고압산소치료는 100% 농도의 산소를 고압환경에서 제공하는 것으로, 혈장내 용존 산소 농도를 증가시킴으로서 조직으로 산소공급을 높일 수 있어, 주로 일산화탄소 중독, 공기 색전증, 감압병에 적용되어왔다[8]. 돌발성 난청에서는 내이의 산소공급을 증가시켜 청각회복을 유도하는 목적으로 1970년대에 처음 시도되었으며, 이는 돌발성 난청의 병인론 중 혈관성 원인 및 내이의 저산소증에 기초한 것이다[8]. 내이는 혈관 분포가 제한적이고, 대체 혈류 또한 결여되어 있어 허혈에 특히 취약하다. 혈관 장애 및 연관된 와우의 허혈은 돌발성 난청의 잠재적 원인으로, 내이의 저산소증은 청각 손실의 최종 공통 경로의 일부로 생각된다. 따라서 혈액내 산소분압을 높여 고압의 산소를 내이에 전달하는 것이 유효한 치료가 될 수 있으며, 다수의 무작위 대조시험과 코크란 리뷰에서 어느 정도의 잠재적 이득을 나타냈다[9].

와우는 허혈에 취약하므로 혈액내 적절한 산소 수준이 중요한 기관이다. 하지만 측두골에 의해 싸여진 해부학적 구조상 와우로의 혈류 공급은 아주 제한적인데, 단일 말단 동맥인 미로 동맥(labyrinthine artery)을 통해 주로 혈류를 공급받고 있다. 와우 유모세포는 산소 소비량이 많고 저산소증에 취약한데, 돌발성 난청에서 고실계(scala tympani)와 코티기관이 존재하는 외림프액의 저산소증이 특징적인 소견 중 하나이다. 따라서 병인중 저산소증과 관련된 혈관 문제가 원인이 될 수 있다. 거대글로불린혈증이나 관상동맥 질환에서의 돌발성 난청과의 공통인자에 대해 연구가 되었다[8]. 또한 돌발성 난청 환자에서 전정의 외림프액에서 산소농도가 낮으며, 치료 실패 환자의 외림프의 산소농도의 평균값은 정상 내이의 30%에 불과하다[10]. 동물 실험에서 기니피그의 미로동맥을 압박한 와우 저산소 실험에서 5분 이내에서는 완전회복되었으나 저산소 기간이 길어질수록 손상 정도가 심해지고 비가 역적인 변화가 발생하였다[11].

1기압에서 대부분의 산소는 헤모글로빈과 결합한 상태이며(98%), 실질적으로 혈청에 용해된 산소는 100 mL당 0.3 mL 정도로 매우 적다. 100% 농도의 산소를 흡입하면 폐의 산소 분압이 증가하고, 용해에 의해 혈청 속 산소 농도가 높아진다. 고압의 산소공급은 혈청의 산화 능력을 증가시키는데, 예를 들면, 대기압하에서 100% 산소를 흡입하면 혈청 100 mL당 산소는 0.3 mL에서 1.5 mL로 증가하지만, 3기압에서는 6 mL까지 증가한다[8]. 1.4기압 이상의 고압환경에서 100% 산소를 흡입하면 모세혈관에서 주변 조직으로 산소 확산의 의미있는 증가가 일어나기 시작하는데, 3기압하에서는 모세혈관 동맥측에서 4배, 정맥측에서 2배의 산소 확산이 증가한다[8]. 고압산소치료 중 경피적 산소압 측정시 조직 산소 공급이 개선되며, 그 외 독성 가스 제거, 상처 치유 및 조직회복, 혈관신생의 촉진, tumor necrosis factor-α, interleukin-6, 10 같은 염증성 사이토카인 억제를 통한 염증감소, 호중구의 살균활성 증가, 줄기세포 모집 자극 등 다양한 생리적 효과를 가져온다[12].

유럽고압의학위원회의 2016년 가이드라인에 따르면 다중 챔버에서 고압산소치료의 일반적인 세션은 약 90분간 진행되며 세 가지 주요 단계로 구성된다[14]. 첫 번째 단계는 약 10분간 지속하며 2-2.5기압(수심 10-15 m에 해당)의 압력으로 공기를 압축하고 70분간 지속한다. 두 번째 단계에서 환자는 100% 산소를 20분간 마스크를 통한 흡입을 3회하며, 마스크를 벗은 상태에서 두 번의 휴식(각 5분)을 취한다. 세 번째 단계는 감압으로 10분간 소요된다. 간헐적으로 휴식을 취하는 것은 산소 독성 증상을 피하기 위함인데, 대부분의 고압 의학센터에서는 2-3기압하에서 간헐적인 방법으로 한 번에 1시간을 초과하지 않도록 시행하고 있다.

