Current contribution of diffusion tensor imaging in the evaluation of diffuse axonal injury / Contribuição atual da imagem por tensor de difusão na avaliação da lesão axonal difusa

ABSTRACT Traumatic brain injury (TBI) is the number one cause of death and morbidity among young adults. Moreover, survivors are frequently left with functional disabilities during the most productive years of their lives. One main aspect of TBI pathology is diffuse axonal injury, which is increasingly recognized due to its presence in 40% to 50% of all cases that require hospital admission. Diffuse axonal injury is defined as widespread axonal damage and is characterized by complete axotomy and secondary reactions due to overall axonopathy. These changes can be seen in neuroimaging studies as hemorrhagic focal areas and diffuse edema. However, the diffuse axonal injury findings are frequently under-recognized in conventional neuroimaging studies. In such scenarios, diffuse tensor imaging (DTI) plays an important role because it provides further information on white matter integrity that is not obtained with standard magnetic resonance imaging sequences. Extensive reviews concerning the physics of DTI and its use in the context of TBI patients have been published, but these issues are still hazy for many allied-health professionals. Herein, we aim to review the current contribution of diverse state-of-the-art DTI analytical methods to the understanding of diffuse axonal injury pathophysiology and prognosis, to serve as a quick reference for those interested in planning new studies and who are involved in the care of TBI victims. For this purpose, a comprehensive search in Pubmed was performed using the following keywords: "traumatic brain injury", "diffuse axonal injury", and "diffusion tensor imaging".

RESUMO O traumatismo cranioencefálico (TCE) é a principal causa de morbimortalidade entre adultos jovens. Aqueles que sobrevivem são frequentemente deixados com sequelas funcionais nos anos mais produtivos de suas vidas. O principal aspecto fisiopatológico do TCE é a lesão axonial difusa (LAD), cada vez mais destacada pois está presente em 40 a 50% dos casos que necessitam de internação hospitalar. LAD é definida como a injúria axonial extensa caracterizada pela axoniotomia completa assim como pelas reações secundárias a axoniopatia, que são demonstradas por métodos de neuroimagem como áreas de edema e micro-hemorragia. Entretanto, os achados da LAD são frequentemente subestimados em estudos de neuroimagem convencional. É neste contexto que imagens por tensor de difusão (DTI) ganharam ênfase, já que permitem obter informações sobre a integridade da substância branca que não eram obtidas por sequências convencionais de ressonância magnética (RM). Existem artigos extensos sobre os fundamentos físicos e as aplicações de DTI em pacientes vítimas de TCE, no entanto, estes assuntos permanecem ainda nebulosos a alguns profissionais da área de saúde. Deste modo, propomos uma revisão didática sobre a contribuição do estado da arte de diferentes métodos analíticos de DTI no entendimento do processo da fisiopatologia e prognóstico da LAD, servindo assim como uma ferramenta acessível para aqueles interessados em planejamento de novos estudos e aqueles envolvidos no tratamento de vítimas de TCE. Uma pesquisa abrangente foi realizada no Pubmed com as seguintes palavras-chave: "traumatismo cranioencefálico", "lesão axonial difusa", "imagem por tensor de difusão".

Comparative analysis of the electroencephalogram in patients with Alzheimer's disease, diffuse axonal injury patients and healthy controls using LORETA analysis / Análise comparativa do eletroencefalograma em pacientes com doença de alzheimer, lesão axonal difusa e controles saudáveis: e análise loreta

ABSTRACT Alzheimer's disease (AD) is a dementia that affects a large contingent of the elderly population characterized by the presence of neurofibrillary tangles and senile plaques. Traumatic brain injury (TBI) is a non-degenerative injury caused by an external mechanical force. One of the main causes of TBI is diffuse axonal injury (DAI), promoted by acceleration-deceleration mechanisms. Objective: To understand the electroencephalographic differences in functional mechanisms between AD and DAI groups. Methods: The study included 20 subjects with AD, 19 with DAI and 17 healthy adults submitted to high resolution EEG with 128 channels. Cortical sources of EEG rhythms were estimated by exact low-resolution electromagnetic tomography (eLORETA) analysis. Results: The eLORETA analysis showed that, in comparison to the control (CTL) group, the AD group had increased theta activity in the parietal and frontal lobes and decreased alpha 2 activity in the parietal, frontal, limbic and occipital lobes. In comparison to the CTL group, the DAI group had increased theta activity in the limbic, occipital sublobar and temporal areas. Conclusion: The results suggest that individuals with AD and DAI have impairment of electrical activity in areas important for memory and learning.

