Początkowy rozwój medycyny hiperbarycznej jest ściśle związany z leczeniem choroby dekompresyjnej u nurków. Chociaż naukowe zastosowanie technologii hiperbarycznej jest stosunkowo niedawne, użycie sprężonego gazu w medycynie ma swoje początki w starożytności.

Istnieje wiele określeń na hiperbarię tlenową:

tlenoterapia hiperbaryczna,
hiperbaryczna terapia tlenowa,
hiperbaryczna oksygenacja,
leczenie tlenowo-nadciśnieniowe,
HBOT (Hyperbaric Oxygen Therapy), itp.

Prawie we wszystkich nazwach występuje przymiotnik "hiperbaryczny", który z greckiego oznacza "nadciśnienie" i to właśnie od zainteresowania wysokim ciśnieniem zaczęła się historia hiperbarii tlenowej.

Chociaż powietrze hiperbaryczne było używane już w 1662 r., czysty tlen po raz pierwszy zastosowano w komorze hiperbarycznej dopiero na początku XX w.

Zastosowanie wczesnych technik terapii hiperbarycznej u dawnych nurków

Pierwsi nurkowie pojawili się już w 4500 r. p.n.e., a legendy przypisują początki zastosowania rzeczywistego sprzętu do nurkowania Aleksandrowi Wielkiemu (356-323 r.p.n.e.), który był ponoć opuszczany w głębiny cieśniny Bosfor w szklanej beczce.

źródło: K.K.Jain, Textbook of Hiperbaric Medicine, 2009

Tematyką hiperbarii zainteresował się także Leonardo Da Vinci, który około 1500 r. wykonał szkice nowatorskich urządzeń do nurkowania, a także w 1620 r. holenderski wynalazca Cornelius Drebbel, twórca pierwszego „dzwonu” do nurkowania. W 1691 r. Edmund Halley (od którego nazwiska pochodzi nazwa komety), rozwinął technologię dzwonów do nurkowania, gdzie dopływ powietrza uzupełniano za pomocą ważonych beczek. W następnych dwóch stuleciach powstały hełmy i skafandry nurkowe na sprężone powietrze, dzięki którym możliwe było pozostanie pod wodą przez ponad godzinę.

Jednak na skutek podwyższonego ciśnienia, u nurków schodzących na większe głębokości pojawiły się pierwsze przypadki pękania bębenków w uszach, a u tych którzy zapuszczali się jeszcze głębiej odkryto chorobę dekompresyjną. Rekompresja w powietrzu normobarycznym okazała się mało skuteczna i już od połowy XIX w. przy dekompresji po zejściach na duże głębokości nurkowie zaczęli używać komór „powietrznych”.

Wpływ odkrycia tlenu na rozwój tlenoterapii hiperbarycznej

Tlenoterapia hiperbaryczna zaczęła się rozwijać na długo przed „odkryciem” samego tlenu. Za oficjalnego „odkrywcę” tlenu uważa się brytyjskiego duchownego i fizyka Joseph'a Priestley'a, który odizolował ten pierwiastek w 1775 r. i nazwał go "deplogistycznym powietrzem". Niektórzy utrzymują, że jako pierwszy, tlen odkrył polski alchemik i lekarz z Łukowicy Michał Sędziwój w 1604 r. i nadał mu nazwę „pokarm życia” (łac. cibus vitae). Niektóre źródła podają także Antoine-Laurent'a de Lavoisier'a jako niezależnego odkrywcę tlenu.
Tlen nie był używany we wczesnych konstrukcjach komór hiperbarycznych, z powodu powszechnie panującej opinii o jego toksyczności. O niebezpieczeństwach związanych ze skoncentrowanym tlenem pod ciśnieniem pisali francuscy naukowcy Antoine-Laurent de Lavoisier i Armand Seguin. Podobnej opinii byli angielski lekarz Thomas Beddoes oraz szkocki wynalazca i chemik James Watt. W 1796 r. Beddoes i Watt wydali pierwszą książkę o terapii tlenowej, gdzie pisali o szkodliwości tlenu. Podobnego zdania był Paul Bert, „ojciec medycyny awiacyjnej”, który w 1878 r. pisał o „naukowych podstawach” toksyczności tlenu pod ciśnieniem i zalecił używanie tlenu normobarycznego do leczenia choroby dekompresyjnej. Przez tego rodzaju opinie rozwój tlenoterapii został spowolniony, ale nie zatrzymany.

