氫氣吸入有助於膠質瘤手術後腦水腫恢復？一項隨機對照臨床研究帶來的新證據
- Muting Functional Medicine
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本文為早期文章之重新整理與更新版本，並依據 Wu et al., 2024 隨機對照研究重新撰寫。
膠質瘤手術的主要目標，是在保護重要神經功能的前提下，盡可能切除腫瘤並取得病理診斷。然而，手術完成後，患者仍可能面臨腦水腫、疼痛、睡眠障礙與神經功能恢復等問題。
其中，術後腦水腫尤其值得關注。當腫瘤切除、腦組織牽拉、局部微血管受損或血腦障壁通透性增加時，液體可能進入腦組織間隙，使手術區域周圍出現腫脹。輕度腦水腫可能只造成頭痛與不適；嚴重時則可能引起意識改變、肢體無力、顱內壓升高，甚至影響術後恢復。
目前臨床上主要使用類固醇、甘露醇、高張鹽水、液體與電解質管理，以及必要時的神經外科處置控制腦水腫。這些治療仍是標準照護的核心，但醫學界也持續尋找安全、非侵入性，且可以與既有治療並用的輔助方法。
2024年，《Frontiers in Neurology》發表一項隨機對照臨床研究。研究結果顯示，膠質瘤患者在手術前後吸入氫氧混合氣體後，出院前的腦水腫體積較氧氣對照組低，水腫消退率也較高；此外，部分睡眠品質與術後疼痛指標亦呈現改善。
這項研究並不是在證明氫氣可以治療腦瘤，而是在探討：氫氣是否可能成為膠質瘤手術後腦水腫與恢復照護中的一項輔助工具？答案目前仍不能說已經定論，但這項人體隨機對照研究，確實提供了值得進一步關注的臨床證據。
研究基本資料
Effects of perioperative hydrogen inhalation on brain edema and prognosis in patients with glioma: a single-center, randomized controlled study.圍手術期氫氣吸入對膠質瘤患者腦水腫與預後的影響：一項單中心隨機對照研究。研究由中國北京首都醫科大學三博腦科醫院執行，並於2024年7月發表。
研究如何進行？
研究最初評估100名準備接受膠質瘤手術的成年患者，其中11人拒絕氣體吸入，之後再經過取消手術、缺少CT影像及失訪等情況，最終共有75人納入分析。患者被分為兩組：
組別 | 最終人數 | 吸入氣體 |
氫氣組 | 38人 | 66.7%氫氣＋33.3%氧氣 |
氧氣對照組 | 37人 | 約33.3%氧氣 |
兩組患者都透過鼻導管吸入氣體，從住院後開始使用，手術完成後繼續進行，直到出院。研究規定每日吸入時間至少2小時。
這項設計有一個重要優點：對照組並不是完全不接受氣體治療，而是接受相近濃度的氧氣。因此，研究比較的不是「吸氫」與「什麼都不做」，而是：在相近的氧氣濃度下，加入氫氣是否能帶來額外的術後恢復效果？這樣可以在一定程度上降低補充氧氣本身造成的干擾。
兩組患者的基本狀況相近，研究顯示，氫氣組與氧氣組在多項基礎條件上沒有顯著差異，包括：年齡、性別、體重與BMI。ASA麻醉風險分級。腫瘤位置、腫瘤大小。手術時間、術中出血量。輸液量、尿量。
這代表隨機分組後，兩組患者的基本條件大致相近，降低了「氫氣組原本病情就比較輕」的可能性。
研究如何測量腦水腫？
腦水腫體積是這項研究最重要的觀察指標。所有患者分別在以下時間點接受腦部CT：
研究時間點 | 評估時機 |
Day 1 | 入院後 |
Day 2 | 手術前 |
Day 3 | 術後24小時 |
Day 4 | 術後72小時 |
Day 5 | 術後7天 |
Day 6 | 出院前 |
研究人員使用RadiAnt DICOM Viewer分析CT影像，由兩位不知道患者分組的神經放射科醫師，分別在每一層CT影像上描繪腦水腫範圍。軟體會先計算每一層影像中的水腫面積，再乘以CT切片厚度，最後將所有切面的數值累加，得到整體腦水腫體積。