난청모델에서 고압산소치료의 적용은 1960년대부터 시도되었으며, Lamm 등[15]은 소음성 난청 동물 모델을 이용하여 고압산소치료의 긍정적 효과를 확인, 치료 근거를 입증하는 데 중요한 역할을 했다. 고압산소치료가 내이의 저산소증을 완화할 수 있다는 가설에 따라 1970년대부터 돌발성 난청에도 잠재적 적응증으로 연구되기 시작했으며, 현재까지도 고압 조건에서의 산소 공급이 내이 림프액의 산소를 증가시키는 유일한 방법으로 알려져 있다. 그 후 4635명의 대상자를 포함한 리뷰연구에서, 4109명의 환자에서 구제치료로 고압산소치료가 시행되었으며, 돌발성 난청, 음향외상 등에서 청력 및 이명에 유의미한 효과를 보였으나, 3개월 이후에 시행된 경우에는 효과가 없었다. 돌발성 난청 환자에서 고압산소치료 적용에 대한 국제적 합의는 비교적 최근에 이루어졌다. 미국 잠수고압의학회(Underseas and Hyperbaric Medical Society)에서 2011년 돌발성 난청의 치료에서 고압산소치료를 승인한 바 있으며, 10th European Conference on Hyperbaric Medicine에서도 추천된 바 있다. 2012년 코크란 리뷰가 발표되었는데, 미국식품의약국(Food and Drug Administration, FDA)은 2021년에야 돌발성 난청 치료로 고압산소치료를 승인하였는데, 2012년 리뷰 당시에는 FDA 승인 전이었기 때문에 이례적인 리뷰였다. 이 리뷰는 7편, 392명의 환자를 대상으로 시행한 무작위 대조시험 연구만을 포함하였는데, 일부 의미있는 청력향상에 대한 연구가 있었으나 다양한 방법론적인 결함으로 효과에 대한 근거가 부족한 것으로 결론지어졌다[9]. 2019년 잠수고압의학회에서 발간한 14판 고압산소치료적응증에서는 발병 후 2주 이내에 고압산소치료와 약물 치료를 병용하기를 권장했다(1급 권고사항, B급 근거). 2주에서 4주 사이에는 심한 청력 손실을 가진 환자들에게 스테로이드와 병용하여 사용될 수 있으나 권고수준이 더 낮았으며(3급 권고사항, C급 근거), 6개월 이상 지난 후에는 고압산소치료의 역할이 없다고 했다(1급 권고사항, C급 근거) [16]. 최근의 여러 무작위 대조시험을 바탕으로 2019년 개정된 미국 이비인후과학회(AAO-HNS) 진료 지침에서는 앞서 언급한대로 초기 및 구제 요법의 고압산소치료는 스테로이드와 병행하여 선택적으로 사용할 수 있도록 하였다[1].

