고압산소치료

한눈에 보는 포인트

이 치료법의 요점

• 고압산소치료(HBOT)는 1.4 ATA 이상의 고압에서 100% 산소를 투여하는 치료법입니다.
• 미국고압의학회(UHMS)가 승인한 유일한 안과 적응증은 망막중심동맥폐쇄(CRAO)입니다.
• CRAO에 대한 HBOT는 증상 발현 후 수시간 이내에 시작하는 것이 가장 좋으며, 망막 허혈 후 1.5시간이 지나면 비가역적 손상이 시작되는 것으로 알려져 있습니다.
• 고산소 근시(환자의 60%에서 1줄 이상의 시력 변화)는 가장 흔한 안과적 합병증이며, 치료 종료 후 3~6주에 회복되는 경우가 많습니다.
• 안내 가스 주입안은 HBOT의 금기입니다.
• 당뇨망막병증, 망막정맥폐쇄, 시신경병증에 대한 유효성은 증례 보고 및 소규모 연구 수준이며, 근거는 제한적입니다.

1. 고압산소치료란?

고압산소치료(HBOT)는 1.0 ATA(대기압)를 초과하는 압력 환경에서 100% 산소를 투여하는 치료법입니다. 미국고압의학회(UHMS)는 최소 1.4 ATA 이상을 정의 요건으로 하며, 그 효과는 용량 의존적입니다.

챔버의 종류

사용되는 챔버는 크게 두 가지 유형으로 분류됩니다.

• 단인용 챔버(모노플레이스): 1명만 수용하며, 챔버 전체를 100% 산소로 가압합니다.
• 다인용 챔버(멀티플레이스): 2명 이상이 동시에 입실할 수 있습니다. 챔버 자체는 압축 공기로 가압하고, 환자는 마스크, 헤드후드, 기관내관을 통해 100% 산소를 흡입합니다.

UHMS가 승인한 적응증

UHMS는 14가지 질환/병태에 대해 HBOT를 승인하고 있습니다. 안과 영역과 관련된 것은 ‘동맥 기능 부전’ 범주이며, CRAO와 난치성 궤양이 이에 포함됩니다. 기타 승인 적응증은 다음과 같습니다.

• 공기 또는 가스 색전증
• 일산화탄소 중독
• 클로스트리디움 근육괴사
• 압궤손상/구획증후군
• 치유 부전 피판 및 이식편
• 감압병
• 방사선 손상
• 돌발성 난청
• 두개내 농양
• 괴사성 연부조직 감염
• 난치성 골수염
• 중증 빈혈
• 급성 열상

위에 열거된 것 이외의 안과 질환에 대한 사용은 적응증 외 사용입니다.

약사

HBOT의 역사는 깁니다. 1662년 Henshaw가 “Domicilium”이라고 불리는 최초의 가압실을 고안했습니다. 1834년 Junod와 1837년 Pravaz가 이를 발전시켰고, 1879년 Fontaine이 가압 수술실을 도입했습니다. 1921년 Cunningham이 세계에서 가장 큰 챔버를 건설했지만 1937년에 해체되었습니다. 1930년대에 미 해군이 감압병 치료에 HBOT를 채택했고, Boerema가 동물 실험에서 그 유용성을 입증했습니다. UHMS의 전신 조직은 1967년에 설립되었습니다.

Q 고압산소요법은 어떤 안과 질환에 사용되나요?

A

UHMS가 공식적으로 승인한 안과 적응증은 망막중심동맥폐쇄(CRAO)뿐입니다. 당뇨망막병증, 망막정맥폐쇄, 시신경병증, 공막융해, 안감염증 등에 사용되었다는 보고도 있지만, 모두 적응증 외 사용이며 증거의 질은 제한적입니다.

2. 생리학적 기초와 작용 기전

HBOT의 생리학적 효과는 고압 하에서 혈장 용존 산소량 증가를 중심으로 한 복합적인 메커니즘에 의합니다.