如果影像中包含腫瘤本體或術後手術腔，研究人員則以扣除法，盡量排除非水腫區域。兩位醫師各自完成測量後，再取平均值作為最終結果。
研究如何利用CT計算腦水腫體積
需要注意的是，這張圖是「測量方法示意圖」，並不是同一名患者接受氫氣治療前後的影像比較。這種逐層描繪的方法，比單純以肉眼判斷水腫變大或變小更具有量化價值，也使研究結果更容易進行統計比較。
主要結果：出院前腦水腫體積明顯較低
這項研究最重要的發現，是氫氣組患者在出院前的腦水腫體積明顯低於氧氣對照組。
不同時間點的腦水腫體積
評估時間 | 氧氣組 | 氫氣組 | P值 |
入院後 | 31.11 ± 16.38 cm³ | 29.32 ± 16.93 cm³ | 0.643 |
手術前 | 27.48 ± 12.88 cm³ | 26.41 ± 13.91 cm³ | 0.730 |
術後24小時 | 35.37 ± 27.43 cm³ | 31.57 ± 20.84 cm³ | 0.723 |
術後72小時 | 39.56 ± 26.86 cm³ | 41.15 ± 24.06 cm³ | 0.787 |
術後7天 | 28.30 ± 20.19 cm³ | 25.90 ± 17.21 cm³ | 0.580 |
出院前 | 21.44 ± 19.51 cm³ | 11.50 ± 8.75 cm³ | 0.006 |
在入院時與手術前，兩組水腫體積相近，表示兩組起始條件沒有明顯差異。手術後，兩組的腦水腫都先增加，尤其在術後72小時左右達到較高程度。這符合神經外科手術後常見的水腫變化趨勢。到了術後第7天，兩組水腫皆開始下降，但當時兩組間尚未達到統計顯著差異。真正明顯的差異出現在出院前：氧氣組：21.44 cm³，氫氣組：11.50 cm³，平均相差：約9.94 cm³（P＝0.006）。若單純以兩組平均值比較，氫氣組出院前的水腫體積約比氧氣組低46%。
這並不代表每位患者都會減少46%，但從整體平均數據來看，差距具有統計意義，而且幅度值得關注。
氫氣可能影響的是「水腫消退速度」
這項研究的時間序列非常有意思。氫氣組並沒有在術後24小時或72小時立即呈現顯著較低的水腫體積。也就是說，研究沒有顯示氫氣能完全阻止手術後早期水腫形成。不過，到了恢復後期與出院前，兩組差距才逐漸明顯。因此，從這項研究的數據來看，氫氣可能影響的不是最初水腫是否發生，而是：幫助術後腦水腫在後續恢復階段更快消退。這種解讀比直接說「氫氣可以預防腦水腫」更符合實際數據。
出院前腦水腫消退率提高
除了絕對水腫體積外，研究也計算了腦水腫的消退比例。
評估時間 | 氧氣組 | 氫氣組 | P值 |
術後第3天 | −0.36 ± 0.41 | −0.50 ± 0.56 | 0.216 |
術後第7天 | 0.03 ± 0.54 | −0.04 ± 1.017 | 0.705 |
出院前 | 0.35 ± 0.31 | 0.54 ± 0.50 | 0.041 |
出院前：氧氣組平均水腫消退率約35%，氫氣組約54%，絕對差距約19個百分點。這項結果與腦水腫體積的變化方向一致，進一步支持氫氣組在恢復後期可能具有較快的水腫消退速度。
兩組甘露醇使用量相近
腦水腫的研究很容易受到脫水藥物影響。如果氫氣組使用較多甘露醇，那麼水腫體積較低，可能只是藥物劑量不同造成的結果。不過，本研究中兩組在術前、術中與術後的甘露醇使用量均沒有顯著差異。
甘露醇使用階段 | 氧氣組 | 氫氣組 | P值 |
術前 | 555.40 ± 449.92 mL | 609.21 ± 417.78 mL | 0.468 |
