for GOSE scores <5 at 1 year in TRACK-TBI: 3.47 [95% CI, 1.66-7.26]). Some CT features were more strongly associated with outcomes than previously validated variables (eg, ORs for GOSE scores <5 at 1 year in TRACK-TBI: neuropsychiatric history, 1.43 [95% CI .98-2.10] vs contusion, subarachnoid hemorrhage, and/or subdural hematoma, 3.23 [95% CI 1.59-6.58]). Findings were externally validated in 2594 patients with mTBI enrolled in the CENTER-TBI study.In this study, pathological CT features carried different prognostic implications after mTBI to 1 year postinjury. Some patterns of injury were associated with worse outcomes than others. These results support that patients with mTBI and these CT features need TBI-specific education and systematic follow-up.

Consciousness is comprised of arousal (i.e., wakefulness) and awareness. Substantial progress has been made in mapping the cortical networks that modulate awareness in the human brain, but knowledge about the subcortical networks that sustain arousal is lacking. We integrated data from ex vivo diffusion MRI, immunohistochemistry, and in vivo 7 Tesla functional MRI to map the connectivity of a subcortical arousal network that we postulate sustains wakefulness in the resting, conscious human brain, analogous to the cortical default mode network (DMN) that is believed to sustain self-awareness. We identified nodes of the proposed default ascending arousal network (dAAN) in the brainstem, hypothalamus, thalamus, and basal forebrain by correlating ex vivo diffusion MRI with immunohistochemistry in three human brain specimens from neurologically normal individuals scanned at 600-750 μm resolution. We performed deterministic and probabilistic tractography analyses of the diffusion MRI data to map dAAN intra-network connections and dAAN-DMN internetwork connections. Using a newly developed network-based autopsy of the human brain that integrates ex vivo MRI and histopathology, we identified projection, association, and commissural pathways linking dAAN nodes with one another and with cortical DMN nodes, providing a structural architecture for the integration of arousal and awareness in human consciousness. We release the ex vivo diffusion MRI data, corresponding immunohistochemistry data, network-based autopsy methods, and a new brainstem dAAN atlas to support efforts to map the connectivity of human consciousness.

BackgroundPatients with brain injury who are unresponsive to commands may perform cognitive tasks that are detected on functional magnetic resonance imaging (fMRI) and electroencephalography (EEG). This phenomenon, known as cognitive motor dissociation, has not been systematically studied in a large cohort of persons with disorders of consciousness.MethodsIn this prospective cohort study conducted at six international centers, we collected clinical, behavioral, and task-based fMRI and EEG data from a convenience sample of 353 adults with disorders of consciousness. We assessed the response to commands on task-based fMRI or EEG in participants without an observable response to verbal commands (i.e., those with a behavioral diagnosis of coma, vegetative state, or minimally conscious state–minus) and in participants with an observable response to verbal commands. The presence or absence of an observable response to commands was assessed with the use of the Coma Recovery Scale–Revised (CRS-R).ResultsData from fMRI only or EEG only were available for 65% of the participants, and data from both fMRI and EEG were available for 35%. The median age of the participants was 37.9 years, the median time between brain injury and assessment with the CRS-R was 7.9 months (25% of the participants were assessed with the CRS-R within 28 days after injury), and brain trauma was an etiologic factor in 50%. We detected cognitive motor dissociation in 60 of the 241 participants (25%) without an observable response to commands, of whom 11 had been assessed with the use of fMRI only, 13 with the use of EEG only, and 36 with the use of both techniques. Cognitive motor dissociation was associated with younger age, longer time since injury, and brain trauma as an etiologic factor. In contrast, responses on task-based fMRI or EEG occurred in 43 of 112 participants (38%) with an observable response to verbal commands.ConclusionsApproximately one in four participants without an observable response to commands performed a cognitive task on fMRI or EEG as compared with one in three participants with an observable response to commands. (Funded by the James S. McDonnell Foundation and others.)