Intervention Review

Hyperbaric oxygen therapy for the adjunctive treatment of traumatic brain injury

  1. Michael H Bennett1,*,
  2. Barbara Trytko2,
  3. Benjamin Jonker3

Editorial Group: Cochrane Injuries Group

Published Online: 12 DEC 2012

Assessed as up-to-date: 9 MAR 2012

DOI: 10.1002/14651858.CD004609.pub3


How to Cite

Bennett MH, Trytko B, Jonker B. Hyperbaric oxygen therapy for the adjunctive treatment of traumatic brain injury. Cochrane Database of Systematic Reviews 2012, Issue 12. Art. No.: CD004609. DOI: 10.1002/14651858.CD004609.pub3.

Author Information

  1. 1

    Prince of Wales Hospital, Department of Anaesthesia, Randwick, NSW, Australia

  2. 2

    Prince of Wales Hospital, Department of Intensive Care, Randwick, New South Wales, Australia

  3. 3

    Royal Prince Alfred Hospital, Department of Neurosurgery, Camperdown, New South Wales, Australia

*Michael H Bennett, Department of Anaesthesia, Prince of Wales Hospital, Barker Street, Randwick, NSW, 2031, Australia. m.bennett@unsw.edu.au. s9400356@unsw.edu.au.

Publication History

  1. Publication Status: New search for studies and content updated (conclusions changed)
  2. Published Online: 12 DEC 2012

SEARCH

 

Abstract

  1. Top of page
  2. Abstract
  3. Plain language summary
  4. Résumé
  5. Résumé simplifié

Background

Traumatic brain injury is a common health problem with significant effect on quality of life. Each year in the USA approximately 0.56% of the population suffer a head injury, with a case fatality rate of about 40% for severe injuries. These account for a high proportion of deaths in young adults. In the USA, 2% of the population live with long-term disabilities following head injuries. The major causes are motor vehicle crashes, falls, and violence (including attempted suicide). Hyperbaric oxygen therapy (HBOT) is the therapeutic administration of 100% oxygen at environmental pressures greater than 1 atmosphere absolute (ATA). This involves placing the patient in an airtight vessel, increasing the pressure within that vessel, and administering 100% oxygen for respiration. In this way, it is possible to deliver a greatly increased partial pressure of oxygen to the tissues. HBOT can improve oxygen supply to the injured brain, reduce the swelling associated with low oxygen levels and reduce the volume of brain that will ultimately perish. It is, therefore, possible that adding HBOT to the standard intensive care regimen may reduce patient death and disability. However, a concern for patients and families is that using HBOT may result in preventing a patient from dying only to leave them in a vegetative state, entirely dependent on medical care. There are also some potential adverse effects of the therapy, including damage to the ears, sinuses and lungs from the effects of the pressure and oxygen poisoning, so the benefits and risks of the therapy need to be carefully evaluated.

Objectives

To assess the effects of adjunctive HBOT for traumatic brain injury.

Search methods

We searched CENTRAL, MEDLINE, EMBASE, CINAHL and DORCTHIM electronic databases. We also searched the reference lists of eligible articles, handsearched relevant journals and contacted researchers. All searches were updated to March 2012.

Selection criteria

Randomised studies comparing the effect of therapeutic regimens which included HBOT with those that did not, for people with traumatic brain injury.

Data collection and analysis

Three authors independently evaluated trial quality and extracted data.

Main results

Seven studies are included in this review, involving 571 people (285 receiving HBOT and 286 in the control group). The results of two studies indicate use of HBOT results in a statistically significant decrease in the proportion of people with an unfavourable outcome one month after treatment using the Glasgow Outcome Scale (GOS) (relative risk (RR) for unfavourable outcome with HBOT 0.74, 95% CI 0.61 to 0.88, P = 0.001). This five-point scale rates the outcome from one (dead) to five (good recovery); an 'unfavourable' outcome was considered as a score of one, two or three. Pooled data from final follow-up showed a significant reduction in the risk of dying when HBOT was used (RR 0.69, 95% CI 0.54 to 0.88, P = 0.003) and suggests we would have to treat seven patients to avoid one extra death (number needed to treat (NNT) 7, 95% CI 4 to 22). Two trials suggested favourably lower intracranial pressure in people receiving HBOT and in whom myringotomies had been performed. The results from one study suggested a mean difference (MD) with myringotomy of -8.2 mmHg (95% CI -14.7 to -1.7 mmHg, P = 0.01). The Glasgow Coma Scale (GCS) has a total of 15 points, and two small trials reported a significant improvement in GCS for patients treated with HBOT (MD 2.68 points, 95%CI 1.84 to 3.52, P < 0.0001), although these two trials showed considerable heterogeneity (I2 = 83%). Two studies reported an incidence of 13% for significant pulmonary impairment in the HBOT group versus 0% in the non-HBOT group (P = 0.007).