術中 | 221.62 ± 52.09 mL | 219.07 ± 53.72 mL | 0.788 |
術後 | 1101.11 ± 422.70 mL | 1039.47 ± 444.66 mL | 0.153 |
這表示氫氣組出院前水腫體積較低，不太可能只是因為使用了更多甘露醇。當然，腦水腫也可能受到類固醇、高張鹽水、液體平衡、手術切除範圍與患者個別病情影響。因此，這項結果仍需要更大型研究進一步確認。
氫氣組的部分睡眠指標也獲得改善
腦瘤手術後，睡眠品質往往會受到疼痛、焦慮、病房環境、藥物、神經發炎及日夜節律改變影響。本研究除了追蹤腦水腫，也使用睡眠監測設備，記錄患者的：總睡眠時間、深睡時間、淺睡時間、睡眠效率、REM睡眠、入睡潛伏期、覺醒次數、睡眠呼吸中止低通氣指數。
部分較明顯的結果如下：
睡眠指標 | 氧氣組 | 氫氣組 | P值 |
D4總睡眠時間 | 380.37分鐘 | 416.55分鐘 | 0.002 |
D4睡眠效率 | 70.62% | 91.33% | 0.042 |
D5總睡眠時間 | 359.00分鐘 | 411.90分鐘 | 0.029 |
D5睡眠效率 | 70.10% | 93.11% | 0.013 |
D5入睡潛伏期 | 40.60分鐘 | 16.89分鐘 | 0.030 |
氫氣組在部分術後時間點呈現：總睡眠時間增加約36至53分鐘；睡眠效率提高；入睡時間縮短。尤其在D5，氫氣組的平均入睡潛伏期約為16.89分鐘，而氧氣組為40.60分鐘，差距接近24分鐘。這些結果顯示，氫氣的潛在價值可能不只限於腦水腫，也可能與手術後的整體恢復狀態有關。不過，並非所有睡眠參數都一致改善。深睡、REM睡眠與睡眠呼吸中止指數，在多數時間點並沒有顯著差異。因此，較精確的說法是：氫氣吸入與部分術後睡眠指標改善有關，但尚不能認定其能全面改善所有睡眠問題。
術後疼痛評分短暫下降
研究也以0至10分的NRS數字疼痛量表，追蹤術後疼痛。
時間點 | 氧氣組 | 氫氣組 | P值 |
D3 | 4.15 ± 1.12 | 3.94 ± 1.45 | 0.482 |
D4 | 2.89 ± 0.55 | 2.48 ± 0.65 | 0.008 |
D5 | 0.54 ± 0.50 | 0.55 ± 0.05 | 0.918 |
氫氣組在D4的疼痛評分較低：
氧氣組：2.89分
氫氣組：2.48分
差距：約0.41分
這項差異達到統計顯著，但幅度不算大，而且D3與D5都沒有顯著差異。因此，這項結果比較適合視為：氫氣組在特定術後時間點可能具有輕度疼痛改善訊號。目前還不足以單獨將氫氣定位為止痛治療。
氫氣可能如何影響術後腦水腫？
這項研究主要觀察臨床效果，沒有直接證明分子機轉。不過，研究作者根據過去氫分子與神經系統研究，提出幾個可能方向。
一、降低氧化壓力
手術操作、局部缺血與再灌流可能增加活性氧與脂質過氧化，進而損傷細胞膜、微血管內皮與血腦障壁。氫分子體積小、擴散速度快，可能進入細胞與粒線體，降低過度氧化反應造成的二次傷害。氫分子作為選擇性抗氧化介質的概念，最早受到廣泛關注，來自Ohsawa等人在2007年的研究。
二、保護血腦障壁
血腦障壁由腦微血管內皮細胞、緊密連結蛋白、基底膜、周細胞與星狀膠細胞等結構共同維持。當血腦障壁受損，血液中的水分與蛋白質便可能滲入腦組織，形成血管性腦水腫。氫氣若能降低氧化損傷與內皮細胞發炎，理論上可能有助於維持血腦障壁完整性，減少液體持續滲漏。
三、調節神經發炎
腦部手術可能活化微膠細胞與發炎訊號，引起細胞激素釋放，進一步增加血管通透性。氫分子在部分動物與細胞研究中，曾被觀察到可能調節：NF-κB、NLRP3 inflammasome、IL-1β、IL-6、TNF-α、氧化脂質介質。不過，本研究測量的CRP、白血球、NLR與MLR，兩組間並沒有顯著差異。這代表氫氣的效果未必能由一般血液發炎指標直接反映，也可能主要發生在腦部局部微環境。
