Após trauma craniano grave, dano cerebral traumático pode ocorrer quando o cérebro incha, comprimindo tecidos sensíveis contra o crânio. No livro "Terapia de Oxigênio Hiperbárico", Neubauer e Walker escrevem que a terapia (TOH) trata lesão cerebral "contraindo vasos sanguíneos cerebrais, mas entregando mais oxigênio". Funciona aumentando teor de oxigênio no plasma, parte do sangue que normalmente não transporta oxigênio pelo corpo.
Centro Hiperbárico do Centro Médico Militar de San Antonio e Escola de Medicina Aeroespacial da Força Aérea pesquisam TOH para lesões cerebrais em soldados feridos. "Esperamos que TOH estimule área ao redor do tecido cerebral lesionado para melhorar funções cognitivas", diz Dr. E. George Wolf. Equipe monitora sinais se TOH minimiza sintomas de estresse pós-traumático.
Dr. Paul Harch, Harch Hyperbarics Physicians Center (Nova Orleans), pesquisa privada com outros médicos para tratar veteranos do Iraque e Afeganistão. Segundo Harch, quando células cerebrais morrem (trauma ou falta de oxigênio), plasma sanguíneo vaza para tecido circundante, causando edema e reduzindo fluxo sanguíneo. Oxigênio extra da TOH cura capilares lesionados, reduz edema, restaura fluxo e oxigênio ao tecido danificado, revivendo células dormentes.
Trauma cerebral não está entre as 13 "indicações" aprovadas pela Sociedade Médica Subaquática e Hiperbárica (UHMS) para TOH. Em 1976, comitê não recomendou oxigênio para trauma cerebral. Embora muitos médicos, instituições e pacientes usem TOH, muitos planos de saúde e governo federal podem não cobrir custos.
TOH também repara barreira hematoencefálica, camada defensiva que repele toxinas. Essa proteção natural é danificada em trauma craniano grave. Segundo Dr. Kenneth P. Stoller, oxigenação hiperbárica reduziu mortalidade de trauma craniano em 50% em ensaio controlado.