氢是自然界常见的化学元素，位列元素周期表中第一，也是自然界最小的原子，氢是氢元素最简单的分子物质存在形式。氢无味、无色、无嗅，具有一定的还原性，也具有易燃性，与氧发生化合反应生成水，被认为是一种理想的清洁能源。
由于氢在减压过程中不易产生气泡，利用氢氧混合气体作为呼吸介质可以缩短减压时间，因此在过去氢仅用于潜水医学领域。但是，最近的研究发现，氢可以选择性地和羟自由基反应，氢分子小,其扩散性极佳，氢能轻易地穿过生物膜发挥其抗氧化能力，以上特点决定了氢在生物医学领域具有良好的应用前景。
年《Science》报道了患皮肤恶性肿瘤的动物模型给予连续呼吸高压氢14天后，肿瘤体积明显缩小，提示高压氢治疗皮肤恶性肿瘤有效，认为高压氢抗肿瘤机制可能与氢的抗氧化作用相关，此后在法国学者Gharib等人报道呼吸8个大气压的高压氢可以治疗肝血吸虫感染引起的炎性反应，并且提出氢与羟自由基直接反应是治疗炎症损伤的基础。
到目前为止，研究人员使用多种实验动物模型和临床病例观察，确定了氢可以治疗许多疾病，氢最重要的效应是对氧化应激相关疾病有很好的治疗效果，例如脑梗、帕金森病等，最近也用利用氢治疗糖尿病、动脉粥样硬化、高血压、肿瘤等人类重大疾病的研究报道。
脑梗死在临床上非常常见，脑缺血或脑出血的病理生理机制非常复杂，而羟自由基和亚硝酸阴离子等氧自由基是导致缺血/再灌注损伤的最主要的因素。氢对组织器官缺血/再灌注损伤具有明确的保护作用，另外，氢能显著降低缺血/再灌注组织的丙二醛水平和髓过氧化物酶活性，还能抑制细胞凋亡。氢能同时作用于氧化应激、中性粒细胞浸润、细胞凋亡、炎性介质等缺血/再灌注损伤的多个环节，因此能显著减轻缺血/再灌注损伤所致的组织器官损伤。
国内学者孙学*等研究显示呼吸氢对新生儿窒息导致的缺血缺氧性脑损伤具有理想的治疗作用。国内外还有研究人员先后报道氢呼吸和注射氢生理盐水对脑出血和蛛网膜下腔出血引起的早期脑损伤、神经细胞坏死、脑水肿和血管痉挛等具有理想的治疗作用，提示氢在脑血管疾病治疗中的应用价值。
帕金森病是老年人的常见病，其发病机制之一就是过度的氧化应激。在帕金森病动物模型实验研究中发现，氢能保护大鼠的黑质-纹状体功能并避免其变性，显著延缓帕金森病的进展速度。
阿尔茨海默病是常见的神经退行性疾病，多种实验模型的研究发现氢可明显缓解海马神经的退行性改变，日本有研究人员正在进行氢对老年人认知障碍影响的研究，一些结果显示氢具有比传统的银杏叶治疗更好的效果。
氢在肝病的治疗中也有不俗的作用，呼吸2%氢或饮用富氢水可以有效地抑制肝脏缺血/再灌注损伤所致的肝细胞损伤程度，并有效地降低转氨酶水平及保护肝脏功能。
氢不仅用于急性肝细胞损害的治疗，还有人用于治疗肝硬化、治疗胆管阻塞后的*疸和肝损伤。日本的研究结果显示长期饮用富氢水可以明显改善高脂饮食引起的脂肪肝，改善肝功能、防止肝纤维化，氢气还刺激肝脏成纤维细胞因子（FGF）21的表达，FGF21具有重要的调节糖代谢的作用。
氢气结构简单、分子质量小，可通过呼吸自由排出体外而无任何体内的蓄积和残留，临床应用的安全性可靠；氢具有理想的选择性抗氧化作用，能选择性地中和毒性强的活性氧与自由基，而不影响在机体内承担重要生物学功能的活性氧。
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