四、維持粒線體功能
粒線體功能障礙會降低細胞能量供應，增加氧化壓力，並可能促進神經細胞損傷與凋亡。氫分子可能透過維持粒線體穩態、降低粒線體氧化損傷，協助受壓力的神經細胞恢復。這些都是合理的研究方向，但仍需要透過腦部生物標記、血腦障壁指標與分子實驗直接驗證。
吸入時間越久，效果越好嗎？
氫氣組38名患者的每日平均吸入時間分布如下：
每日平均吸入時間 | 人數 | 比例 |
2–4小時 | 13人 | 34.2% |
4–6小時 | 14人 | 36.8% |
超過6小時 | 11人 | 28.9% |
研究者進一步分析吸入時間與出院前腦水腫體積、睡眠效率之間的關聯。
每日吸入時間與腦水腫體積、睡眠效率的關聯
左圖顯示，患者每日平均吸入約5小時時，出院前的腦水腫體積似乎最低。右圖則顯示，每日平均吸入約5至6小時時，睡眠效率似乎較高。這項結果帶來一個值得研究的方向：氫氣的效果可能存在適當的使用時間區間，不一定是使用時間越長，效果就會線性增加。
但這部分屬於探索性分析。患者不是被隨機分配成2小時、5小時或7小時，而且每個吸入時間區間的人數不多。因此，目前還不能將「每日5小時」直接定義為標準或最佳吸入時間。比較適當的解讀是：每日約5小時可能是一個值得未來劑量研究進一步驗證的時間點。
影像上的改善是否轉化成臨床恢復？
研究也觀察了住院時間、ICU停留時間、插管時間與術後併發症。
臨床結果 | 氧氣組 | 氫氣組 | P值 |
術後插管時間 | 2.86小時 | 2.77小時 | 0.641 |
ICU停留時間 | 5.21小時 | 4.15小時 | 0.275 |
術後住院日 | 14.54天 | 14.50天 | 0.976 |
肺部併發症 | 21.6% | 15.7% | 0.779 |
深部靜脈栓塞 | 13.5% | 15.7% | 0.801 |
兩組在這些臨床指標上，沒有達到統計顯著差異。這並不代表腦水腫體積改善沒有價值，而是表示：在這項75人的早期研究中，影像上的改善尚未轉化成可被證實的住院日或併發症下降。術後住院時間往往也受到醫院流程、病理報告、傷口照護、復健安排與醫師決策影響，不完全由腦水腫決定。未來若要確認真正的臨床效益，研究應進一步追蹤：神經功能恢復、肢體活動能力、認知功能、日常生活能力、生活品質、再入院率、長期神經預後。
這項研究有哪些值得重視的優點？
這是人體隨機對照臨床研究
相較於細胞或動物實驗，本研究直接觀察接受膠質瘤手術的患者，臨床意義更高。
使用氧氣作為對照
兩組都有相近的氧氣濃度，較能觀察加入氫氣後是否產生額外效果。
以CT進行量化測量
研究不是只依靠醫師主觀描述，而是逐層描繪腦水腫並計算體積。
影像判讀者不知道患者分組
兩位神經放射科醫師在盲化狀態下測量，降低了判讀偏差。
多個時間點持續追蹤
從入院、術前、術後24小時、72小時、7天到出院前，研究完整呈現腦水腫的動態變化。
甘露醇使用量相近
這降低了脫水藥物差異造成結果偏差的可能性。
同時觀察恢復相關指標
除了腦水腫，研究也評估睡眠、疼痛、發炎與併發症，使我們能從更完整的角度觀察術後恢復。
研究仍有哪些需要進一步驗證的地方？
這項研究提供了令人期待的訊號，但仍屬早期臨床證據。最主要的限制可以歸納為三點。
第一，樣本數不大，而且只有單一醫院：最終分析75人，結果是否能適用於不同國家、不同醫院、不同腫瘤分級與不同手術方式，仍需多中心研究驗證。
第二，主要差異出現在出院前：術後24小時、72小時與第7天並未達到顯著差異。因此，氫氣較可能與後期水腫消退有關，而不是立即抑制早期水腫形成。此外，「出院前」不是完全固定的術後天數，未來研究若能統一在術後第10天、第14天或第21天進行影像評估，結果會更容易比較。
