GCS-Pupils (GCS-P) Score

Klinischer Hintergrund

Die Glasgow Coma Scale (GCS) ist die am besten etablierte klinische Skala zur Graduierung des Bewusstseinszustands nach einem Schädel-Hirn-Trauma, hat aber einen bekannten Bodeneffekt bei 3 Punkten. Patientinnen und Patienten mit GCS 3 bilden eine heterogene Gruppe: Bei einem Teil ist die Hirnstammfunktion mit reaktiven Pupillen erhalten, andere haben eine beidseitige Areaktivität und sind dem Hirntod nahe. Die GCS allein kann diese nicht voneinander unterscheiden. Gleichzeitig ist die Pupillenreaktivität einer der stärksten einzelnen prognostischen Marker beim Schädel-Hirn-Trauma, mit Informationen, die teilweise unabhängig vom Bewusstseinsgrad sind.

Der GCS-Pupils (GCS-P) wurde entwickelt, um diese beiden Dimensionen in einem einzigen ordinalen Index zusammenzuführen, ohne auf multivariate Modelle zurückgreifen zu müssen, die Computerunterstützung erfordern. Ziel war es sowohl, die Skala nach unten zu erweitern, sodass sich auch die schwersten Verletzungen differenzieren lassen, als auch ein Kommunikationsinstrument bereitzustellen, das bei der Übergabe leichter zu berichten ist als getrennte Werte für GCS und Pupillen [1].

Berechnung des GCS-Pupils

Der GCS-P wird als der übliche GCS-Wert (Summe aus Augenöffnen, verbaler Antwort und motorischer Antwort, Bereich 3 bis 15) minus einem Pupillenreaktivitäts-Score (PRS) berechnet:

$$\text{GCS-P} = (E + V + M) - \text{PRS}$$

wobei der PRS wie folgt definiert ist:

$$\text{PRS} = \begin{cases} 0 & \text{wenn beide Pupillen auf Licht reagieren} \ 1 & \text{wenn eine Pupille nicht reagiert} \ 2 & \text{wenn keine der Pupillen reagiert} \end{cases}$$

Der theoretische Bereich beträgt somit 1 bis 15. Eine Patientin oder ein Patient mit GCS 3 und beidseitiger Areaktivität erhält GCS-P 1, während jemand mit GCS 15 und reaktiven Pupillen GCS-P 15 erhält.

Die Ableitungskohorte bestand aus gepoolten Daten auf Patientenebene aus zwei großen Datenbanken: CRASH (Corticosteroid Randomisation After Significant Head Injury, n = 9.045) und IMPACT (International Mission for Prognosis and Clinical Trials in TBI, n = 6.855), insgesamt etwa 15.900 Erwachsene mit Schädel-Hirn-Trauma [1]. Zielgrößen waren die Mortalität und das ungünstige Outcome (Glasgow Outcome Scale 1 bis 3) nach 6 Monaten. Die Autoren verglichen mehrere Möglichkeiten, GCS und Pupillenreaktivität zu kombinieren, vom einfachen arithmetischen GCS-P bis zu Modellen, in denen jeder Faktor als eigene kategoriale Variable behandelt wurde. Der einfache GCS-P erreichte hinsichtlich der erklärten Varianz (Nagelkerkes R²) ein Niveau, das mit den komplexeren Methoden vergleichbar war [1]. In einer Folgestudie wurden grafische Wahrscheinlichkeitsdiagramme entwickelt, die den GCS-P mit Alter und CT-Befunden kombinieren und die erklärte Varianz weiter erhöhten [2].

Interpretation in der Praxis

Der GCS-P ist ein ordinales Maß, bei dem niedrigere Werte eine schwerere Hirnschädigung anzeigen. Anders als bei der GCS, bei der 3 Punkte einen Boden darstellen, kann der GCS-P drei Stufen extremer Schwere differenzieren:

Die wichtigste Anwendung betrifft gerade die niedrigsten Werte. In der Ableitungskohorte stieg die Mortalität von 51 Prozent bei GCS 3 (mit reaktiven Pupillen, GCS-P 3) auf 74 Prozent bei GCS-P 1, und der Anteil ungünstiger Outcomes von 70 auf 90 Prozent [1]. Eine brasilianische Validierungskohorte fand bei GCS-P 1 eine Mortalität von 86 Prozent [3]. Der GCS-P löst außerdem ein für die GCS allein beobachtetes Paradoxon auf: dass GCS 4 gelegentlich mit einem schlechteren Outcome assoziiert ist als GCS 3, ein Artefakt, das verschwindet, wenn der Pupillenstatus berücksichtigt wird [1, 3].

