Introdução: Atualmente, o traumatismo cranioencefálico (TCE) é um problema de saúde pública mundial devido à sua alta prevalência, morbidade e mortalidade. Os mecanismos envolvidos no trauma são complexos e diferentes tipos de lesões podem estar presentes, dentre elas a lesão axonial difusa (LAD). Sabe-se que a LAD é altamente prevalente em vítimas de trauma moderado e grave, sendo caracterizada por diferentes processos fisiopatológicos complexos e prolongados que determinam um processo neurodegenerativo encefálico. Objetivo: Avaliar longitudinalmente com imagens de tensor de difusão (DTI) a integridade da substância branca cerebral de pacientes com LAD moderada e severa em três momentos após o trauma e comparativamente com indivíduos controles normais. Além disso, verificar se há correlação entre os parâmetros quantitativos de DTI e dados dos exames neuropsicológicos dos pacientes. Métodos: Foram selecionadas 20 vítimas de TCE moderado e grave e 20 controles, pareados para idade e sexo. Foi realizado exame de RM em três diferentes tempos: 2 meses (tempo 1), 6 meses (tempo 2) e 12 meses (tempo 3) do TCE. No grupo controle, o exame de RM foi realizado em um único momento. Utilizamos métodos de análise de tratografia para a avaliação do fascículo longitudinal superior e do corpo caloso, bem como a técnica de análise voxel a voxel para a avaliação do encéfalo total para extrair os parâmetros quantitativos de DTI. Além disso, diferentes domínios cognitivos foram avaliados, bem como análise do desfecho clínico dos pacientes. Testes de correlação foram feitos usando os parâmetros de DTI com os domínios cognitivos examinados. Foram considerados positivos os resultados com p < 0,05. Resultados: O grupo de pacientes apresentou em todos os segmentos estudados valores médios de FA menores e valores médios de DM maiores em relação ao grupo controle. A análise baseada em voxel indicou mudanças significativas ao longo do tempo nos parâmetros de DTI no grupo dos pacientes. Foram observadas melhora na atenção e memória dos pacientes. Identificamos diferentes correlações entre os parâmetros de DTI e as diferentes funções cognitivas ao longo do tempo. Discussão e conclusões: Observamos alterações quantitativas nos valores de DTI nos tratos estudados. A FA está relacionada com a integridade axonial e valores reduzidos estão presentes em estados de perda da coesão da substância branca. Além disso, altos valores de DM podem estar relacionados com a perda da organização tecidual microestrutural. A diversidade dos achados de correlação dos índices cognitivos avaliados e as respectivas áreas estudadas demonstram quão heterogêneas e extensas são as alterações microestruturais no grupo dos pacientes estudados. A mudança destas relações ao longo do tempo confirma o caráter dinâmico e prolongado dos mecanismos biológicos envolvidos na LAD. Os resultados deste estudo demonstram que mesmo após 12 meses do evento traumático, há alterações microestruturais na substância branca e estas são detectáveis por DTI. Acreditamos que, no futuro, os parâmetros quantitativos de DTI poderão ser úteis como biomarcadores na estimativa da gravidade de lesão e guiar processos de reabilitação

Introduction: Currently, traumatic brain injury (TBI) is a worldwide public health problem due to its high prevalence, morbidity, and mortality. The mechanisms involved in trauma are complex, and different types of injuries may be present, including diffuse axonal injury (DAI). DAI is highly prevalent in victims of moderate and severe trauma, being responsible for most individuals who are in a vegetative state or with severe loss of ability after injury. It involves different and prolonged pathophysiological processes which lead to neurodegeneration. Objective: To evaluate longitudinally using diffusion tensor imaging (DTI) the integrity of the cerebral white matter in patients with moderate and severe DAI at three moments after trauma, and in comparison with healthy control subjects. In addition, we aimed to test correlations between the DTI parameters and patients' neuropsychological data. Methods: Twenty victims of moderate and severe TBI and 20 controls, matched for age and sex, were selected. MRI exam was performed at three different times: 2 months (time 1), 6 months (time 2) and 12 months (time 3) of the TBI. In the control group, the MR examination was performed in a single moment. We evaluated the superior longitudinal fascicle and the corpus callosum with tractography analysis, as well as the the whole brain with voxelwise analysis to extract DTI quantitative parameters. In addition, different cognitive domains were tested, and patients' clinical outcome was assessed one year after trauma. Correlation tests were performed using the DTI parameters with the cognitive domains examined. Results with p < 0.05 were considered significant. Results: The patients group had lower mean FA values and higher mean MD values in all sites when compared to the control group. Voxelwise analysis indicated significant changes over time in DTI parameters in the patients group. We observed improvements in patients' attention and memory. We identified different correlations between the DTI parameters and the different cognitive functions over time. Discussion and Conclusions: We observed quantitative changes in the DTI values in the studied segments. FA is related to axonal integrity and reduced values are present in states of loss of white matter cohesion. Moreover, high MD values may be related to the loss of the microstructural organization of neuronal tissues. The various correlations between cognitive indexes and DTI parameters in different brain areas demonstrate how heterogeneous and extensive the microstructural changes are present in trauma victims. Changes in the correlations over time confirms the dynamic and prolonged nature of the biological mechanisms involved in DAI. The results of this study demonstrate that even after 12 months of the traumatic event, there are microstructural changes in the white matter, and these are detectable by DTI. We believe that, in the future, the quantitative parameters of DTI may be useful as biomarkers in estimating the severity of the injury and guiding rehabilitation process