第二节　高压氧医学发展史

一、高压氧医学国际发展史

高压氧医学是高气压医学的重要组成部分，是高气压医学在临床治疗中的应用和发展。而高气压医学是在人类对高气压的认知不断完善和人类水下活动技术不断发展的过程中逐渐建立起来的一门学科。了解高压氧医学的发展史首先需要了解高气压医学的产生和发展过程。在高气压医学不断探索的过程中，人类逐渐发现单纯地利用高压空气还远远不够，在一些特定的条件下应用高压氧气效果更好，故高压氧医学逐渐得到重视，成为高气压医学发展的一个重要部分，并在临床实践过程中形成了相对完整的学科体系。

（一）高气压医学的萌芽

高气压医学的产生与人类潜水活动的革新以及人们对高气压下气体的物理规律和人体生理改变等认识的进步密切相关。高气压医学的萌芽可以追溯到远古时代人类的潜水活动。早在公元前4500年，已经开始出现有记载的潜水活动。此时由于没有潜水的专用工具，人类潜水活动每次仅能维持数分钟，潜水深度也限制在30米以内。相传，亚历山大大帝是第一个使用潜水设备来扩大水下活动极限的人。公元前332年，亚历山大大帝在攻占提尔城（今黎巴嫩苏尔）的过程中将自己置于一个巨大的玻璃桶中渡过博斯普鲁斯海峡并取得了战争的胜利（图1-1-2-1）。从16世纪开始，人类改进潜水设备的各种创意和项目蓬勃发展。公元1500年左右，列奥纳多·达·芬奇绘制了各种潜水设备的草图，但没有开发出任何实用的设备。1620年，荷兰发明家科尼利厄斯·德雷贝尔研制出第一个真正的潜水钟，后者成为现代潜艇的雏形。1691年，埃德蒙·哈雷改进了潜水钟技术，他利用沉入海底的加重桶中的高压空气来换气。在接下来的两个世纪里，高压潜水头盔和潜水服得到了发展，这使得人们有可能在水下待上一个小时或更长时间。

随着潜水活动的广泛开展和潜水设备的改进，高气压相关的医学问题开始得到关注，如增加的水压可造成人体鼓膜破裂。同时，那些试图在更深的潜水钟里冒险的人也很快了解到了与潜水相关的最著名的医学问题——减压病。十九世纪中叶，人们发现对患有减压病的潜水员再次使用高压空气治疗能有效地改善症状。至此，人类对高气压医学的认知不再局限于改造潜水设备适应高气压环境和认识高气压环境下人体的生理变化，开始进入探索使用高气压治疗疾病的阶段。表1-1-2-1概括了高气压医学萌芽过程中的重要事件。

（二）高气压医学的发展

作为今天仍在使用的早期医疗技术之一，高气压医学治疗疾病的历史可以追溯到350余年前。表1-1-2-2显示了史上高压空气治疗疾病的里程碑事件。

英国内科医生亨肖是首位尝试利用气压变化进行治疗的医师。1622年，亨肖发明了一个与大风琴风箱相连的气疗箱，并通过一系列阀门和风箱的操作，使气疗箱内的空气变得浓缩（压缩）或稀薄（减压），以此来治疗某些急性或慢性疾病。在亨肖治疗的患者中有部分患者症状得到了短暂的改善。亨肖认为：“即使对身体健康的人，气疗箱也是帮助消化、促进呼吸和排痰的好方法。因此，对预防肺部的大多数疾病也有很好的作用。”然而由于气疗箱内不能进行有效换气，故而亨肖所描述的“令人鼓舞”的关于呼吸等的变化可能是代谢废物积累的结果。