Czysty tlen został po raz pierwszy zastosowany dopiero w 1907 r. przez John'a S. Haldane'a, który odkrył, że dzięki większemu natlenieniu krwi jesteśmy w stanie szybciej i efektywnie pozbyć się nadmiaru dwutlenku węgla z płuc.

Pierwsze modele komór hiperbarycznych wykorzystujących powietrze o podwyższonym ciśnieniu

Pierwszy udokumentowany model komory hiperbarycznej zbudował w 1662 r. brytyjski lekarz i duchowny Nathaniel Henshaw. Urządzenie – nazwane przez twórcę „domicilium” - umożliwiało oddychanie powietrzem o podwyższonym lub obniżonym ciśnieniu dzięki specjalnemu systemowi zaworów i miechów pompujących powietrze do hermetycznie zamkniętego stalowego pomieszczenia.

Z jego komory korzystali głównie ludzie zdrowi w celu m.in.: zapobieganiu chorobom płuc, ułatwieniau oddychania oraz polepszeniu trawienia i ogólnego samopoczucia.

„Domicilium” Nathaniel'a Henshaw'a, źródło: https://tlenoterapia.info.pl

Natomiast pierwszy opis tlenoterapii hiperbarycznej jako metody leczniczej powstał we Francji, w 1783 r., a 15 lat później w Bristolu, w Wielkiej Brytanii, otwarto Instytut Pneumatyczny, gdzie zaczęto przeprowadzać badania naukowe nad działaniem leczniczym terapii hiperbarycznej (wciąż nie używano czystego tlenu).

Terapia powietrzem o podwyższonym ciśnieniu została uznana za skuteczną i w XIX w. we Francji zapanowała „moda” na komory hiperbaryczne. W 1834 roku francuski lekarz Victor Theodore Junod odkrył, że sesje w komorze powietrznej pod ciśnieniem od 2 do 4 ATA (atmosfery technicznej) powodują zwiększenie przepływu krwi do organów wewnętrznych i ukrwienia mózgu, a także poprawiają samopoczucie pacjentów. Jego komora – zaprojektowana przez słynnego szkockiego wynalazcę James'a Watt'a – została wykonana z miedzi i miała kształt sfery.

W 1855 r. Eugene Bertin napisał pierwszą książkę na temat terapii tlenowej „Kąpiel w sprężonym powietrzu. Leczenie chorób klatki piersiowej” i skonstruował własną komorę hiperbaryczną.

W 1879 r., J. A. Fontaine skonstruował pierwszą tzw. „mobilną salę operacyjną”, gdzie możliwe było przeprowadzenie operacji w warunkach hiperbarycznych. Francuski lekarz, używając powietrza pod zwiększonym ciśnieniem, był w stanie zwiększyć ilość tlenu w układzie krwionośnym pacjenta znajdującego pod wpływem znieczulenia tlenkiem azotu. Dzięki temu zapobiegał znacznemu obniżeniu ilości tlenu we krwi, które zwykle występowało u osoby znieczulonej. Jego „hiperbaryczna sala operacyjna” mogła pomieścić do 12 osób i umożliwiła przeprowadzanie operacji w sanatoriach a nawet domach chorych.

Znany XIX-wieczny chirurg, Pean, użył komory operacyjnej Fontain'a do przeprowadzenia 27 zabiegów chirurgicznych na przestrzeni 3 miesięcy. Wedle raportów, wszystkie operacje okazały się sukcesem, a pacjenci operowani w warunkach hiperbarycznych szybciej dochodzili do siebie po anestezji, również rzadziej występowały u nich wymioty i przypadki sinicy.