RESUMO A dooença de Alzheimer (DA) é uma demência que acomete uma grande parcela da população idosa e caracteriza-se pela presença de emaranhados neurofibrilares e placas senis. O traumatismo cranioencefálico (TCE) é uma lesão não degenerativa causada por uma força mecânica externa. Uma das principais causas de TCE é a lesão axonal difusa (LAD), causada por mecanismos de aceleração-desaceleração. Objetivo: Entender as diferenças dos mecanismos funcionais entre os grupos - DA e LAD do ponto de vista eletroencefalográfico. Métodos: Participaram deste estudo 56 indivíduos adultos. Destes, 20 com DA, 19 com LAD e 17 adultos saudáveis submetidos ao EEG de alta resolução com 128 canais. As fontes corticais dos ritmos do EEG foram estimadas pela análise por tomografia eletromagnética exata de baixa resolução (eLORETA). Resultados: A análise por eLORETA mostrou que, em comparação ao grupo controle (CTL), o grupo DA apresentou aumento da atividade teta nos lobos parietal e frontal e diminuição da atividade alfa 2 nos lobos parietal, frontal, límbico e occipital. Em comparação ao grupo CTL, o grupo LAD apresentou aumento da atividade teta nas áreas límbica, occipital sub-lobar e temporal. Conclusão: Os resultados sugerem que os indivíduos com DA e com LAD apresentam comprometimento da atividade elétrica em áreas importantes para a memória e aprendizagem.

Mudanças comportamentais das vítimas de lesão axonal difusa após trauma / Behavior change of diffuse axonal injury victims after trauma

Introdução: Entre as lesões traumáticas, a lesão axonal difusa (LAD) tem sido apontada como a que ocasiona os piores desfechos. Destacam-se entre as consequências dessa lesão as mudanças comportamentais das vítimas que frequentemente rompem o equilibrio em sua vida social e de seus familiares. Logo, conhecer as mudanças de comportamento dessas vítimas e os fatores relacionados foi relevante para contribuir para uma reabilitação adequada que facilitasse a reintegração das vítimas de LAD à sociedade, além de fundamentar uma melhor assistència aos familiares. Objetivos: Descrever as mudanças comportamentais das vitimas após LAD segundo informações de familiares, nos periodos de 3, 6 e 12 meses após o trauma, e identificar fatores associados a essas mudanças e a sua evolução. Método: Foram incluidas no estudo vítimas de LAD de 18 a 60 anos de idade, atendidas em hospital referência para lesões traumáticas na cidade de São Paulo e incluidas em serviço ambulatorial específico para seu tratamento. Foi realizado um estudo de coorte prospectivo com três abordagens às vítimas e familiares: 3, 6 e 12 meses após LAD. Para avaliar as mudanças comportamentais foi aplicado um questionário elaborado para identificar tais mudanças segundo percepção de familiares. A diferença da pontuação na Escala Likert desse questionário, antes e após o trauma, permitiu identificar as mudanças comportamentais das vítimas. Foi aplicado o modelo de efeitos mistos para identificar as mudanças comportamentais significativas e o efeito do tempo na sua evolução. Esse modelo também foi utilizado para verificar associações entre variáveis sociodemográficas, gravidade da LAD e mudanças comportamentais. Resultados: Mudanças comportamentais desfavoráveis foram observadas na grande maioria dos participantes deste estudo (81,2% a 91,6%). Alterações favoráveis foram menos frequentes, apontadas em torno de 50% dos casos. Predominaram entre os comportamentos com mudanças desfavoráveis a irritabilidade, o esquecimento e a dependência, presentes em 54,6% dos casos, seguidos pela ansiedade (45,8%), depressão (39.6%) e oscilação de humor (31,2%). Quanto às mudanças favoráveis, foram mais frequentes a impulsividade (18,7%), a irritabilidade (16,7%), a oscilação de humor (16.7%) e o temperamento explosivo (14,6%). Entre antes e após o trauma, houve diferença estatisticamente significativa (p<0,05) para ansiedade, dependência, depressão, irritabilidade, esquecimento e oscilação de humor. Para esses comportamentos, as médias da intensidade das alterações foram sempre negativas, evidenciando a tendência de mudança desfavorável após LAD. A análise da evolução desses comportamentos mostrou que as mudanças observadas após a lesão mantiveram-se na mesma intensidade até 12 meses após trauma. Na análise de fatores associados, observou-se relação entre depressão e renda per capita familiar mensal, bem como entre idade e irritabilidade. A gravidade da LAD se associou com dependência e com a evolução da ansiedade entre 3 e 12 meses após trauma. Conclusão: Mudanças comportamentais foram consequências muitíssimo frequentes para as vítimas de LAD e não foi notada melhora dessas alterações até 12 meses após lesão. A irritabilidade, o esquecimento e a dependência foram comportamentos alterados na maioria dos casos, gerando impacto negativo sobre a participação dos individuos na comunidade. A renda per capita familiar mensal, a idade e gravidade da LAD tiveram relação com as alterações comportamentais.