산소 공급 증강

헤모글로빈 포화: 정상 조건에서 헤모글로빈은 거의 완전히 포화되어 있으며, 추가 산소 결합은 제한됩니다.

혈장 용존 산소 증가: 고압(헨리의 법칙) 하에서는 혈장에 용해되는 산소량이 현저히 증가하여 조직으로의 산소 공급이 촉진됩니다.

기포 축소: 고압 하에서는 기포 크기가 줄어들어 가느다란 혈관에도 산소가 도달하기 쉬워집니다.

혈관 및 세포에 대한 작용

혈관 수축: 산소 수준 상승으로 NO 생성이 감소하여 혈관 수축이 일어납니다. 그러나 고산소 상태이므로 조직 산소 공급은 유지됩니다. HBOT 종료 후 급속한 혈관 확장이 발생합니다.

백혈구 기능 강화: 고산소 상태는 백혈구의 산화적 살균 능력을 향상시킵니다.

항균 작용: 클로스트리듐 독소 생성을 억제합니다. 플루오로퀴놀론계, 암포테리신 B, 아미노글리코사이드계 항균제와의 상승 효과도 보고되었습니다.

증가된 산화제가 세포 전달 물질로 기능하여 섬유아세포 증식 및 치유 촉진에 기여할 가능성도 시사되고 있습니다. 자세한 기전은 「6. 상세 작용 기전」 항을 참조하십시오.

3. 안과에서의 적응증과 유효성

CRAO (UHMS 승인 적응증)

CRAO에 대한 HBOT의 이론적 근거는 허혈 망막으로의 산소 공급 강화에 있습니다. HBOT 중에는 안구 혈관계에 가역적 혈관 수축이 발생하지만, 맥락막 모세혈관판의 혈장 산소가 상승하여 내층 망막은 맥락막 쪽에서의 산소 공급을 통해 충분한 산소화를 유지할 수 있습니다. 동물 실험에서도 망막 동맥 폐쇄가 있어도 HBOT 하에서는 망막이 충분히 산소화되는 것으로 나타났습니다. 손상되지 않은 맥락막 순환은 HBOT 성공의 전제 조건입니다.

CRAO에 대한 HBOT의 임상 증거는 다음과 같습니다.

연구 설계	증례 수	주요 결과
후향적 연구 (2001년)	HBOT군 35명 vs 대조군 37명	HBOT군 82%에서 시력 개선, 대조군 29.7%
임상 시험 (2000년)	증상 발현 1일 후 시작	유의한 차이 없음
코크란 리뷰	여러 연구 통합	근거 불확실, RCT 필요

후향적 증례 집적에서 HBOT가 CRAO에 경미한 이점을 가져오는 것으로 시사되었지만, 코크란 리뷰는 근거의 불확실성을 지적하며 질 높은 RCT의 시행을 요구하고 있습니다¹⁾. Eye stroke protocol로서 응급실에 안저 카메라와 OCT를 설치하고 HBOT 시작까지의 시간을 단축하는 노력도 진행되고 있습니다¹⁾.

CRAO의 예후 예측 인자:

• 증상 발현 후 시간: 수시간 이내에 시작하는 것이 가장 좋습니다. 망막 허혈 후 1.5시간이 지나면 비가역적 손상이 시작되는 것으로 알려져 있습니다.
• Cherry-red spot: 경과 시간보다 예후 예측에 더 유용할 수 있습니다.
• 황반 두께 변화 및 DRIL(망막 내층 구조 파괴): 예후 평가에 사용됩니다.
• 섬모체망막동맥 측부 순환: 존재하면 양성 예측 인자가 됩니다.

Q CRAO에 대한 HBOT는 언제까지 시작해야 합니까?

A

증상 발현 후 수시간 이내가 가장 좋은 것으로 알려져 있습니다. 망막 허혈 후 1.5시간이 지나면 비가역적 손상이 시작되며, 증상 발현 1일 후에 시작한 임상 시험에서는 유의한 유효성이 나타나지 않았습니다¹⁾. Cherry-red spot의 유무가 시간보다 예후 예측에 더 유용할 수 있습니다.

