話說高壓氧療法

劉長文

眾所周知，高壓氧療法的起源和發展與潛水醫學的歷史有著密切的聯系。各種在海洋之下冒險所產生的不愉快的物理后果，直接導致了現代醫學中壓縮氣體療法的許多應用。雖然基于科學應用的高壓氧技術是一個相對近期的發展，但實際上它有著古老的淵源。盡管潛水起源于何時不為人所知，但早在公元前4500年它就是一個獨特的職業。然而，由于人類只能屏住呼吸幾分鐘，因此單人潛水的深度被限制在30米左右。大約在1500年，列奧納多·達·芬奇繪制了各種潛水用具的草圖，但并未開發出任何實用的工具。直到1620年，荷蘭發明家德雷貝爾發明了第一個真正的潛水器。雖然這款潛水器的功能非常有限，特別是它的空氣供應原理十分簡單，只提供一種大氣壓力的空氣，但它無疑是一切潛水器的先驅。1691年，埃德蒙·哈雷發明了一種用加重的桶來補充空氣的方法。在接下來的2個世紀內，隨著壓縮空氣潛水頭盔和潛水服的發展，人們已可能在水下停留1小時或更長時間。盡管潛水的時間延長了，但是海底探險者們很快就發現了不斷增加的水壓會導致耳膜破裂。人們也很快了解到與潛水相關的最著名的醫學問題——減壓病。直到19世紀中期，人們才真正發現高壓氧治療減壓病的有效性。雖然最初使用的是空氣再壓縮，但現在使用的是高壓氧療法（HBO），這是潛水醫學和其他形式的高壓氧療法之間的主要聯系。

高壓氧療法的前世

歷史上，第一次記錄的使用高壓氧療法，實際上要早于發現氧氣。1662年，英國醫生亨肖就將壓縮空氣用于醫療目的。他開發的氧艙是一個密閉的房間，被稱為“住所”，在這里可以產生可變的氣候和壓力條件，其中壓力是由一對大風箱提供的。根據亨肖的說法，在患者健康狀況良好的時候，這種住所被認為是一種幫助消化、促進呼吸和祛痰的好方法，因此，對于預防肺部的大多數紊亂具有很好的作用。然而，亨肖提出的治療方法并無任何應用，近2個世紀以來高壓氧療法也未得到進一步的發展。

在19世紀，法國人再度重燃了對高壓氧療法的興趣。1834年，法國人朱諾建造了一個高壓氧艙，用2～4個絕對大氣壓（ATA）的壓力來治療肺失調，取得了良好療效。此后，高壓氧療法開始在歐洲廣泛應用。1837年，普拉瓦建造了當時最大的高壓氧艙，用于治療各種疾病。1877年，首個移動式高壓氧手術室問世。那時，高壓氧室已經遍布歐洲所有主要城市。有趣的是，國際醫學界對于高壓氧療法并沒有普遍的理論基礎，因此處方也各不相同。這是因為當時尚無法估算血液中氧氣的分壓。19世紀后半葉，高壓氧療法被宣傳為可與健康水療相媲美。1855年，Bertin就這個主題撰寫了一本書，并建造了自己的高壓氧艙。截至1887年，關于高壓氧療法的內容包含了300篇參考文獻，這是一個相當龐大的數目。

1860年，北美大陸上第一個高壓氧艙在多倫多以東的加拿大安大略省奧沙瓦建成。一年后，康寧公司在紐約建造了美國第一個高壓氧艙，用于治療神經紊亂。然而，在20世紀20年代，高壓氧療法被運用最多的只有堪薩斯城。 坎寧安第一次將高壓氧療法用于在第一次世界大戰結束時席卷美國的西班牙流感病的受害者。他觀察到，在海拔越高的地區，這種疾病的死亡率越高，由此推斷，這與氣壓因素有關。他聲稱，高壓氧療法在紫紺和昏迷的患者中取得了顯著的療效。

1928年， 坎寧安在克利夫蘭建造了有史以來最大的高壓氧艙。該高壓氧艙有5層樓高，直徑為19.5米，每個樓層都有12個房間，配備了所有設施。當時，它是世界上唯一能正常工作的高壓氧艙。

高壓氧療法的科學原理

氧是地球上最普遍和最重要的元素。大氣是一種氣體混合物，其中包括20.94%的氧氣、78.08%的氮氣和0.04%的二氧化碳，以及少量的其他氣體。在實際應用中，空氣被認為是21%的氧和79%的氮的混合物。這種混合物在海平面上的總壓強是760毫米汞柱。道爾頓定律指出，在氣體混合物中，每一種氣體根據其占總體積的比例施加其壓力。溶解在水中或體液中的氣體所產生的壓力肯定不同于氣態產生的壓力。氣體在流體中的濃度不僅由壓力決定，而且由氣體的溶解度系數決定。亨利定律對此作出如下規定：溶解度系數隨流體的不同而變化，與溫度有關，溶解度與溫度成反比。用濃度表示每單位體積水中溶解的氣體體積，用大氣壓表示壓力時，氧在體溫下的溶解系數為： 0.024 mL O2/mL blood atm PO2。氧從周圍的空氣進入人體肺泡，并繼續通過肺、毛細血管和靜脈血進入全身動脈和毛細血管，然后它穿過組織間液和細胞內液體，到達過氧化物酶體、內質網和線粒體并產生耗氧。

高壓氧（HBO）是指在高于地球表面海平面氣壓的情況下使用氧氣，隨著氣壓的上升，氧分壓也隨之上升，在HBO常用的1.5～ 2.5 ATA范圍內，吸入空氣氧分壓也分別達到 239.4～394 mmHg，而吸入純氧氧壓可分別達到1053～1813 mmHg。眾所周知，人體動脈PO2在O2擴散梯度的過程中扮演了重要的角色。同時，我們逐漸認識到提高氧分壓對血紅蛋白攜帶更多的氧幫助不大，而隨著壓力上升物理溶解的氧增加，常壓下動脈血氧含量約20%（20ml/100ml）。如果在HBO常用的1.5～2.5 ATA范圍內，氧含量可增加到23%～25%，使物理溶解氧大幅增加，更有利于缺血缺氧組織的恢復。

近年來，較多學者研究認為，在體內氧氣分子出現匱乏的時候，會使低氧誘導因子（HIF）降解受阻，HIF增多可增加缺氧組織氧供或降低氧耗，維持內環境穩定，但持續HIF的存在使體內糖酵解加強，線粒體代謝減弱，ATP合成下降，紅細胞增多，血液增稠，血小板增多，血栓易形成。人體在高壓氧艙中溶解在血液中的氧氣會隨著氧艙的壓力增高而增加。換言之，人體由于各種原因引起的缺氧，在進入到高壓氧艙內都能得到相應的補充。近年來，高壓氧療法這一古老的治療方法己廣泛應用于缺氧性疾病，如煤氣、硫化氫、沼氣等有害氣體中毒，腦血栓、腦出血、腦外傷、神經炎、脈管炎和糖尿病壞疽等疾病，讓臨床上不少用常規方法難以治愈的痼疾得以治愈或好轉。