På 1980-tallet fantes det i Sverige store motsetninger angående hjernedødsbegrepet og organdonasjon. Innenfor Thoraxkliniken ble det reist kritikk mot Semb og etikken ved hjertetransplantasjoner og bruken av det kunstige hjertet. Under trussel om oppsigelser fra flere narkoseleger, forsøkte sykehusledelsen i januar 1987 å avskjede Semb som klinikksjef. Semb brakte saken inn for landstinget, som i november 1987 opphevet avskjedsvedtaket og tilkjente ham skadeserstatning. Samtidig fikk han full oppreisning fra Socialstyrelsen, Karolinska Institutet og Karolinska Institutets etiske komité. Hjernedødsbegrepet ble siden innført i svensk lov ved nyttår 1988. Semb fortsatte som professor og overlege ved Karolinska Institutet, men sa opp sin stilling som klinikksjef ved Thoraxkliniken. Kirurgisk arbeidet han deretter mest internasjonalt, særlig i Milwaukee, USA, som gjesteprofessor og hjertekirurg ved Medical College of Wisconsin og Milwaukee Heart Associates, et internasjonalt referansesenter for hjerte- og karsykdommer som er vanskelige å behandle.