당뇨망막병증 (적응증 외)

고산소 상태가 VEGF 발현을 감소시키고 혈액-망막 장벽(BRB)의 파괴를 개선한다는 가설에 기반합니다. 당뇨황반부종 증례에서는 1개월간 14회의 HBOT로 시력 개선(우안 20/125→20/63, 좌안 20/320→20/160)이 보고되었습니다. 두 임상 시험에서 68%가 2줄 이상 개선되었고, 평균 3.5줄의 향상이 있었습니다. 전향적 코호트 연구에서는 HBOT가 황반에 얇아짐 효과를 가져온다는 보고도 있습니다.

기타 망막혈관 질환 (적응증 외)

• 섬모체망막동맥 폐쇄: 20회의 HBOT(120분, 2 ATA)로 개선된 증례가 있습니다.
• 비허혈성 CRVO: 11일간 2.5 ATA 2시간 HBOT로 개선된 보고가 있습니다.
• 황반부종을 동반한 RVO: 황반부종과 시력 개선이 보고되었습니다.
• Purtscher 망막병증: 시기능과 망막 소견의 개선이 보고되었습니다.
• BRVO(2023년 호주 연구): HBOT군에서 개선이 인정되지 않았다는 보고도 있습니다.

시신경병증 (적응증 외)

• 방사선 시신경병증: 발병 72시간 이내에 치료를 시작한 경우 호전이 보고된 반면, 지연된 경우에는 호전이 없었다는 상반된 보고가 있습니다.
• NAION (비동맥염성 전방 허혈성 시신경병증): Arnold 등의 대조 시험에서는 유효성이 입증되지 않았지만, 유망한 증례 보고가 존재합니다. HBOT는 세포사멸 관련 유전자를 하향 조절하여 신경 보호 효과를 발휘할 가능성이 제시되었습니다²⁾.

Q 비동맥염성 전방 허혈성 시신경병증에 HBOT가 효과적입니까?

A

대조 시험에서는 유효성이 입증되지 않았으며, 현재 표준 치료는 아닙니다. 그러나 HBOT가 세포사멸 관련 유전자를 하향 조절하여 신경 보호 효과를 제공한다는 가설이 있으며, 유망한 증례 보고도 존재합니다²⁾. 증거는 상충되며, 추가 연구가 필요합니다.

기타 안과 질환 (적응증 외)

• 공막 용해/괴사: 베타선 또는 MMC (마이토마이신 C)로 인한 공막 괴사에 HBOT가 유망한 것으로 간주되며, 상공막 혈류 및 공막 두께 증가가 보고되었습니다.
• 안 감염증 (모균증): 자유 라디칼 생산 증가를 통한 직접적인 항진균 활성을 나타내며, 암포테리신 B의 효과를 증강시킵니다.
• 각막 부종/전안부 허혈: 겸상 적혈구 빈혈과 관련된 전안부 허혈에 사용된 보고가 있습니다.
• 녹내장: 안압 변화 없이 시야가 개선된 보고와 안압이 감소한 다른 보고가 있습니다.
• 망막색소변성증: 황반 부종, 시력, 망막전도도 반응의 개선이 보고되었습니다.
• 기타: 황반원공 수술, 중독성 약시, 포도막염, 중심와주위 급성 중간층 황반병증 (PAMM) (14회 HBOT 후 시력 개선) 등에 사용된 보고가 있습니다.

4. 치료 프로토콜 및 시행 방법

안전 조건

HBOT 시행 시 다음과 같은 안전 조건이 정해져 있습니다.

• 각 세션에서 순수 산소 노출은 20분 이내로 한다.
• 산소 분압은 3 ATA 미만으로 유지한다.

UHMS의 CRAO 프로토콜

UHMS는 CRAO에 대해 다음과 같은 단계적 프로토콜을 권장한다.