Na podstawie sukcesów Fontaine'a i Peana, zaplanowano budowę hiperbarycznej sali operacyjnej na 300 osób. Projekt ten nigdy nie został zrealizowany z powodu śmierci Fontaine'a.

Pod koniec XIX – pomimo braku poważnych badań naukowych – terapia hiperbaryczna była dostępna w każdym większym mieście w Europie. Sam jej wpływ na zdrowie pacjentów nie był jeszcze dobrze rozumiany i rekomendacje co do ciśnienia i czasu trwania terapii różniły się w zależności od lekarza (w tamtych czasach nie było możliwości oszacowania ciśnienia parcjalnego tlenu we krwi, które przy 2 ATA powietrza jest około dwukrotnie większe niż na poziomie morza). Dla porównania, jeśli oddychamy czystym tlenem przy 2 ATA, ciśnienie cząstkowe tlenu we krwi tętniczej jest dwanaście razy większe niż normalnie.

Generalnie XIX-wieczne ośrodki hiperbaryczne reklamowano jako konkurencję dla tradycyjnych „uzdrowisk”, a Junod nazywał terapię tlenową „łaźnią na sprężone powietrze”.

Rozwój HBOT w Ameryce Północnej

Pierwsza komora hiperbaryczna w Ameryce Północnej powstała w 1860 r. w mieście Oshawa (Ontario, Kanada), a w USA tlenoterpia hiperbaryczna została po raz pierwszy użyta przez znanego nowojorskiego neurochirurga Dr. J. L. Corninga głównie do leczenia zaburzeń nerwowych.

W 1921 r., znany anastezjolog, Dr. Orville Cunningham, zbudował komorę hiperbaryczną w Lawrence, Kansas, gdzie leczył ofiary hiszpańskiej grypy, która przetoczyła się przez Stany Zjednoczone w ostatnich dniach Pierwszej Wojny Światowej. Amerykański naukowiec zauważył, że śmiertelność z powodu choroby była wyższa w obszarach o wyższej elewacji, w związku z czym sukces w jej leczeniu musiał mieć związek z ciśnieniem. Cunningham odnotował również znaczną poprawę u pacjentów z cyjanotycznymi odbarwieniami skóry oraz śpiączką, a także cukrzycą.

Jego pierwsza komora ciśnieniowa miała długość ponad 9 metrów i szerokość 3 metry. Cunningham zauważył, że stan zdrowia osób chorych na zapalenie płuc i grypę przebywających nad morzem i w górach, jest lepszy na poziomie morza, gdzie ciśnienie atmosferyczne jest wyższe. Ponadto, zakładał, że to infekcje bakteriami beztlenowymi powodują wiele chorób.

Jednym z jego pacjentów wyleczonych z powikłań cukrzycowych przy pomocy tlenoterapii hiperbarycznej był Henry Timken Junior, syn znanego wynalazcy i twórcy firmy Timken Roller Bearings, Henry'ego Timkena Seniora.

To dzięki pieniądzom Timkena, w 1928 r., w Cleveland, w Ohio powstała pierwsza klinika hiperbaryczna, nazwana „Sanatorium Cunninghama”, gdzie lekarz prowadził szeroko zakrojone badania nad leczeniem tlenem hiperbarycznym chorób takich jak syfilis, artretyzm, cukrzyca, nadciśnienie i rak.

Ośrodek nazwany „Hotelem Hiperbarycznym” wznosił się na wysokość 5-ciu pięter, na każdym z nich znajdowało się 12 pokoi, które ogółem mogły pomieścić 70 pacjentów. Budynek posiadał niemal 20-metrową średnicę, 25 metrów długości i wykonany był ze stalowych płyt grubości 1,3 centymetra. Pacjentów poddawano działaniu tlenu o podwyższonej koncentracji i pod zwiększonym ciśnieniem, który wdychali przez szklaną rurkę przez kilka godzin dziennie.

