傷口治療的高壓氧標準為何是2.36ATA 90分

 

 游朝慶 醫師

大多數多人高壓氧艙治療慢性傷口或放射性損傷，都會有一個標準的傷口治療protocol。讓患者在2-2.4ATA(Atmospheres absolute – 絕對大氣壓，等於大氣壓加上水壓。縮寫為ATA，例如加壓 1.4 atm 再加上大氣壓 1 atm 結果等於 2.4 ATA)下吸90-120分鐘的純氧。其中『Jefferson Davis wound healing protocol』在北美被認為是多人艙治療傷口的黃金準則。1

在1974年，位於美國德州的美國空軍高壓氧中心(USAF Hyperbaric Center)主任Jefferson C. Davis醫師想知道高壓氧是否對於戰爭導致的傷害有治療的角色1。對於高壓氧的治療劑量(dose of HBO)需要考慮四點－即治療的壓力、治療的時間治療的頻率，及總治療次數。因過多的氧氣及壓力會造成氧中毒或減壓症…在當時北美及歐洲有幾個高壓氧的實驗建議說治療深度至少要2大氣壓（2ATA），但不要超過2.5ATA。1974年，George Hart使用單人艙2ATA90分鐘治療燙傷患者2。1961年Boerema使用 90分鐘及3ATA來治療氣性壞疽gas gangrene3，然而Boerema的3ATA卻容易導致氧中毒，當時得確有一些人嘗試使 用3ATA治療傷口，然而隨著許多研究報告的證實，人們開始使用較低的壓力，當時許多動物實驗顯示，3ATA對於燒傷的老鼠有負面的影響4-5，在燒傷的實驗豬也有類似的狀況6，因此Davis於1974年決定採用2.36ATA，90分鐘，多人艙，使用氧氣面罩，間歇性給氧這套餐來治療傷口患者。

 而為何是2.36這個數字呢，原本理想狀況下，用純氧加壓的單人艙使用2ATA 90分鐘就可達到治療效果，然而Davis的艙是多人大艙，患者使用緊密的飛行員氧氣面罩，一旦戴不緊密，面罩太大，漏氣，會使給氧只能到達95％ 7，這是氧氣面罩的原罪。

  為確保能達到在2ATA 100% 氧氣的相同效果，Davis一開始選擇2.5ATA，然而在高壓氧艙的儀表板上大多使用英呎feet(fsw, feet of seawater，等於水面下幾英呎的壓力深度)作為深度單位(如圖1)，2.5大氣壓等於49.5 fsw，對於技術員不是那麼好操作，也常會記錯壓到常做的60fsw治療表，而壓力太高對於沒有吸氧的陪艙人員(inside attendant)也容易造成減壓症。為了防呆及安全問題，故Davis將治療深度設為對技術員好記的45英呎(2.36 ATA)，基於相同的理由，儀錶板有ATA單位的高壓氧艙會將治療深度設為2.4ATA或2.5ATA(如圖1)也不是不可以，重點只是找一個簡單的方法可以在多人艙中確保讓患者至少吸到2ATA的氧氣。而在美國，單人艙占了國內大多數高壓氧市場，因單人艙為純氧加壓，就沒有面罩漏氣的問題，其標準治療就是單純的2ATA。8

 

圖1.範美高壓氧單人艙的壓力表(有ATA,FSW及PSI)

  Davis的原始治療表是給氧30分鐘休息10分鐘的間歇性給氧(Intermittent air breaks, 30 min O2, 10 min air)主要是為了避免氧中毒(pulmonary oxygen toxicity)，之後因為氧氣面罩及頭罩hood的改良，air break(指的是在高壓氧治療中，將呼吸的 100％氧氣切換成空氣的過程，以避免造成氧氣中毒。)縮短成5分鐘，而這5分鐘的休息是根據美國海軍的高壓氧治療表(US Navy treatment tables，如圖2)。接著為了減少氧中毒，有些又將給氧時間縮短為20分鐘(20 min O2, 5 min air)，此後這Davis的治療表(Davis Wound Healing Protocol)竟成了之後多人艙治療傷口的標準套餐。而隨著更有效率的頭罩問市，有些多人艙開始讓患者戴高流量不會漏氣的頭罩，使用2ATA來治療傷口，並可降低氧中毒的風險8。