Eine weitere praktische Anwendung ist die Übergabe. Die Angabe eines einzigen Wertes, etwa "GCS-P 5", vermittelt Bewusstseinsgrad und Hirnstammbeteiligung kompakter als die Angabe "GCS 7, eine Pupille areaktiv".

Validierung und Leistungsfähigkeit

Seit 2018 sind mehrere externe Validierungsstudien publiziert worden. Eine brasilianische multizentrische Studie analysierte 1.066 Patientinnen und Patienten mit schwerem Schädel-Hirn-Trauma (GCS ≤ 8 bei Aufnahme oder Verschlechterung innerhalb von 48 Stunden), die aus fünf prospektiven Kohorten im Bundesstaat Santa Catarina rekrutiert wurden [3]. Die Population war jünger (mittleres Alter 35 Jahre) und stärker männlich geprägt (85 Prozent) als die Ableitungskohorte. Die Mortalität betrug 32,8 Prozent und war mit 33,9 Prozent in IMPACT/CRASH vergleichbar. Die AUROC des GCS-P als Prädiktor der Krankenhausmortalität betrug 0,73 (95-%-KI 0,70 bis 0,77) und entsprach damit der für den GCS-P in den IMPACT/CRASH-Daten berichteten Genauigkeit [3]. Wurden klinische und radiologische Variablen (Alter, Glukose, Marshall-Klassifikation der CT, traumatische Subarachnoidalblutung) hinzugefügt, stieg die AUROC auf 0,80 (95-%-KI 0,77 bis 0,83) [3]. Die Kalibrierung wurde mit dem Hosmer-Lemeshow-Test beurteilt und zeigte eine gute Anpassung (p = 0,418) [3].

Eine prospektive multizentrische Studie aus Indien (COMA-Studie, 573 Patientinnen und Patienten auf der Intensivstation) fand für GCS und GCS-P hinsichtlich der Mortalität jeweils eine AUC von 0,81, also keine nennenswerte Verbesserung durch das Hinzufügen der Pupilleninformation zum arithmetischen Index [4]. Eine britische monozentrische Studie aus Manchester (358 erwachsene Patientinnen und Patienten) bestätigte, dass der GCS-P ein unabhängiger Prädiktor der 30-Tage-Mortalität ist, besonders ausgeprägt bei GCS-P ≤ 4, wo die Mortalität 52 Prozent betrug, fand aber nur einen begrenzten Wert für die Vorhersage anderer Outcomes wie des Entlassungsziels [5].

Eine Metaanalyse auf Grundlage der prospektiven Kohorten CENTER-TBI (n = 3.521) und TRACK-TBI (n = 1.439) quantifizierte den prognostischen Zugewinn genauer [6]. Wurde die Pupillenreaktivität als separate Variable zur GCS hinzugefügt, verbesserte sich R² um 6 Prozentpunkte für die Mortalität und um 2 Prozentpunkte für ein ungünstiges Outcome. Der GCS-P erfasste jedoch nur etwa die Hälfte dieser Verbesserung (3 bzw. 1 Prozentpunkt) [6]. Die Schlussfolgerung lautete, dass der GCS-P besser ist als die GCS allein, aber schlechter, als die Variablen getrennt zu halten, insbesondere für prognostische Modelle.