1832年，法国内科医生埃米尔·塔巴里进行了一系列研究了解降低气压对人体的影响。塔巴里声称成功治疗了49例呼吸系统疾病患者，并认为由于“不可缺少的性质”，通过合理调节气压，大气将“带给对人类有益的取之不尽的财富”。塔巴里对高气压医学最重要的影响是奠定了目前主流高压氧治疗方案的基础。他主张逐步增加大气压，将其稳定地保持在预定的最大压力，通常是大气压的两倍，然后慢慢降低压力，整个过程花费了大约2个小时。

1834年，法国医生朱诺德建成了第一个高压舱，这台高压舱是由铜打造的球形舱，能够加压到4.0ATA。从此人们开始了不断改进高压治疗设备的历程。三年后，普拉瓦兹在法国里昂安装了那个时代最大的、可同时容纳12名患者的高压舱群，并利用高压空气治疗以肺部疾病为主的多种疾病。19世纪50年代起，高压空气疗法开始风靡西欧大部分地区，英国、德国、荷兰、比利时和奥地利等国先后建立高压舱，1860年，北美大陆也开始出现高压舱。

除了硬件设备推陈出新外，高压空气疗法的治疗范围也在不断探索中，当新的疾病被发现时，总有许多研究者试图使用高压空气疗法去治疗新出现的疾病。1855年，贝尔坦撰写了第一本描述高气压医学的教科书。

1877年，方丹引入了一种移动的能够容纳12人的高气压手术室（图1-1-2-2），这是高气压医学首次在外科手术中应用。外科医生在这种高气压手术室中完成了大约27种不同类型的手术。高气压手术室中所有手术都顺利完成，据报道，相对于普通手术室，高气压手术室中的患者麻醉苏醒所需时间更短，呕吐症状更轻，术中也没有发绀。

19世纪80年代末，美国神经学家康宁在参观哈德逊河隧道工地时观察到大量的麻痹性减压病病例，并认为这种情况本质上是脊髓的感染。康宁发现高压空气疗法能明显改善此类患者的神经症状，故将高压空气疗法进一步运用至与减压病无关的脑和脊髓疾病。与其他研究前辈不同的是，康宁不再将高压空气疗法作为单独的治疗方法，而是将其作为药物治疗神经和精神疾病的辅助疗法，这与目前高压氧与多学科联合治疗疾病的模式相似。

从1918年开始，美国麻醉学家坎宁安使用高压舱治疗濒临死亡的流感患者，发现高压空气治疗能使部分濒死患者意识恢复、发绀减轻。这些发现极大地激励了坎宁安。在接下来的10余年间，坎宁安使用高压空气疗法治疗了大量的流感、肺部疾病、关节炎、青光眼、恶性贫血、糖尿病、梅毒和某些癌症患者，并进行了一系列与现代高气压医学相关的理论研究，如发现全身各组织的氧气含量并不完全相同，骨骼和连接组织中的氧气张力明显较低。1928年，坎宁安建成了一个五层楼高的巨型高压舱以便接纳更多的患者进行高气压治疗。此举引起了美国医学界的关注，同年，美国医学会要求坎宁安提供相关的临床数据供同行审查。坎宁安阐述了他治疗的基础，但没有提供支持的数据。因此遭到美国医学界的质疑和批评。坎宁安随后结束了高压空气治疗疾病的相关实践，这标志着除治疗减压病外，以治疗为目的的高压空气治疗疾病时代的终结。

（三）高压氧医学蓬勃发展

由于高压空气治疗疾病的局限性和氧气的发现，高压氧医学逐渐成为高气压医学的主要研究内容，人们开始不断探索高压氧可能治疗的疾病范畴。

1.早期高压氧治疗

高压氧治疗的第一次实践归功于一位南美人，但是他的贡献至今仍在很大程度上被忽视。1934年，巴西医生德·阿尔梅达报道了高压氧引起的中枢神经系统毒性，这是早期关于高压氧治疗的记载之一。德·阿尔梅达使用3.0ATA高压氧与镭联合治疗恶性肿瘤发现两者具有协同效应。此后德·阿尔梅达还研究了高压氧对麻风病和毒气的影响，并将他的观察结果以多种语言在不同国家发表，遗憾的是，他对高压氧的开创性应用并没有引起人们的注意。