단계	내용
①	2 ATA까지 가압한다
②	시력 개선이 있으면 90분간 유지한다
③	30분 이내에 개선이 없으면 2.4 ATA로 상승 (US Navy Table 6)
④	그래도 개선이 없으면 중단 또는 상압 산소를 계속한다

HBOT는 100% 산소를 누적 9시간 초과 투여할 수 있으며, 소규모 연구에서 CRAO에 대한 유효성이 입증되었다¹⁾.

5. 합병증 및 위험

전신 합병증

산소 경련: 고산소 상태로 인한 중추신경계 영향. 세션 시간 제한으로 예방합니다.

중이 기압 손상: 이관 기능 부전으로 인한 중이 기압 외상. 가압 및 감압 시 발생합니다.

폐 파열: 급속 감압 시 폐 과팽창으로 인한 합병증.

밀실 공포증: 단인실 챔버에서 발생하기 쉽습니다.

일시적 폐 기능 장애: 장기 또는 고빈도 세션에서 발생할 수 있습니다.

안과적 합병증

고산소 근시: 가장 빈번함. 주당 약 0.25D씩 진행되며, 환자의 60%에서 1라인 이상의 시력 변화를 초래합니다. 치료 종료 후 3~6주 내에 회복되는 경우가 많습니다.

백내장 형성: 활성산소종(ROS) 생성으로 인한 수정체 단백질 산화. 장기 치료 시 주의가 필요합니다.

눈꺼풀 경련: 산소 독성의 가장 흔한 징후로 간주됩니다.

안압 상승(안내 가스 주입안): 절대 금기. 심각한 안압 상승을 초래합니다.

금기 사항

• 절대 금기: 치료되지 않은 긴장성 기흉
• 상대적 금기: 압력 평형 장애(예: 이관 기능 부전), 심장 질환
• 임신: 안전성이 시사되었으나 신중한 판단이 필요합니다.
• 안내 가스 주입안: 심한 안압 상승을 유발하므로 금기입니다.
• 각막 굴절 교정 수술(특히 PRK) 후: 수술 후 초기 HBOT는 연기가 권장됩니다.

고산소 근시의 특징

고산소 근시는 HBOT를 받는 환자에서 가장 흔한 안과적 합병증입니다.

항목	내용
빈도	약 60%의 환자에서 1줄 이상의 변화가 나타납니다.
진행 속도	주당 약 0.25D
근시화 범위	2.5 ATA에서 0.5~5.5D (Lyne, 1978)
회복 기간	보통 36주 (최대 612개월)
예외	인공수정체안에서는 발생하지 않음
장치 차이	구비마스크군에서 근시화가 적음

2.4 ATA에서 30회 세션 후 평균 근시화는 0.95D로 보고됩니다. 수정체 구조 단백질과 수분 분포의 변화가 기전으로 생각됩니다 (「6. 상세 작용 기전」 항목 참조).

치료 전 안과적 주의사항

• 안내 가스 주입안(증식유리체망막병증 수술 후 등)은 HBOT의 금기입니다.
• PRK 등의 각막굴절교정수술 후에는 수술 후 초기 HBOT를 연기하는 것이 권장됩니다.
• HBOT를 시작할 때 안과적 합병증(고산소 근시, 백내장)의 위험에 대해 환자에게 설명해야 합니다.
• 고산소 근시는 일반적으로 가역적이지만, 백내장은 비가역적 변화를 초래할 수 있습니다.

Q 고압산소치료로 시력이 저하될 수 있습니까?

A

고산소 근시가 발생할 수 있으며, 환자의 약 60%에서 1줄 이상의 시력 변화를 초래합니다. 치료 종료 후 3~6주에 회복되는 경우가 많습니다. 단, 인공수정체안(인공수정체안)에서는 근시화가 발생하지 않습니다. 또한 장기 치료에서는 백내장이 형성될 수 있으며, 이는 비가역적 변화입니다.

6. 상세 작용 기전

혈장 산소와 조직 산소화

헨리의 법칙에 따라 압력이 높아질수록 혈장으로의 산소 용해량이 증가합니다. 정상 조건에서는 혈장 용해 산소가 최소이며, 조직으로의 산소 수송은 거의 헤모글로빈에 의존합니다. 그러나 100% 산소를 고압 하에서 흡입하면 혈장 용해 산소가 현저히 증가하여 헤모글로빈 비의존적 조직 산소 공급이 가능해집니다.