In general, the studies were small and carried a significant risk of bias. None described adequate randomisation procedures or allocation concealment, and none of the patients or treating staff were blinded to treatment.

Authors' conclusions

In people with traumatic brain injury, while the addition of HBOT may reduce the risk of death and improve the final GCS, there is little evidence that the survivors have a good outcome. The improvement of 2.68 points in GCS is difficult to interpret. This scale runs from three (deeply comatose and unresponsive) to 15 (fully conscious), and the clinical importance of an improvement of approximately three points will vary dramatically with the starting value (for example an improvement from 12 to 15 would represent an important clinical benefit, but an improvement from three to six would leave the patient with severe and highly dependent impairment). The routine application of HBOT to these patients cannot be justified from this review. Given the modest number of patients, methodological shortcomings of included trials and poor reporting, the results should be interpreted cautiously. An appropriately powered trial of high methodological rigour is required to define which patients, if any, can be expected to benefit most from HBOT.

 

Plain language summary

  1. Top of page
  2. Abstract
  3. Plain language summary
  4. Résumé
  5. Résumé simplifié

Does hyperbaric oxygen therapy improve the survival and quality of life in patients with traumatic brain injury?

Traumatic brain injury is a major cause of death and disability. Not all damage to the brain occurs at the moment of injury; a reduction of the blood flow and oxygen supply to the brain can occur afterwards and cause further secondary brain damage that is itself an important cause of avoidable death and disability. In the early stages after injury, it is therefore important that efforts are made to minimise secondary brain damage to provide the best chances of recovery.

Hyperbaric oxygen therapy (HBOT) has been proposed as a treatment for minimising secondary brain damage by improving the oxygen supply to the brain. Patients undergoing HBOT are placed inside a specially designed chamber in which 100% oxygen is delivered at a greater than normal atmospheric pressure. It is sometimes used as a treatment to increase the supply of oxygen to the injured brain in an attempt to reduce the area of brain that will die.

The effectiveness of HBOT on the recovery of brain-injured patients is uncertain. There is also concern regarding potential adverse effects of the therapy, including damage to the ears, sinuses and lungs from the effects of pressure, temporary worsening of short-sightedness, claustrophobia and oxygen poisoning.

In an attempt to address the uncertainty surrounding the use of HBOT, the authors of this review identified all studies which were randomied controlled trials investigating the effects of HBOT in traumatically brain-injured people of all ages.

The authors found seven eligible studies involving 571 people. The combined results suggest that HBOT reduces the risk of death and improves the level of coma; however, there is no evidence that these survivors have an improved outcome in terms of quality of life. It is possible, therefore, that the overall effect of hyperbaric oxygen is to make it more likely that people will survive with severe disability after such injuries. The authors conclude that the routine use of HBOT in brain-injured patients cannot be justified by the findings of this review.

Due to the small number of trials with a limited number of people, it is not possible to be confident in the findings. Further large, high quality trials are required to define the true extent of benefit from HBOT.

 

Résumé

  1. Top of page
  2. Abstract
  3. Plain language summary
  4. Résumé
  5. Résumé simplifié

L'oxygénothérapie hyperbare comme traitement d'appoint du traumatisme crânien.