2.潜水医学

在德·阿尔梅达之后不久，美国海军开始用高压氧来治疗减压病。他们对高压氧的利用可以分为两部分：潜水员由水下上升至水平面的减压过程和随后的入高压氧舱治疗的过程。最初在水下呼吸空气的患病潜水员必须大大延长返回水平面的减压时间才能确保安全，这一过程甚至长达24h以上，极大地影响了减压病的治疗效果。美国海军逐渐尝试用不同比例的氮氧混合物替代空气，他们研究发现高气压氧气能加速患者返回水平面的减压过程，并提高这个减压过程的安全性。至此，潜水员在返回水面的减压过程中由呼吸空气改为呼吸含有不同浓度氧气与惰性气体的混合气或在一定的压力下呼吸氧气的方法。

20世纪60年代，以休闲为目的的潜水活动开始流行。由于相对海军缺乏医疗设备，在休闲潜水活动中减压病患者的治疗时机往往延后，传统的高压空气治疗减压病的有效率大大降低。经过一系列的研究，美国海军最终采用舱内呼吸氧气的高压氧疗法治疗减压病并沿用至今。

3.放射增敏

在20世纪50年代早期，加里和他的同事观察到，实验小鼠呼吸高压氧时，体内的肿瘤细胞对辐射的敏感性增加。这些实验为高压氧作为辐射增敏剂奠定了基础。加里的团队进一步观察到肿瘤细胞在放疗时的放射生物损伤效应依赖于肿瘤周围的氧浓度。而事实上，许多实体肿瘤细胞均存在不同程度的缺氧。这些结果足以鼓励研究人员进行早期临床试验。英格兰伦敦圣托马斯医院的团队进行了一系列的临床研究，发现即使在同一患者体内，在接受高压氧治疗的同时受到辐射的肿瘤区域的放射性损伤较单纯接受辐射的肿瘤区域更为明显。

在高压氧用于放射增敏的10余年后，人们开始对其安全性表示怀疑。一些研究表明，高压氧放射增敏的患者，肿瘤的复发率和转移率似乎更高；同时，由于高压氧治疗缺乏明显而持续的生存优势和其他替代的放射增敏剂引入，使人们对高压氧放射增敏的兴趣逐渐减弱，到70年代中期基本停止。

4.心脏外科

20世纪50年代的另一个重大的高压氧事件是“高压氧治疗之父”荷兰心血管外科医生伊塔·布尔马实施了高压氧舱内心脏外科手术治疗。最初，布尔马引入可控低温，使心脏手术可耐受的缺血时间增加一倍。然而，即使增加了一倍，心脏手术可耐受的缺血时间总共只有大约5min。此时，布尔马开始考虑高压氧治疗。他将猪的体温降低并暴露在3.0ATA氧气中，使用包含右旋糖酐的类似林格液置换血浆。在他的实验中，虽然动物的血红蛋白水平下降到基本为零，但仍有足够的氧来支持器官功能和生物个体的生存。布尔马将这项研究发表在第一期《心血管外科杂志》上，并标题为“无血生命”。

到1959年，布尔马和他的同事建造了专门的高压手术室为婴儿和成人进行心脏手术（图1-1-2-3，图1-1-2-4），为心脏手术赢得了足够长的可耐受的缺血时间。很快，世界各地的许多医院都配备了高压手术室。1963年，哈佛医学院的伯恩哈德和他的同事在高压氧和低温治疗的基础上开发了几种配套技术，其中一种是微型体外循环氧合器，进一步确保了心脏外科手术的安全性。此时，高压氧舱内心脏手术大受追捧。体外循环装置的研制也在稳步推进，随着体外循环技术的逐步成熟，高压氧舱内心脏外科手术的实践开始步履维艰，高压氧逐渐退出心脏外科手术的历史舞台。然而，布尔马已经证明的理论——高压氧能不依赖血红蛋白为组织和器官运输足够量的氧气，最终成为急性一氧化碳中毒、挤压伤和其他急性缺血、灌注不良的皮瓣和特殊的失血性贫血的治疗基础。