Kulista komora w Cleveland, źródło: http://oxymedica.pl

Dr. Cunningham uważał, że leczenie było bardzo skuteczne, a największym problemem jego pacjentów była nuda związana z siedzeniem przez kilka godzin w jednym miejscu i wdychaniem tlenu hiperbarycznego. Dlatego też, dla wygody pensjonariuszy obiekt wyposażono w windę zainstalowaną w centrum „kuli”, a także w, umiejscowioną na ostatnim piętrze, salę rekreacyjną i „salon dla palących”.

Obraz XX wiecznej hiperbarii tlenowej

Około 1917 r., niemiecki naukowiec J. Heinrich Dräger, jako pierwszy zaczął stosować tlen pod ciśnieniem do leczenia choroby dekompresyjnej u nurków. Jednak z „nieznanych powodów” system Dräger'a nigdy nie wszedł do produkcji.

Dopiero w 1937 r., lekarz marynarki wojennej Albert Richard Behnke i Joshua J. Shaw zaczęli wykorzystywać tlen hiperbaryczny do leczenia choroby dekompresyjnej na podstawie zaleceń Drägera sprzed 20 lat. W 1939 r. marynarka wojenna USA zaczęła wykorzystywać HBOT u nurków dotkniętych chorobą dekompresyjną co stanowiło nowość w stosunku do poprzednich technik wykorzystujących powietrze o zawartości tlenu ok. 21%.

To od tego momentu można mówić o narodzinach obecnej tlenoterapii hiperbarycznej. Rok 1941 przyniósł modyfikację systemu Dräger'a poprzez konstrukcję komór rozkładanych, a rok 1945 – zmianę technik konstrukcji komór z nitowanych na spawane.
W połowie lat 50-tych XX Churchill-Davidson zaczął stosować tlen hiperbaryczny w celu zwiększenia wrażliwości nowotworów na promieniowanie i udowodnił wysoką skuteczność tlenu pod wysokim ciśnieniem u pacjentów po radioterapii.

Ite Boerema, holenderski kardiochirurg zaproponował i przeprowadził w praktyce zabiegi kardiochirurgiczne w ciśnieniowej komorze wypełnionej tlenem, co miało na celu umożliwienie wydłużenia trwania zabiegu oraz udowodnił, że do życia w warunkach hiperbarii tlenowej wystarcza tlen rozpuszczony w surowicy krwi. Następnie w 1960 r. udowodnił możliwość przeżycia zwierzęcia pozbawionego krwinek czerwonych w warunkach hiperbarii tlenowej poprzez fizyczne rozpuszczenie tlenu we krwi. W 1961 r. zastosował tlen hiperbaryczny w leczeniu zgorzeli gazowej u człowieka.

W 1962 r. poprzednio wspomniani Smith i G.R. Sharp przeprowadzili pierwszą udokumentowaną i skuteczną tlenoterapię hiperbaryczną u pacjenta zatrutego tlenkiem węgla. W tym samym czasie w Nowym Jorku uruchomiono komorę do przeprowadzania zabiegów chirurgicznych w warunkach HBOT, co zapoczątkowało instalację podobnych urządzeń w Chicago, Bostonie, Los Angeles, Cambridge, itd.

Rok 1963 to czas ważny dla medycyny hiperbarycznej. Zwołano wówczas jej Pierwszy Międzynarodowy Kongres w Amsterdamie. Z kolei w 1989 r. powołano do życia europejską organizację o nazwie European Committee for Hyperbaric Medicine (Europejski Komitet Medycyny Hiperbarycznej), która zajmuje się bezpiecznym leczeniem tlenem hiperbarycznym, zgodnie z zasadami naukowymi.

Warto wspomnieć, że pierwszą jednomiejscową komorę hiperbaryczną używaną do leczenia trudno gojących się ran skonstruowano w Long Beach Memorial Hospital w Kalifornii w 1967 r.