Introduction: Among traumatic injuries, diffuse axonal injury (DAI) has been reported as the one that causes the worst outcomes. Behavioral changes are consequences of this injury that frequently break the balance between victims' social life and their families. Thus, learning about behavioral changes of these victims and the related factors was relevant to contribute to a suitable rehabilitation that facilitates the reintegration of the victims of DAI in the society besides providing a better assistance to relatives. Objectives: Describe behavioral changes of DAI victims according to relatives information in the periods of 3, 6 and 12 months after trauma and identify associated factors to these changes and its course. Method: The study included victims of DAI, aged between 18 and 60 years old, assisted in a referral hospital for traumatic injuries in Sao Paulo and included in specific ambulatory service for treatment. A prospective cohort study of three assessments was carried out with victims and relatives: 3, 6 and 12 months after DAI. To evaluate behavioral changes, a questionnaire was designed as per identify such changes according to the perception of family members. The difference in the Likert Scale Score based on this questionnaire, before and after trauma, lead to identify behavioral changes of the victims. The mixed effects model was used to identify significant behavioral changes and the effect of time on the evaluation. This model was also used to verify associations with sociodemographic variables, severity of DAI and behavior changes. Results: Unfavourable behavioral changes were observed in the majority of the participants of this study (81.2% to 91.6%) . Favourable changes were less frequent, indicated in around 50% of the cases. Irritability, memory deficits and dependence were prevalent among the behaviours with unfavourable changes in 54.6% of the cases, followed by anxiety (45.8%), depression (39.6%) and liability of mood (31.2%). When it comes to favourable changes, impulsivity (18.7%), irritability (16.7%), liability of mood (16.7%) and explosive temperament (14.6%) were more frequent. Comparing before and after trauma, there was significant statistical difference (p<0,05) in anxiety, dependence, depression, irritability, memory deficits and liability of mood. Regarding these behaviours the alterations in intensity means were always negative, demonstrating the tendency of unfavourable changes after DAI. The analysis of the evolution of these behaviours showed that the changes observed after injury remained at the same intensity up to 12 months post trauma. In the analysis of the associated factors, there was relationship between depression and monthly family per capita income, age and irritability, and the severity of DAI was associated to dependence and anxiety evolution between 3 and 12 months after trauma. Conclusion: Behavioral changes were frequent consequences for DAI victims and no improvement of these alterations was noticed until 12 months after injury. Irritability, memory deficits and dependence were changed behaviours in most cases, generating a negative impact on the participation of individuals in the community. Monthly per capita family income, age and severity of DAI were related to behavioral changes.

Uso de morfina peridural em pacientes com disautonomia após traumatismo craniencefálico / Use of peridural morphine in patients with posttraumatic autonomic disturbances

Introdução: A disautonomia ou hiperatividade simpática paroxística (HSP) pode ocorrer em até um terço dos pacientes vítimas de trauma de crânio grave, entretanto ainda é uma entidade sem tratamento estabelecido. O uso de morfina intravenosa é descrito para o tratamento da HSP, sendo observada melhora principalmente na diminuição das frequências respiratória e cardíaca. Partindo desses preceitos, este estudo analisa os efeitos da morfina peridural nos pacientes com HSP. Pacientes e métodos: Foram avaliados três pacientes (dois masculino e um feminino), com idade média de 20,6 anos, vítimas de trauma de crânio grave, que apresentaram durante a evolução quadro clínico sugestivo de disautonomia. Os dados coletados incluíram detalhes do trauma, parâmetros fisiológicos, medicações utilizadas e evolução dos sintomas. Nesses pacientes, foi realizada infusão de morfina 4-6 mg/d no espaço peridural, em nível torácico, com média de 25,6 dias. Resultados: Dois pacientes tinham sinais radiológicos de lesão axonal difusa e um paciente tinha um volumoso hematoma extradural que foi operado. Os principais sintomas encontrados nos três pacientes foram sudorese, taquicardia, hipertermia e posturas distônicas. Em dois pacientes a hipertonia era global e em um paciente a postura distônica predominava no hemicorpo esquerdo. Após a passagem do cateter epidural com infusão de morfina, foi observada, já na primeira semana, melhora dos sintomas da hiperatividade simpática e da hipertonia nos grupos musculares envolvidos. Conclusão: O uso de morfina peridural pode ser uma alternativa de tratamento nos pacientes com HSP refratários ao tratamento clínico.