혈관 수축과 산소 공급의 역설적 관계

산소 수준 상승은 일산화질소(NO) 생성을 감소시켜 혈관 수축을 유발합니다. 일반적으로 혈관 수축은 조직 산소 공급 감소를 의미하지만, HBOT 하에서는 혈장 용존 산소가 크게 증가하므로 혈관 수축에도 불구하고 조직 산소화가 유지 및 강화됩니다. HBOT 종료 후 빠른 혈관 확장이 발생합니다.

망막에서의 산소 공급 메커니즘

CRAO에서는 망막 중심 동맥에서 내층 망막으로의 산소 공급이 차단됩니다. HBOT 하에서는 맥락막 모세혈관판의 혈장 산소가 증가하여 외층에서 내층으로의 산소 확산이 촉진됩니다. 이를 통해 맥락막 순환이 유지된다면 망막 전층으로의 산소 공급이 가능해집니다. 손상되지 않은 맥락막 순환이 HBOT 성공의 전제 조건으로 여겨지는 이유입니다.

고산소 근시의 메커니즘

수정체 내 구조 단백질(크리스탈린)과 수분 분포의 변화가 근시화의 주된 원인으로 생각됩니다. 고산소 환경은 수정체 단백질의 산화를 촉진하여 수정체의 굴절력을 변화시킵니다. 인공 수정체안에서는 자연 수정체가 없기 때문에 이러한 변화가 발생하지 않습니다.

신경 보호 효과

HBOT는 세포사멸 관련 유전자의 발현을 하향 조절함으로써 신경 보호 효과를 발휘할 수 있습니다²⁾. 이 기전은 시신경병증(비동맥염성 전방 허혈성 시신경병증 등)에 대한 응용 연구의 이론적 근거가 됩니다.

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7. 최신 연구와 향후 전망(연구 단계 보고)

환자분께: 반드시 읽어주십시오

다음 내용은 현재 연구 단계 또는 임상 시험 중인 것으로, 일반 병원에서 받을 수 있는 표준 치료가 아닙니다. 향후 의료 발전에 관한 전문가용 참고 정보입니다.

CRAO에 대한 근거 강화

현재 CRAO에 대한 HBOT의 근거는 주로 후향적 연구 및 증례 집적이며, 코크란 리뷰는 이러한 불확실성을 지적하며 무작위 대조 시험을 요구하고 있습니다¹⁾. 안구 뇌졸중 프로토콜의 보급으로 응급실에서 안저 카메라 및 OCT 검사를 신속히 하고 HBOT 시작까지의 시간을 단축하는 체계 구축이 진행되고 있습니다¹⁾.

당뇨망막병증 및 RVO로의 적응증 확대

당뇨망막병증 및 망막정맥폐쇄(RVO)에 대한 유효성을 보여주는 소규모 연구가 축적되고 있습니다. 특히 VEGF 발현 억제 및 BRB 보호 메커니즘이 주목받고 있으며, 기존 항VEGF 치료와의 병용 효과에 대한 연구가 기대됩니다.

신경보호로서의 연구

HBOT이 세포사멸 관련 유전자를 하향 조절하여 신경보호 효과를 발휘한다는 메커니즘 연구가 진행 중입니다²⁾. NA-AION(비동맥염성 전방허혈시신경병증)을 중심으로 증거 축적이 기대됩니다.

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8. 참고문헌

1. American Academy of Ophthalmology Preferred Practice Pattern Retina/Vitreous Committee. Retinal and Ophthalmic Artery Occlusions Preferred Practice Pattern. Ophthalmology. 2024.
2. Salvetat ML, Pellegrini F, Spadea L, et al. Non-Arteritic Anterior Ischemic Optic Neuropathy (NA-AION): A Comprehensive Overview. Vision. 2023;7:72.