Contexte

Les traumatismes crâniens sont un problème de santé courant à l'impact significatif sur la qualité de vie. Chaque année, aux Etats-Unis, environ 0,56 % de la population souffre d'une blessure à la tête, avec un taux de létalité d'environ 40% pour les blessures graves. Celles-ci sont responsables d'une forte proportion des décès chez les jeunes adultes. Aux États-Unis, 2 % de la population vivent avec des invalidités à long terme consécutives à des blessures à la tête. Les principales causes sont les accidents de véhicules à moteur, les chutes et la violence (qui comprend les tentatives de suicide). L'oxygénothérapie hyperbare (OHB) consiste en l'administration thérapeutique d'oxygène à 100 % à des pressions environnementales supérieures à 1 atmosphère (ATA) absolue. Cela implique de placer le patient dans un caisson étanche à l'air, d'augmenter la pression à l'intérieur de ce caisson et d'administrer de l'oxygène à 100 % pour la respiration. De cette façon, il est possible d'augmenter considérablement la pression partielle de l'oxygène acheminé aux tissus. L'OHB peut améliorer l'apport d'oxygène au cerveau atteint, réduire le gonflement associé aux faibles niveaux d'oxygène et réduire le volume de cerveau qui finira par dépérir. Il est donc possible que l'ajout d'OHB au régime standard de soins intensifs puisse réduire la mortalité et l'invalidité des patients. On craint toutefois pour les patients et les familles que le résultat de l'utilisation de l'OHB soit d'empêcher le patient de mourir pour le laisser finalement en état végétatif, entièrement dépendant des soins médicaux. Il y a aussi de potentiels effets indésirables de la thérapie, notamment des dommages aux oreilles, aux sinus et aux poumons résultant de la pression et de l'intoxication à l'oxygène, de sorte que les bénéfices et les risques de la thérapie doivent être soigneusement évalués.

Objectifs

Évaluer les effets de l'OHB adjuvante pour traumatisme crânien.

Stratégie de recherche documentaire

Nous avons cherché dans les bases de données électroniques CENTRAL, MEDLINE, EMBASE, CINAHL et DORCTHIM. Nous avons également passé au crible les références bibliographiques des articles éligibles, recherché manuellement dans des revues pertinentes et contacté des chercheurs. Toutes les recherches ont été actualisées jusqu'à mars 2012.

Critères de sélection

Des études randomisées comparant les effets des régimes thérapeutiques incluant et n'incluant pas l'OHB, pour les victimes de traumatisme crânien.

Recueil et analyse des données

Trois auteurs ont évalué la qualité des essais et extrait les données de manière indépendante.

Résultats Principaux

Sept études sont incluses dans cette revue, totalisant 571 personnes (285 ayant reçu de l'OHB et 286 dans le groupe témoin). Les résultats de deux études indiquent que l'utilisation de l'OHB entraîne une diminution statistiquement significative de la proportion de personnes ayant des résultats défavorables un mois après le traitement selon l'échelle GOS (Glasgow Outcome Scale) (risque relatif (RR) de résultat défavorable avec l'OHB 0,74 ; IC à 95% 0,61 à 0,88 ; P = 0,001). Sur cette échelle de cinq points le résultat est noté entre un (décès) et cinq (bon rétablissement) ; le résultat était considéré 'défavorable' pour un score de un, deux ou trois. Les données regroupées de suivi final ont montré une réduction significative du risque de décès lorsque l'OHB était utilisée (RR 0,69 ; IC à 95% 0,54 à 0,88 ; P = 0,003), indiquant que nous devrions traiter sept patients pour éviter un décès supplémentaire (nombre de sujets à traiter (NST) 7 ; IC à 95% 4 à 22). Deux essais laissaient percevoir une pression intracrânienne favorablement inférieure chez les personnes recevant l'OHB et ayant subi une paracentèse. Les résultats d'une étude indiquaient une différence moyenne (DM) de -8,2 mm Hg (IC à 95% -14,7 à -1,7 mmHg ; P = 0,01) avec paracentèse. L'échelle de Glasgow (GCS) a un total de 15 points, et deux petits essais ont rendu compte d'une amélioration significative de la GCS pour les patients traités par OHB (DM 2,68 points ; IC à 95% 1,84 à 3,52 ; P < 0,0001), malgré l'hétérogénéité considérable entre ces deux essais (I2 = 83 %). Deux études avaient fait état d'une incidence de 13 % de l'insuffisance pulmonaire significative dans le groupe à OHB, contre 0 % dans le groupe sans OHB (P = 0,007).

D'une manière générale, les études étaient de petite taille et comportaient un risque significatif de biais. Aucune ne décrivait des procédures de randomisation ou d'assignation secrète adéquates, et aucun des patients ou des membres de l'équipe traitante n'avait été masqué au traitement.