어떤 포로토콜로 시행할 것인가에 대한 연구는 아직 부족하여 최적의 기압, 시간, 횟수 등은 미정인 상태이다. 고압산소치료는 다른 치료에 비해 비용 및 시간 소모적이므로 경제적이면서도 최대의 효과를 낼 수 있는 전략을 정립하는 것이 중요하다. 높은 압력의 산소를 제공할수록 산소확산은 증가하나, 고압의 부작용을 고려해야 하므로 적정 압력에 대해서는 합의가 이루어지지 않은 상태이다. Tompach 등[31]의 세포 수준에서의 고압산소치료의 영향에 대한 연구에서, 혈관내피세포의 증식은 노출 후 15분 이후, 섬유아세포는 120분 이후 증식하기 시작했으며, 그 효과는 72시간 동안 지속되었다. 또한 2.4기압에서 4.0기압까지 압력을 증가시켜도 증식은 더 이상 촉진되지 않았다. 이 연구는 시간 및 압력에 따른 변화를 관찰하여 효과적인 고압산소치료에 대한 기반을 제공하였다[8]. 또한 동물 실험에서 뇌졸중 초기 단계에는 경색 범위를 감소시키나, 오히려 너무 긴 시간은 허혈 조직에서 산화 스트레스를 악화시킬 수 있는 것으로 보고되었다[8]. 따라서 적절한 시간과 압력수준 대한 연구가 필수적이다. 의학적으로 의미있는 효과를 위한 최소한의 압력이 1.4기압인 점을 고려해서 돌발성난청 치료를 위한 압력은 1.5기압을 초과해야 한다는 보고가 있으며, 일반적으로 2-2.5기압이 돌발성 난청에서 가장 널리 사용되고 있다. 또한 2.5 기압 이상의 압력은 청력 회복에 이득이 없어 2.0-2.5기압을 권유되었다[32]. 2018년 19편의 연구에 대한 리뷰에서 2.5기압이 12편으로 가장 많았고, 1.5기압과 2.0기압이 각각 2편, 2.4기압, 2.2기압, 2.8기압이 각각 1편씩이었다. 고압산소치료의 최적 세션 수는 각 사례에 따라 개별적으로 결정되어야 하지만, 10-20회보다 많을 경우 효과에 대한 근거는 확인되지 않는다[8]. 그러나 최소한의 유효 세션 수를 구현하는 것은 필요한데, 많은 연구에서 2.5기압, 하루 90분 2주 프로토콜에서 긍정적인 효과가 보고되었다. Rhee 등[32]은 리뷰연구에서 전체 시간이 1200분 이상일 때 완전회복에 효과적이며, 따라서 이를 위해 2.0-2.5기압, 회당 매일 90분 10-20회 시행하는 것이 제시되었다. 2023년 저자들은 최적의 고압산소치료 전략을 위해 전향적 무작위 대조군 연구를 시행하였다. 모든 환자는 70 dB 이상의 심도~고도난청이었으며, 스테로이드 치료(전신 스테로이드+고실내 스테로이드)를 시행하면서 병합요법으로 고압산소치료는 모두 10회를 시행하되, 세 가지 다른 프로토콜로 시행하였다(1.5기압 1시간, 2.5기압 1시간, 2.5기압 2시간). 결과적으로 2.5기압군에서 1.5기압군에 비해 유의미하게 청력 호전이 높았으며, 2.5기압 1시간과 2시간 사이에는 의미있는 차이를 보이지 않았다. 따라서 최저의 프로토콜은 2.5기압 1시간 10회 시행할 것을 제시하였다[33]. 2017년 발간된 유럽고압의학위원회 가이드라인에서는 2.5기압, 매일 60분 15회를 구성할 것을 제시하고 있다[6].

결론적으로 현재까지 여러 연구에서 알려진 적정 포로토콜은 2.5기압 100% 산소를 매일 60-90분 10-20회 정도로 판단할 수 있다. 다만 향후 근거에 기반한 프로토콜 정립을 위해서 무작위 대조군 연구를 포함한 대규모 리뷰가 필요할 것이며, 다기관 연구를 통해 더 많은 대상자를 포함하여 좀 더 세분화된 프로토콜을 비교할 필요가 있다.

건강보험심사평가원에서는 초기 청력 역치 80 dB 이상의 돌발성 난청 환자에서 고압산소치료를 1회 60-120분 이내로 실시한 경우 건강보험을 적용하며, 통상 2주 이내로 실시한다는 고시를 고려하면 10회 정도까지 인정되는 것으로 판단한다. 비용의 경우 병원마다 다소 차이는 있으나, 2023년 부산대병원을 기준으로 1시간 이내인 경우 20930원, 2시간 이내 50930원의 본인 부담금이 발생한다. 건강보험 적용이 되지 않는다면 1시간 이내 59860원, 2시간 이내 145660원이다. 한 1차병원에서는 1시간 기준으로 건강보험 적용시 회당 15000원, 미적용시 50000원을 부과하고 있었고, 다른 1차 병원은 90분으로 보험적용만 하였고 회당 58850원, 한 2차 병원에서는 보험적용시 55000원, 미적용시 1-2시간 20만 원, 2시간 이상 50만 원으로 책정되어 있었다. 미국의 경우 한 세션당 600-700달러의 비용이 발생하므로 한국보다는 훨씬 고비용이 필요하다.