Introduction: The dysautonomia sympathetic hyperactivity or sympathetic storm syndrome (SSS) can occur in one third of patients with severe brain trauma, however, is still an entity without established treatment. The use of intravenous morphine is described for the treatment of SSS, and noted improvement mainly to lower frequencies of breathing and heartbeat. In this study we examine the effects of epidural morphine in patients with SSS. Patients and methods: We evaluated 3 patients (2 male, 1 female), with an average age of 20.6 years, victims of severe head trauma that presented SSS in hospital stay. The data collected included details of trauma, of physiology, medications used and symptoms. In these patients, infusion of morphine was realized 4 to 6 mg/d in the epidural space in the dorsal level with an average of 25.6 days. Results: Two patients had tomographic signs of diffuse axonal injury and one patient had a large acute epidural hematoma underwent to surgery. The main symptoms found in three patients, were dysautonomia, sweating, tachycardia, hyperthermia and postures distonics. In two patients, the stiffness was comprehensive and in one patient in the distonic posture in left side. After the procedure of the epidural catheter implant with infusion of morphine was found in the first week an improvement of symptoms of hyperactivity sympathetic. Conclusion: The use of epidural morphine can be an alternative treatment for sympathetic hyperactivity in patients with SSS.

Condutas no paciente com trauma cranioencefálico: [revisão] / Managements in patients with traumatic brain injury: [review]

JUSTIFICATIVA E OBJETIVOS: Definir e atualizar protocolos de atendimento a vítimas de trauma cranioencefálico (TCE) na emergência médica, visando o diagnóstico e tratamento precoce.Há aumento do interesse em se definir protocolos e condutas de atendimento para vítimas de TCE, visando não somente ocontrole e estabilização da pressão intracraniana (PIC) e da pressão de perfusão cerebral (PPC), mas também de todos os outros parâmetros de suporte hemodinâmico adequado ao paciente com TCE, visando a redução de complicações pós-trauma e na taxa demortalidade. CONTEÚDO: O TCE tem grande impacto na saúde da população em geral, tendo notória importância tanto na morbidade quanto na mortalidade no trauma, representando aproximadamente 15% a 20% das mortes em pessoas com idade entre 5 e 35 anos e é responsável por 1% de todas as mortes em adultos. Nos Estados Unidos são admitidos por ano, mais de 250 mil pacientes com traumatismo craniano, e a cada ano ocorre óbito de aproximadamente 60 mil pacientes decorrente deste tipo de trauma. Aproximadamente 60% dos pacientes que sobrevivem a traumas cranianos têm sequelas significativas como déficit motor e cognitivo, trazendo grande impacto socioeconômico e emocional aos pacientes e seus familiares. As opções terapêuticas disponíveis na maioria das vezes como a hipotermia, manutenção da glicemia, hiperventilação, quando empregadas de forma correta melhoram o prognóstico dos pacientes com TCE. Considerando os altos gastos em saúde e para a sociedade com sua alta mortalidade, é preciso cada vez mais investigar novas formas de tratamento e elaborar protocolos e revisões sobre TCE, visando condutas diretas e concisas no trauma cranioencefálico. CONCLUSÃO: O TCE é uma situação comum no cotidiano médico, sendo responsável por altas taxas de mortalidade e morbidade em todo o mundo...

BACKGROUND AND OBJECTIVES: Define and update treatment protocols for victims of traumatic brain injury (TBI) in medical emergencies, for the diagnosis and early treatment. There is an increased interest in defining protocols and practicesof care for victims of head trauma, aiming not only the controland stabilization of the intracranial pressure (ICP) and cerebral perfusion pressure (CPP), but also all other parameters appropriate hemodynamic support for patients with TBI, aimed at reducing complications after trauma and the mortality rate. CONTENTS: Traumatic brain injury (TBI) has great impact on population health in general, with notable importance in morbidity and in mortality in trauma, representing approximately 15% to 20% of deaths in people aged between 5 and 35 years and is responsible for 1% of all deaths in adults. In the United States are admitted per year, more than 250.000 patients withhead injury, and death occurs every year approximately 60.000 patients induced by this trauma. Approximately 60% of patients who survive head injuries have significant sequelae such as motorand cognitive deficits, bringing great socioeconomic and emotional impact on patients and their families. The therapeutic options available in most cases as hypothermia, maintaining glucose levels, hyperventilation, when used correctly improve the prognosis of patients with TBI. Considering the numerous health expenditures and to society with its high mortality, we must increasingly explore new ways of treatment and develop protocolsand reviews about TBI, direct and concise in order to conductthe head injury, minimizing the time spent on patient care. CONCLUSION: TBI is a common situation in daily practice, isresponsible for high rates of morbidity and mortality worldwide...