5.抗菌效果

布尔马在引入高压氧舱内心脏手术后不久，使用3.0ATA的高压氧治疗了一个被认为“不可能治愈”的气体坏疽患者。他观察到原本处于进展中的感染被戏剧性地阻止了，患者全身毒性症状也很快消失。虽然在第一次世界大战期间氧气也被直接注射到气性坏疽感染的士兵组织中，但是高压氧治疗的疗效明显优于传统的氧气注射。随后出现了越来越多的动物和临床试验。在狗的气性坏疽模型中，研究者发现抗生素、手术与高压氧联合使用时治疗效果最佳。众多的动物实验和临床数据表明，高压氧区别于常规氧气治疗的作用与高压氧调节氧自由基、促进抗生素跨细菌细胞壁运输，提高白细胞介导的对需氧微生物的杀伤作用有关。目前高压氧已扩展到治疗由需氧菌、厌氧菌和混合细菌引起的坏死性软组织感染。

6.伤口愈合

1965年，日本的科学家和田和他的同事报道了一起煤矿火灾中一氧化碳中毒幸存者接受高压氧治疗的案例。他们发现，与那些不需要高压氧治疗的一氧化碳中毒的烧伤患者相比，接受高压氧治疗的患者烧伤创面愈合更好。这一观察促使一些研究人员开始研究高压氧在烧伤中的治疗潜力，他们发现高压氧可以减轻烧伤创面水肿，缩短愈合时间，降低感染率，加速毛细血管血流灌注恢复以及减轻炎症反应。到了20世纪70年代，高压氧开始逐渐涉及慢性伤口的治疗。经皮氧分压测定的应用有助于患者选择，识别无反应者，并提出治疗终点建议。这一筛查过程提高了高压氧治疗的临床结果和成本效益。目前高压氧在问题伤口中的运用范围已扩展到动脉供血不足、糖尿病、软组织放射性坏死患者。

二、高压氧医学中国发展史

我国高压氧医学较欧美国家起步晚，但发展速度很快。

中华人民共和国成立前，上海打捞局装备了为潜水员防治减压病的高压氧舱。

1954年，海军医学研究所建成了加压舱，在国内率先开展了用高压氧治疗减压病、缺氧症的工作。

20世纪60年代初，高压氧开始用于气性坏疽、脉管炎、脑水肿、溺水等的治疗。

1963年，周恩来总理在上海专门视察了上海的高压氧医学工作，并指出：“潜水医学在我国是一门新的学科，很重要！希望你们努力工作，把这项工作搞起来。”

1964年，李温仁教授在福建医科大学附属协和医院设立了我国第一台医用高压氧治疗舱，并在高压氧舱内进行心外科手术。李温仁教授团队在高压氧舱内进行体外循环心脏直视手术，结合低温进行房间隔缺损、室间隔缺损的修补手术等都获得显著效果，并受到国内医学界的极大重视。

20世纪70年代，我国开始应用高压氧治疗新生儿及婴幼儿缺氧性脑病并取得了良好的疗效。大量病例观察证实，高压氧对婴幼儿眼的毒副作用远非过去描述的那么严重。近年研究发现，严格控制的常规剂量高压氧并不产生明显的眼损害，相反，持续高浓度常压氧可引起严重的眼损害。

1984年，我国制成第一台婴幼儿专用氧舱并投入临床使用，在此以后，高压氧在婴幼儿疾病治疗中的应用得到迅速发展。

1992年，中华医学会高压氧医学分会在兰州正式成立，由李温仁教授任第一届主任委员。

1993年，第十一届国际高气压医学会议在福州举办。

1995年后，我国特别加强了高压氧临床应用的安全管理，经卫生部医政司批准，1995年1月20日在长沙和上海分别建立了全国高压氧上岗培训中心；同时针对医用高压氧舱制定了国家标准和安全操作规程，规范了医用氧舱的生产管理，从而使我国的高压氧治疗步入健康发展的轨道。