의료적 치료로서 고압에서 산소를 사용하는 것은 부작용과 합병증의 가능성과 관련될 수 있다. 고압산소치료는 오늘날 가장 안전한 치료법 중 하나이나 일부 위험성이 존재한다[8]. 고압산소치료의 부작용은 주로 압력증가와 과산소증의 결과로 주로 발생하는데, 가능한 합병증은 다음과 같다; 압력외상성 병변(중이, 부비동, 내이, 폐, 치아), 산소 독성(중추 신경계 및 폐), 폐쇄공포증, 안구 영향(근시 및 백내장). 치료 중, 후 부작용이 발생하지만 치료 전에 그 부분에 대해 반드시 고려해야 한다. 가장 주된 부작용은 압력상해로, 고압산소의 가압단계에서 발생하는 중이내의 압력 균등화 분제로 발생된다. 15%-43%에서 가압단계에서 중이의 압력상해 증상을 경험하는데, 주로 이통 혹은 이관을 개방하는데 문제가 발생한다. Heyboer [34]는 대부분(84%) 경미한 외상(고막 충혈 혹은 약간의 출혈)이며 고막 천공은 발생하지 않는 것으로 보고하였다. 매우 느리거나 빠른 가압, 삽관상태, 상기도 감염, 두경부 악성 종양 병력 등은 중이외상의 위험인자가 되며, 최소화하기 위해서는 가압과 감압 단계를 천천히(10분 동안) 시행할 것을 권유한다[6]. 그렇지 않으면 중이 부종 및 고막이 함몰되거나 천공까지 발생할 수 있고 드물지만 중이 압력 외상이 정원창 혹은 난원창 손상을 유발하여 내이 기능저하가 발생할 수 있다.

산소로 인한 폐 독성은 정상 및 고압 조건에서 100% 산소에 장기간 노출되는 것과 관련 있다. 산소독성발작은 일반적인 2-3기압에서는 드물지만 예측이 어려우며, 전통적으로 10000회 시행시 1회 미만으로 발생할 수 있는 것으로 알려져 있다[8]. 산소 중독의 초기 증상은 후두와 기관의 자극, 치주 통증 및 비점막의 부종이며 2기압에서 100% 산소를 6시간 가량 호흡시 발생할 수 있다. 따라서 대략 60-70분 정도의 제한된 시간을 간헐적(20분마다 5분 휴식)으로 사용하는 것이 폐 산소 독성 증상을 피할 수 있는 실용적인 방법이다.

안구 합병증은 근시와 백내장이 있으며, 근시는 고압산소치료를 받는 환자에서 20%-100%에서 발생할 수 있는 일시적인 합병증이다. 반복적인 고압산소치료에서 근시가 진행할 있으나 그 기전은 명확하지 않다. 다만 산소 독성으로 수정체의 변화가 생겨 수정체가 경화되고 굴절력이 증가할 것으로 생각된다. 고압산소치료 횟수가 100회를 초과하면 비가역적인 굴절 변화의 위험이 증가할 수 있는 것으로 나타난다. 대부분의 근시는 치료 종료 6-8주 후 가역적으로 이전 시력으로 회복할 수 있는데 정상화되는 시간은 환자마다 다를 수 있다. 백내장 발상의 정확한 기전 역시 완전히 이해되지는 않지만 백내장과 가역적 근시가 발생할 수 있다는 것은 수정체 단백질의 산화적 손상이 안구합병증의 원인이라는 것을 시사한다. 다만 20-60회 정도의 제한된 고압산소치료는 백내장을 발생하지 않는 것으로 보인다. 백내장의 발생은 60회를 훨씬 초과하는 장기간 치료에서 발생할 수 있지만, 기존의 백내장을 더욱 진행하게 할 수 있는 것으로 보고되었다[35]. 따라서 치료 후 2-3개월 이상 지속되는 시력 변화를 호소하는 환자는 안과 진료를 통해 시력을 평가하고 원인에 대한 진단을 받아야 한다.

중추신경계 독성은 산소 독성 발작(seizure)이 잘 알려져 있는데, 최소 2기압에서 100% 산소의 짧은 호흡에도 나타날 수 있다. 지난 15년간 2000-10000회당 1예에서 발생하는 것으로 보고되었으며, 증상은 치료 종료시 전신 수축 간대성 경련(generalized tonic-clonic convulsions)이 짧게 발생한다[8]. 압력이 높을수록 증상은 빨리 발생할 수 있으며 전신성 경련형태로 나타난다. 경련에 앞서 입주위, 눈 주위 근육떨림, 손 떨림이 나타날 수 있다. 하지만 조절되지 않는 간질을 앓고 있는 환자를 제외하면 신경학적 장애가 있는 환자에게는 안전한 것으로 보인다.