第三，目前尚未證明長期預後改善：研究沒有追蹤：
長期神經功能
認知恢復
腫瘤復發率
無惡化存活期
整體存活率
因此，現階段能支持的是術後腦水腫與部分短期恢復指標，而不是膠質瘤本身的治療效果。
這項研究對患者與醫療人員有何意義？
目前最合理的臨床定位是：氫氣吸入可能成為膠質瘤手術後標準照護之外的輔助選項，但尚未取代現有治療。它可能具有幾項潛在優勢：
非侵入性
可透過鼻導管使用
能在手術前後持續介入
不增加甘露醇劑量
可能促進後期水腫消退
可能改善部分睡眠品質
未觀察到明顯新增併發症訊號
不過，膠質瘤手術後患者的病情高度複雜，仍須由神經外科、麻醉科與重症醫療團隊共同評估。氫氣吸入不能取代：類固醇、甘露醇、高張鹽水...等常規水段。它更適合被理解為：在標準治療基礎上，探索能否進一步改善術後恢復的輔助策略。
未來值得進一步研究的方向
這項研究已經提供初步人體證據，下一步最重要的工作，是將這個訊號進一步驗證。
未來研究可以朝以下方向發展：
進行多中心、大樣本隨機對照研究。
使用固定術後時間點進行CT或MRI評估。
比較不同氫氣濃度與吸入時間。
以隨機方式比較每日2小時、4小時與6小時。
追蹤神經功能、認知與生活品質。
記錄完整類固醇、甘露醇與高張鹽水使用量。
依WHO分級、IDH突變與腫瘤切除範圍分層。
測量氧化壓力、血腦障壁與神經發炎生物標記。
評估長期安全性與再入院率。
確認影像改善是否能轉化成更好的功能性預後。
如果未來多中心研究能重複觀察到相同結果，並進一步證明患者的神經功能與生活品質改善，氫氣便可能在神經外科術後照護中占有更明確的位置。
結論：一項值得關注的神經外科氫氣臨床研究
這項隨機對照研究顯示，膠質瘤患者在手術前後吸入66.7%氫氣與33.3%氧氣後，出院前的平均腦水腫體積顯著低於氧氣對照組：氧氣組：21.44 cm³；氫氣組：11.50 cm³。P＝0.006。出院前水腫消退率也由氧氣組的35%，提高至氫氣組的54%。此外，氫氣組在部分術後時間點，呈現較長的總睡眠時間、較高的睡眠效率及較短的入睡時間。
這項研究的意義，不在於宣告氫氣已經可以取代腦水腫標準治療，而在於首次以人體隨機對照方式，觀察到氫氣可能加速膠質瘤手術後腦水腫的恢復。對神經外科術後照護而言，這是一項值得延伸的研究方向。它還不是終點，但已經不只是理論。
解讀觀點：為什麼這項研究仍支持氫氣作為術後輔助策略？
這項研究雖然尚不足以讓氫氣成為膠質瘤術後腦水腫的標準治療，但從臨床研究設計與結果方向來看，仍提供了相當合理的支持。
首先，這不是單純的細胞實驗或動物研究，而是直接在接受膠質瘤手術的患者身上進行隨機對照試驗。對氫分子醫學而言，這一點非常重要。許多具有抗氧化、抗發炎或粒線體保護潛力的介入，在進入人體研究後，往往無法重現實驗室中的結果；然而，本研究至少在主要影像指標上，觀察到氫氣組出院前腦水腫體積較低，且水腫消退率較高。這代表氫氣的作用並不只停留在理論層面，而是已開始出現可被臨床影像量化的訊號。
其次，研究並未顯示氫氣組使用更多甘露醇。兩組在術前、術中及術後甘露醇劑量沒有顯著差異，因此，氫氣組在出院前呈現較低腦水腫體積，不太能單純以「脫水藥物用得更多」來解釋。這使氫氣本身可能提供額外輔助效果的推論，更具有合理性。
第三，研究結果呈現的不是立即、劇烈的變化，而是較偏向後期恢復階段的改善。術後早期兩組水腫體積沒有明顯差異，但到了出院前，氫氣組的水腫體積與消退率才逐漸拉開。這種結果反而符合氫氣可能扮演的生理角色。氫氣未必像甘露醇一樣，透過滲透壓快速將水分拉回血管內；它更可能是透過降低持續性氧化壓力、維持微血管內皮與血腦障壁穩定、減少次級神經發炎，逐步改善組織恢復環境。因此，氫氣可能不是「急性脫水劑」，而是「恢復期微環境調節者」。
