Então o processo narrado por você também não aconteceria, o cérebro não liberaria as tais substâncias, pois do contrário, teria feito o mesmo com Kakashi, que era "curado" a cada sessão de golpes.
Aí é que está a diferença, a Tsunade se curava "a cada novo golpe de forma instantânea", enquanto o Kakashi (como vocês mesmo disse) sofria uma série de golpes durante suas sessões de tortura, e mais tarde (considerando apenas a noção de tempo dentro do Genjutsu) ele era reiniciado em uma nova sessão de tortura. Mas ele acaba sofrendo com os golpes que havia recebido por um período de tempo, enquanto a Sannin não precisava se preocupar com isso, pois ela se curava logo após ser ferida.
Mas voltando ao foco do tópico, acredito que ela retornaria do Tsukuyomi com os mesmo danos do Kakashi, pois a mente dela funciona da mesma forma. Se ela fosse pega no Tsukuyomi com o Byagugou ativo seria diferente, pois como o mangá nos mostra, o Kakashi despertou do "coma" pouco tempo depois da Tsunade usar um iryo-ninjutsu para curar a mente dele, e tendo o jutsu milagroso de curas em modo ativo, ela poderia se auto-curar dos danos mentais recebidos (tendo em vista que a cura por Byakugou é automática).