肉眼可见弥漫性点状出血灶及蛛网膜下腔出血；镜下见神经轴索损伤断裂，退缩呈球状。特征性病理改变是轴索广泛的损害，胼胝体局灶性出血和上脑干背外侧象限局灶性出血，即DAI的三联征。
Ⅰ级：光镜下可查见大脑胼胝体、脑干等部位白质有弥漫性轴索损伤；
Ⅱ级：除有镜下弥漫性轴索损伤外，伴有胼胝体局灶性损伤；
Ⅲ级：除有镜下弥漫性轴索损伤外，伴有胼胝体和脑干的局灶性损伤。
病情危重，昏迷时间长，伤残率及病死率高，占重型颅脑损伤的28%～42%，在死亡患者中占29%～43%，是导致颅脑损伤患者神经功能障碍、植物状态和死亡的主要原因，成为临床治疗的难点。DAI预后致死率及致残率均比较高，其影响因素主要有损伤部位、受伤程度、意识状态、脑萎缩等。
常用临床分型以伤情严重程度为标准：
①轻型：昏迷6~24h不伴有脑干征；
②中型：昏迷24h以上，不伴有持续脑干征，少数可伴有一过性去大脑强直或去皮层强直发作；
③重型：昏迷24h以上，伴有明显脑干受损征。
①主要的检查方法是MRI，但有时MRI平扫脑内未见明显异常信号时，DWI则可以清楚显示病变；
②CT对于急性期斑点状的出血比较敏感，MRI对于非急性期出血很敏感；
③对于颅脑闭合性损伤的患者，应该联合使用CT及MRI检查，DWI应作为常规检查项目。
脑中轴区或邻近区域以及中脑、丘脑、苍白球、胼胝体、穹窿、内囊等区域的点、灶状小血肿是弥漫性轴索损伤患者典型的影像学改变。
CT：
①双侧幕上半球多脑叶弥漫性脑水肿和脑肿胀，灰白质界限不清，表现为广泛低密度区，半卵圆中心、内囊、穹窿柱、前后联合结构不清，严重者脑干、胼胝体亦受累；
②脑室、脑池普遍受压而变小，脑池和脑沟界限模糊；
③大脑半球灰白质交界处、基底节区、胼胝体、脑干以及小脑可见单发或多发点状至15mm以下的小出血灶；
④少有中线移位或仅有轻度移位（5mm）；
⑤部分病例可见蛛网膜下腔出血、脑室内出血或薄层硬膜下出血；
⑥对于临床症状严重，而头颅CT未发现异常或改变轻者，要考虑到DAI的可能。
MRI：
①MRI检查对DAI的诊断敏感性明显优于CT，MRI能够显示更小和改变更轻微的病灶，特别是对胼胝体和颅后窝的观察更是CT所不能及；
②如病变为非出血性，T2WT表现为脑白质、灰白质交界处和胼胝体、脑干及小脑散在、分布不对称的点片状异常高信号，T1WI呈等或低信号；
③急性期出血病灶呈T2WI低信号，T1WI等或高信号，周围可见水肿信号；亚急性和慢性期出血的信号强度随时间而异；
④DWI对诊断超急性期及急性期脑DAI具有很高的敏感性，显示出血为低信号而水肿为高信号；
⑤SWI序列对微小出血有更高的检出能力，表现为边界清楚的不规则斑点状、线条状或团状低信号灶。
①有头部加速或减速外伤史；
②在受伤后即刻昏迷，并且昏迷的持续时间超过6h；
③患者经CT或MRI检查，确诊其大脑灰白质交界区、脑干、基底节等区域存在散在性出血灶或非出血性病灶；
④CT：20%～50%的患者在急性期可见异常，表现为斑点状的出血；
⑤MRI：T2WI表现为灰白质交界区、胼胝体等部位多灶性稍高信号，T1WI根据是否有出血及出血时间不同而表现不同，DWI表现为明显异常高信号。
①头部外伤史；
②伤后即刻昏迷且持续时间＞6h；
③CT或MRI检查可见大脑灰白质交界区、胼胝体、基底节、脑干或小脑散在性出血灶（直径20mm）或非出血灶（主要为小挫伤灶或脑水肿，可伴有局部梗死）；
④病情严重但颅内压不高或影像学检查未发现阳性征象；
⑤后期（数月或1年后）出现弥漫性脑萎缩，伴有较明显的神经功能障碍后遗症或持续性植物状态生存；
⑥尸体解剖可见弥漫性轴索损伤的病理征象。
女孩，8岁，车祸，DAI
双侧额颞叶皮质下高密度影，右侧脑室周围及左丘脑高密度影，额部头皮软组织肿胀
DWI可见双侧脑白质内多发斑片状高信号，而FLAIR、T2WI及GRE都未见显示。
男性，19岁，车祸伤致昏迷12小时，DAI合并蛛血
CT平扫显示双侧额叶、顶叶及左颞叶灰白质交界区及白质区见多发小点状、结节状高密度影，病灶无明显占位效应，周围未见水肿；纵裂池密度增高。
男性，44岁，车祸伤后持续性昏迷16小时，DAI
MRI平扫横断位T1WI、T2WI和FALIR显示双侧半卵圆中心多发点状、条片状长T1、长T2信号；SWI显示双侧半卵圆中心斑点状低信号。
车祸，DAI
头颅MRI平扫，胼胝体、两次大脑皮层下和脑室周围白质多发FLAIR高信号病变（A），DWI上呈高信号（B），T2WI上可见多个皮层下微出血灶（C）。
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