1996年，中华医学会高压氧医学分会制定了“医用高压氧舱管理与应用规范”，提出了高压氧治疗的适应证与禁忌证。同年，湖南医科大学在本科生教学中将高压氧医学列为选修课，并开始培养高压氧医学硕士研究生。

2008年，第十六届国际高气压医学会议在北京举行。

2008年，中国医科大学附属第一医院为高压氧科购置了一台新舱，配备监护仪、呼吸机等医疗设备，成为全国第一台ICU氧舱，为在高压氧舱内开展急危重患者抢救提供了可靠的治疗平台。

2013年，国家卫生和计划生育委员会正式了发布名为《高压氧临床应用技术规范》的标准，并于2013年11月1日起执行，执行代码为WS/T 422——2013。

进入21世纪后，我国的高压氧治疗发展迅速，高压氧治疗普及到了县级医院，部分县以下的乡镇医院也开展了高压氧治疗。

2018年，中华医学会高压氧医学分会修订了《医用高压氧舱安全管理与应用规范》，并更新了高压氧治疗的适应证与禁忌证。

目前，我国临床上用高压氧治疗的病种多达百种以上，对于有些病种，高压氧已成为常规治疗，如一氧化碳中毒、厌氧菌感染、气栓症、减压病、麻醉意外、缺氧性脑病、脑梗死、脑炎、突聋、脑创伤、断指再植、植皮、烫伤、烧伤、慢性溃疡、中毒、排除颅内活动性出血的各种意识障碍等。

三、高压氧医学展望

近二十年来，随着各领域研究的不断深入和多学科合作的广泛开展，临床医学中疾病的诊断和治疗手段发生了翻天覆地的变化。目前以及未来的高压氧医学在不断规范本学科治疗疾病范畴、治疗具体方案的基础上，也将借助科学与技术革新的力量开拓新的高压氧医学模式。高压氧医学将从设备更新到治疗创新，从基础理论深化到临床个性化治疗，从临床的普及到教学科研等方面不断开创新的局面。

（一）高压氧舱设施设备高精尖发展

随着我国医学科技的不断发展和创新，高压氧舱设施设备也随之推陈出新。圆形舱、圆形平底舱、方形舱等不断出现与普及，提升了患者治疗过程中的舒适性；未来，移动式高压氧舱的出现将有利于大型突发公共卫生事件中患者的治疗与抢救。区域间根据需求灵活调整氧舱分布、病房高压氧模式、成立全省全国甚至全球高压氧医学联盟等，届时移动性高压氧舱将惠及更多的重症患者和覆盖更多偏远和不发达地区。同样，高压氧舱的组成设备如舱门、加压系统、呼吸装置、通讯系统、消防设施，计算机系统等在工艺上越来越精细、性能上越来越尖端、功能上越来越齐全。舱门平移式，推动轻巧、锁定牢固；加压系统安静、气体充足、质量优良；呼吸系统氧气清新、吸氧平静、排氧畅通；通讯系统清晰可见，声音视频全程、全方位、全角度，存储回放自如；消防系统确保安全，自动识别、预判、预处理；计算机系统运行平稳、流程顺畅、人机互动。

同时，舱内的配套设备也已经逐步多样化，完全满足患者高压氧临床治疗工作的需要。舱内的配套设施除去目前已经在舱内普及的氧气面罩与连接管道、负压吸引装置、心脑电监护、舱内呼吸机、经皮氧分压测定仪外，还将逐渐普及舱内心肺复苏装置、气管插管设备、舱内静脉输液器、舱内康复运动装置、脊椎牵引装置等，以及用来评估舱内患者病情的脑电图、血气与血液流变学检测设备、颅内压和脑脊液氧分压监测仪、检眼镜、血糖仪、测量痉挛的测力计等。