Lata 60-te i 70-te XX w. zaowocowały rozwojem nurkowania technicznego, budową morskich platform wiertniczych i pracami badawczymi związanymi z oceną możliwości długotrwałego przebywania pod wodą, m.in. francuskiego badacza Jacques'a Cousteau.

Jednak w tym samym czasie HBOT napotkała na przeszkody w swoim rozwoju spowodowane rozpoczęciem stosowania na szeroką skalę sztucznego płuco-serca i brakiem regulacji prawnych, procedur oraz jasnych wskazań i przeciwwskazań dla jej stosowania.

Dopiero w 1977 r. został wydany pierwszy podręcznik medycyny hiperbarycznej: “Hyperbaric Oxygen Therapy”, w wyniku zjazdu organizacji zajmującej się medycyną podwodną – Undersea Medical Society (UMS), odbytego dwa lata wcześniej, w San Francisco pod kierownictwem Jeffersona C. Davisa. Ponadto, UMS określiła ścisłe wskazania do stosowania HBOT.

Korzyści ze stosowania tlenoterapii hiperbarycznej w leczeniu licznych chorób i urazów, potwierdzono dzięki wykorzystaniu znaczników izotopowych z obrazem rezonansu magnetycznego (MRI), a także tomografii komputerowej z emisją pojedynczego fotonu (SPECT).

W roku 1994 odbył się pierwszy European Consensus Congress on Hyperbaric Medicine, podczas którego przedstawiono listę wskazań do stosowania tlenoterapii hiperbarycznej (w większości spójną z ustaleniami Undersea and Hyperbaric Medical Society (UHMS – organizacji powstałej na bazie UMS). Wtedy także stworzono standardy kształcenia personelu i wyposażenia ośrodków HBOT.

Tlenoterapia hiperbaryczna w Polsce

W 2008 r. w Polsce powstało Polskie Towarzystwo Medycyny i Techniki Hiperbarycznej, które jest jedyną Instytucją regulującą rozwój HBOT w naszym kraju.

Pierwszymi placówkami medycznymi w Polsce, gdzie zaczęto stosować hiperbarię tlenową są Klinika Medycyny Morskiej i Tropikalnej w Gdyni (HBOT prowadzona jest tam w warunkach ambulatoryjnych i szpitalnych od 1986 r.), oraz Centrum Leczenia Oparzeń w Siemianowicach Śląskich.

Popularne robią się także prywatne ośrodki hiperbaryczne, dzięki czemu dostęp do nowoczesnych i wygodnych komór tlenowych coraz bardziej się upowszechnia.

Źródła:

http://www.hiperbaria.pl/index.php?option=com_content&view=article&id=22&Itemid=77

http://www.tlenova.pl/historia-tlenoterapii/

https://www.atamed.com.pl/tlenoterapia-hiperbaryczna/historia-terapii-tlenowej/

http://oxymedica.pl/informacje-o-tlenoterapii-hiperbarycznej/historia_hbo/

https://tlenoterapia.info.pl/tlenoterapia-hiperbaryczna-hbot/

https://pl.wikipedia.org

http://www.czytelniamedyczna.pl/5847,aktualne-zastosowanie-hiperbarii-tlenowej.html

http://www.londondivingchamber.co.uk/index.php?id=history&page=5

https://www.adcov.com/historia-hiperbaryczna/

https://clevelandhistorical.org/items/show/378

https://www.quackwatch.org/01QuackeryRelatedTopics/HBOT/hm01.html

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK448104/

https://www.o2oasis.com/history-of-hbot/

https://guides.mclibrary.duke.edu/hyperbaric/history

http://www.hsj.gr/medicine/the-inspiring-journey-of-hyperbaric-oxygen-therapy-from-the-controversy-to-the-acceptance-by-the-scientific-community.php?aid=6885#2

http://oxy.hr/hyperbaric-oxygenation-hbot/oxygen-therapy/historical-development-of-hbot