圖2.美國海軍治療表9

    至於治療的頻率(週期)，Tenenhaus研究2.4ATA 120分鐘一天三次在燒傷老鼠身上9，及Perrins 使用2ATA60分鐘，一天四次在燒傷豬身上10，都得到負面的結果，最後終於有人證實一天一次的治療優於一天兩次11。故現今的治療處方，配合周休二日，全世界都是2.36ATA 100分鐘，每天做一次，一周做5次。至於總治療次數，一般會建議一個療程為20次(四周)。

1. 1. P J Sheffield, How the Davis 2.36 ATA wound healing enhancement treatment table was established, Undersea Hyperb Med . Summer 2004;31(2):193-4.

   2. Hart GB, O'Reilly RR, Broussard ND, Gave RH, Goodman DB, Yanda RL. Treatment of burns with hyperbaric oxygen. Surg Gynecol Obstet. 1974;139:693-696.

   3. Brummelkamp W.H. Hogenkijk J.Boerema I. Treatment of anaerobic infections (clostridial myositis) by drenching the tissues with oxygen under high atmospheric pressure. Surgery. 1961; 49: 299-302

   4. Marchal, C.; Thibault, G.; Commebias, J.F.; Barlier, J.; Benichoux, R. Effects of OHP and THAM on Experimental Burns of Rats. In Proceedings of the 3rd International Congress on Hyperbaric Medicine Duke University, Durham, NC, USA, 17–20 November 1965; National Academy of Sciences Research Council: Washington, DC, USA, 1966.

   5. Bleser, F.; Benichoux, R. Experimental surgery: The treatment of severe burns with hyperbaric oxygen. J. Chir. 1973, 106, 281–290.

   6. Spinadel, L.; Výmola, F. Influence of hyperbaric oxygenation and antibiotics on burns in animal experiments. Zent. Chir. 1969, 94, 296–298.

   7. Sheffield PJ, RL Stork, TR Morgan. Efficient oxygen mask for patients undergoing hyperbaric oxygen therapy. Aviation, Space & Environmental Medicine, 48(2): 132-137, 1977. https://www.uhms.org/images/MEDFAQs/February-2017/2nd/How_the_davis_2.36_ATA_wound_healing_enhancement_table_was_established.pdf

   8. Dick Clarke, CHT, The Case for 2.0 ATA "Oxygen" as the Hyperbaric Dose for Deficient Healing, National Baromedical Services (NBS) ,Aug 24, 2020,  5 min read, https://www.baromedical.com/post/the-case-for-2-0-ata-oxygen-as-the-hyperbaric-dose-for-deficient-healing

   9. Tenenhaus, M.; Hansbrough, J.F.; Zapata-Sirvent, R.; Neumann, T. Treatment of Burned Mice with Hyperbaric Oxygen Reduces Mesenteric Bacteria but Not Pulmonary Neutrophil Deposition. Arch. Surg. 1994, 129, 1338–1342. 

   10. Perrins, D.J.D. Failed Attempt to Limit Tissue Destruction in Scalds of Pig´s Skin with Hyperbaric Oxygen. In Proceedings of the 4th International Congress on Hyperbaric Medicine Sapporo, Japan, 2–4 September 1969; Igaku Shoin, Ltd.: Tokyo, Japan, 1970.

   11. Barth, E.; Sullivan, T.; Berg, E. Animal Model for Evaluating Bone Repair with and without Adjunctive Hyperbaric Oxygen Therapy (HBO): Comparing Dose Schedules. J. Investig. Surg. 1990, 3, 387–392.