为了满足科学研究的需要，动物实验氧舱业已经不仅限于普通的动物实验研究，细胞培养以及基因组学、蛋白质组学等科学研究的实验高压氧舱也越来越广泛地运用于高压氧科学研究中。

（二）个性化高压氧治疗

个性化高压氧治疗是目前以及未来高压氧医学发展的一个重要方向。个性化高压氧治疗始于20世纪80年代，理查德·纽鲍尔博士首次用单电子发射计算机断层成像（SPECT）评估单个脑卒中患者对高压氧治疗的反应性。在目前的后基因组时代，基因可以被看作是对高压氧反应的生物标志物以及氧毒性的预测因子，这将有助于确定每一个患者高压氧治疗的适应性以及治疗压力和时间。

为了适应个性化高压氧治疗的趋势，需要进一步开展与高压氧相关的分子研究，如：高压氧作用的分子机制基础研究；高压氧治疗反应性的基因组学研究，以获取与高压氧的反应或缺乏反应相关联的基因组学信息；高压氧治疗氧毒性的药物基因组学和药物遗传学研究等。

（三）高压氧在未来多学科医疗保健系统中的作用

临床医学正以一种多学科交叉的形式出现。越来越多的疾病需要讨论多种治疗的选择和整合，以得出可能的最有利于患者治疗的综合方案。因此，高压氧将可能与更多新的治疗手段结合。如再生技术可以与高压氧结合用于骨折的修复和伤口愈合。另外，随着医学“三级预防”理念（病因预防、临床前期预防、临床预防促康复）的深入，高压氧在部分疾病，特别是慢性病中的三级预防的作用将凸显。比如，对于脑部主要供血血管狭窄的患者采用高压氧治疗能从病因上预防脑缺血性疾病的产生；对于存在颈动脉不稳定性斑块的患者，高压氧治疗能阻止或者延缓脑梗死的发生；而脑卒中恢复期的患者进行高压氧治疗能降低患者致残率，促进神经功能恢复，提高患者生活质量，加速患者康复进程。

（四）高压氧医学纵深发展

在接下来的数十年里，高压氧医学本身也将得到充分的发展。首先，随着高压氧分子理论研究的深入，临床试验的蓬勃发展和循证医学证据的不断累积，高压氧治疗疾病的机制进一步明确，确切的疾病治疗范围将进一步加大，治疗方案也将适当多样化；其次，高压氧舱设备的不断革新和舱内可使用仪器的不断研发，将使患者在高压氧舱内可进行更多、更优的检验检查与治疗，使高压氧医学更紧密地融入临床医学中；最后，高压氧医学学科本身也将逐渐由以疾病治疗为中心的边缘临床医学学科发展为拥有完整的涉及专科疾病病因、诊断、治疗、预后研究的高压氧医学学科。在学科发展完善的基础上，诊疗单位不再以治疗中心为主，而将拥有适用于本学科专科疾病和患者的完备的门诊、病房和治疗中心体系。为确保学科的可持续发展，高压氧医学将会更注重科研和教学领域的发展，形成临床、科研、教学并重的完整的学科体系。

（五）高压氧医学的未来需求

为使高压氧医学跟上其他医疗领域的发展脚步，建议采取以下措施：①不断改善高压氧舱设备设施，根据具体医疗需求增加舱内新的诊疗技术；②加深研究，高压氧医师需要熟悉新的生物技术及其与高压氧结合的潜在应用；③加强临床适用范围扩展，将高压氧与其他治疗方法结合起来；④优化治疗方案，加强高压氧治疗时效管理，并且应尽可能采用个性化的疾病治疗方案；⑤加强从业人员培训与管理，提高高压氧医疗质量与安全。

（彭争荣　黄芳玲）