Conclusions des auteurs

Il est possible que l'ajout d'OHB puisse réduire le risque de décès et améliorer le score GCS final des victimes de traumatisme crânien, mais il y a peu de preuves que l'issue soit bonne pour les survivants. L'amélioration de 2,68 points du score GCS est difficile à interpréter. Cette échelle va de trois (profondément comateux et sans réaction) à 15 (tout à fait conscient), et l'importance clinique d'une amélioration d'environ trois points variera considérablement selon la valeur de départ (par exemple une amélioration de 12 à 15 constituerait un important bénéfice clinique, mais une amélioration de trois à six laisserait le patient avec une déficience grave et une forte dépendance). Les résultats de cette revue ne permettent pas de justifier l'administration systématique d'OHB à ces patients. Vus le nombre modeste de patients, les lacunes méthodologiques des essais inclus et la médiocrité des comptes-rendus, ces résultats doivent être interprétés avec prudence. Il y a besoin d'un essai de grande rigueur méthodologique et de puissance appropriée afin de définir les éventuels patients susceptibles de bénéficier le plus de l'OHB.

 

Résumé simplifié

  1. Top of page
  2. Abstract
  3. Plain language summary
  4. Résumé
  5. Résumé simplifié

L'oxygénothérapie hyperbare comme traitement d'appoint du traumatisme crânien.

L'oxygénothérapie hyperbare améliore-t-elle la survie et la qualité de vie des patients victimes de traumatisme crânien ?

Les traumatisme crâniens sont une cause majeure de décès et d'invalidité. Les dommages au cerveau ne se produisent pas tous au moment du traumatisme ; une réduction du débit sanguin et de l'apport en oxygène au cerveau peut survenir ultérieurement et provoquer des lésions cérébrales secondaires qui constituent elles-mêmes une cause importante de décès et d'invalidité évitables. Dans les premiers stades suivant le traumatisme, il est donc important que des efforts soient faits pour minimiser les lésions cérébrales secondaires afin d'assurer les meilleures chances de guérison.

L'oxygénothérapie hyperbare (OHB) a été proposée comme moyen de minimiser les lésions cérébrales secondaires par l'amélioration de l'alimentation en oxygène du cerveau. Les patients faisant l'objet d'une OHB sont placés dans une chambre spécialement conçue qui est alimentée en oxygène à 100 % à une pression supérieure à la pression atmosphérique normale. On utilise parfois ce traitement pour accroitre l'apport d'oxygène au cerveau atteint et essayer de réduire ainsi la zone du cerveau qui va mourir.

L'efficacité de l'OHB sur le rétablissement des traumatisés crâniens est incertaine. Les effets indésirables potentiels du traitement, notamment les dommages aux oreilles, aux sinus et aux poumons résultant de la pression, l'aggravation temporaire de la myopie, la claustrophobie et l'intoxication à l'oxygène sont également source de préoccupations .

Pour tenter de répondre à l'incertitude entourant l'utilisation de l'OHB, les auteurs de cette revue ont identifié toutes les études qui étaient des essais contrôlés randomisés examinant les effets de l'OHB chez les victimes de traumatisme crânien de tous âges.

Les auteurs ont trouvé sept études éligibles impliquant 571 personnes. Les résultats combinés laissent entendre que l'OHB réduit le risque de décès et améliore le niveau de coma, mais il n'existe aucune preuve que ces survivants aient de meilleurs résultats en termes de qualité de vie. Il est donc possible qu'au final l'oxygène hyperbare ait pour effet d'augmenter la probabilité que les gens survivent avec un handicap sévère à de telles atteintes. Les auteurs concluent que les résultats de cette revue ne sauraient justifier l'utilisation systématique de l'OHB chez les traumatisés crâniens.

Vu le petit nombre d'essais aux effectifs limités, il n'est pas possible de se fier aux résultats. De grands essais supplémentaires de bonne qualité sont nécessaires pour définir l'ampleur du bénéfice que peut apporter l'OHB.

Notes de traduction

Traduit par: French Cochrane Centre 10th January, 2013
Traduction financée par: Minist�re Fran�ais des Affaires sociales et de la Sant