Einschränkungen

Die wichtigste Einschränkung ist struktureller Natur und wurde von der NINDS TBI Classification and Nomenclature Initiative 2024 hervorgehoben [7]. Die Arbeitsgruppe empfiehlt, die Pupillenreaktivität getrennt von der GCS zu dokumentieren und nicht in einen GCS-P-Score zu integrieren. Dafür werden drei Argumente angeführt: Erstens liefert der GCS-P weniger prognostische Information als GCS und Pupillenreaktivität als getrennte Variablen, weil die arithmetische Kombination etwa die Hälfte des Zugewinns verliert [6, 7]. Zweitens ist ein zusammenfassender GCS-P bei GCS ≥ 3 mehrdeutig: Bei einem GCS-P von 12 kann GCS 12 mit reaktiven Pupillen oder GCS 13 mit einer areaktiven Pupille zugrunde liegen, und diese beiden Szenarien haben unterschiedliche Prognosen und klinische Bedeutung [7]. Drittens kann die Pupillenreaktivität auch dann beurteilbar sein, wenn GCS-Komponenten fehlen, etwa bei intubierten Patientinnen und Patienten, wodurch der Zeitpunkt der Beurteilung für die beiden Komponenten uneinheitlich wird [7].

Ferner gilt der GCS-P nur für das traumatische Schädel-Hirn-Trauma. Er ist nicht validiert für nichttraumatisches Koma, toxische Zustände oder die postanästhesiologische Beurteilung. Die Pupillenreaktivität kann vorübergehend durch Sedierung, Muskelrelaxanzien, Opioide, lokale Orbitapathologie (Trauma von Auge oder Nerv) und präklinisch verabreichte Medikamente beeinflusst werden; die Beurteilung sollte daher, wenn klinisch möglich, vor solchen Interventionen erfolgen. Wo verfügbar, wird eine automatisierte Pupillometrie empfohlen, da die visuelle Beurteilung kleiner Pupillen schlecht reproduzierbar ist [7].

Schließlich ist der GCS-P ein Schweregradindex und kein Behandlungsalgorithmus. Ein niedriger Wert rechtfertigt eine umfassende Abklärung und Überwachung, sollte aber nicht allein die Grundlage für eine Entscheidung über die Beendigung lebenserhaltender Maßnahmen bilden. Ein Drittel der Patientinnen und Patienten mit GCS 3 bei Aufnahme kann unter fortgesetzter intensiver Therapie eine selbstständige Erholung erreichen, und die GCS bei Ankunft kann durch Alkohol, Drogen oder Hypoxie fälschlich niedrig sein [7].

Für die Dokumentation sollte die Lichtreaktion jeder Pupille einzeln beurteilt werden; Pupillenweite und Anisokorie sind davon getrennt zu erfassen.

Quellen

1. Brennan PM, Murray GD, Teasdale GM. Simplifying the use of prognostic information in traumatic brain injury. Part 1: The GCS-Pupils score: an extended index of clinical severity. J Neurosurg. 2018;128(6):1612-1620. PMID: 29631516
2. Murray GD, Brennan PM, Teasdale GM. Simplifying the use of prognostic information in traumatic brain injury. Part 2: Graphical presentation of probabilities. J Neurosurg. 2018;128(6):1621-1634. PMID: 29631517
3. Bertotti MM, Martins ET, Areas FZ et al. Glasgow coma scale pupil score (GCS-P) and the hospital mortality in severe traumatic brain injury: analysis of 1,066 Brazilian patients. Arq Neuropsiquiatr. 2023;81(5):452-459. PMID: 37257465
4. Mahajan C, Sengupta D, Kapoor I et al. Evaluation of the GCS-Pupils Score for PrOgnosis in trauMatic brAin injury: The COMA Study. Brain Inj. 2023;37(9):1041-1047. PMID: 37417549
5. Maye H, Waqar M, Colombo F et al. External validation of the GCS-Pupils Score as an outcome predictor after traumatic brain injury in adults: a single-center experience. Acta Neurochir (Wien). 2023;165(2):289-297. PMID: 36484865
6. Vreeburg RJG, van Leeuwen FD, Manley GT et al. Validation of the GCS-Pupil Scale in Traumatic Brain Injury: Incremental Prognostic Value of Pupillary Reactivity with GCS in the Prospective Observational Cohorts CENTER-TBI and TRACK-TBI. J Neurotrauma. 2025;42(9-10):798-813. PMID: 39686742
7. Menon DK, Silverberg ND, Ferguson AR et al. Clinical Assessment on Days 1-14 for the Characterization of Traumatic Brain Injury: Recommendations from the 2024 NINDS Traumatic Brain Injury Classification and Nomenclature Initiative Clinical/Symptoms Working Group. J Neurotrauma. 2025;42(13-14):1038-1055. PMID: 40393504