第四，部分睡眠指標同步改善，也增加了結果的生理一致性。術後睡眠品質受到疼痛、焦慮、發炎、病房環境與神經調節影響。研究中氫氣組在部分時間點呈現較長總睡眠時間、較高睡眠效率與較短入睡潛伏期。這些變化雖然不能單獨證明神經修復，但至少顯示氫氣可能不只影響單一影像指標，而是對術後整體恢復狀態產生較廣泛的調節。
第五，氫氣具有小分子、快速擴散與可穿越生物膜的物理特性，從理論上適合應用於中樞神經系統。早期研究已提出，氫分子可能降低高反應性氧化物造成的細胞傷害，並進一步影響氧化脂質訊號、粒線體功能與發炎反應。這些機轉未必能由CRP、白血球或NLR等全身性指標直接反映，因此，本研究未觀察到血液發炎指標下降，並不等於腦部局部微環境完全沒有發生變化。真正需要的，是未來加入血腦障壁、神經發炎與氧化壓力相關生物標記進行驗證。
更重要的是，氫氣目前的合理定位，本來就不是取代標準治療，而是加入標準治療後，是否能提供額外的恢復優勢。從這個角度看，本研究已經回答了一部分問題：在相近的氧氣支持、甘露醇使用與手術條件下，加入氫氣後，部分患者在出院前呈現較佳的腦水腫消退結果。
因此，這篇研究真正支持的不是「氫氣已經證實可以治療膠質瘤」，而是：氫氣可能具有改善膠質瘤術後腦水腫恢復環境的潛力，並值得進一步發展為神經外科術後的輔助照護策略。
對一項仍在發展中的醫療介入而言，人體隨機對照研究能觀察到影像量化差異，本身就是一個重要進展。它尚未構成最終答案，但已經足以支持更大規模、多中心、固定劑量與長期神經功能追蹤的下一階段研究。
氫氣的價值，可能不在於快速取代現有藥物，而在於以低侵入性的方式，協助降低手術後持續性的氧化與發炎壓力，為腦組織創造更有利的恢復條件。
常見問題
氫氣可以治療膠質瘤嗎？
目前沒有證據顯示氫氣可以直接縮小膠質瘤、抑制腫瘤生長或降低復發率。本研究探討的是膠質瘤手術後的腦水腫與恢復，而不是腫瘤治療本身。
氫氣可以取代甘露醇或類固醇嗎？
不可以。現有研究將氫氣定位為潛在輔助介入，不能取代標準腦水腫治療。
氫氣組的腦水腫何時開始與對照組出現差異？
術後24小時、72小時及第7天都沒有顯著差異，主要差異出現在出院前。這表示氫氣可能較偏向促進後期水腫消退，而不是立即阻止早期水腫。
每天吸入5小時效果最好嗎？
目前還不能下定論。研究中的曲線顯示約5小時可能與較佳結果有關，但這只是38名氫氣組患者的探索性分析，不是正式的隨機劑量試驗。
氫氣改善腦水腫的作用機轉已經確定嗎？
尚未完全確定。目前較可能的方向包括降低氧化壓力、保護血腦障壁、調節神經發炎與維持粒線體功能，但仍需要更多人體生物標記研究驗證。
腦瘤患者可以自行吸氫嗎？
不建議自行決定。腦瘤手術前後涉及顱內壓、氧氣濃度、呼吸狀態、藥物使用與神經功能監測，應先由神經外科或相關醫療團隊評估。
參考文獻
Wu F, Liang T, Liu Y, Wang C, Sun Y, Wang B. Effects of perioperative hydrogen inhalation on brain edema and prognosis in patients with glioma: a single-center, randomized controlled study. Front Neurol. 2024;15:1413904.DOI：10.3389/fneur.2024.1413904PMID：39099781
Ohsawa I, Ishikawa M, Takahashi K, et al. Hydrogen acts as a therapeutic antioxidant by selectively reducing cytotoxic oxygen radicals. Nat Med. 2007;13:688–694.DOI：10.1038/nm1577PMID：17486089
