无创通气：挑战和陷阱

无创通气 (NIV) 经常用于急性呼吸衰竭患者，其成功取决于病情的根本原因。当用于具有更快速、可逆性的病例时，如心源性肺水肿或慢性阻塞性肺病急性加重，在患者病情恶化之前进行早期干预是成功的关键因素。

减肥手术后胃扩张相关吻合口渗漏被高估，NIV试验在脑病患者中的成功与触发原因而非昏迷的严重程度密切相关。免疫受损的患者大多受益于短时间的通气，而有创通气与死亡率过高无关。在其他具有实质炎症或感染的疾病中，NIV 几乎没有取得成功。限制这些患者呼吸机引起的肺损伤是另一个问题，主要通过重度镇静或麻痹来实现。

由于 NIV 失败会增加死亡风险，因此确定失败患者至关重要。也可以评估肌肉疲劳的临床和实验室替代指标。适当的压力支持和呼气末正压水平各不相同，必须考虑患者的血液动力学状况。呼吸机与患者的不同步会增加 NIV 失败。不合适的接口也会导致异步，这将不可避免地导致失败，观察波形可以解决这个问题。本综述的目的是了解导致其失败或成功的 NIV 机制，

介绍

无创通气 (NIV) 已使用多年，其使用量在过去二十年中稳步上升。除了支持其在特定临床问题（如心源性肺水肿或慢性阻塞性肺疾病 (COPD) 急性加重）中使用的大量证据外，关于将 NIV 作为一线通气支持疗法用于其他类型的急性呼吸系统疾病还存在许多争议呼吸衰竭 (ARF)，例如社区获得性肺炎或急性呼吸窘迫综合征 (ARDS)。由于 NIV 失败可能会增加死亡率，因此在将其成功推广到其他情况之前，必须充分了解呼吸病理生理学。

当 ARF 的原因是可逆的并且需要呼吸机支持时（即患者出现肌肉疲劳迹象），通常会启动 NIV。它可用于避免插管及其并发症、减少呼吸功 (WOB)、预防肺不张、帮助衰竭的心脏，并为治疗基础疾病腾出时间。然而，从自发负压通气恢复为正压通气 (PPV) 有其后果，ARF 的潜在病理学是 NIV 成功的重要因素。

正压通气和心肺相互作用

传统上，肺可以被分为威斯特的三个区；尽管这过于简单化了，而且影响肺部通气和灌注的因素还有很多，但有助于理解和预测干预措施的变化。在 1 区，有通气但没有灌注，称为死腔通气。在健康的肺中，没有 1 区，大部分肺由 3 区组成，因此肺内的灌注与肺泡内的压力无关。PPV 增加肺泡压力并可能扩大 1 区，从而导致通气死腔。NIV，尤其是带有全面罩的 NIV，也会增加器械相关的死腔。这两个因素可能导致CO 2累积，这可能无法通过增加每分钟通气量来克服。在呼吸模式变得快速和浅的情况下，也必须考虑到这一点。

PPV 还诱导右心室 (RV) 扩张并增加其后负荷，从而增加 RV 所做的功。在 RV 负荷增加的情况下，如肺血栓栓塞、肺动脉高压或 RV 梗塞，必须注意 PPV 的有害影响。低氧性肺血管收缩也会增加肺血管阻力 (PVR) 和 RV 工作量，因此必须考虑这两个端点之间的精确平衡。

PVR 有两个主要成分，肺泡血管和肺泡外血管，功能残气量最低。低于此容量时，低氧性肺血管收缩与 PVR 一起增加，随着肺容量的增加，肺泡压力增加并压迫肺泡血管，再次增加 PVR。

胸腔内压力的增加反映为右心房压力的增加，这阻碍了静脉回流到心脏。右心室静脉回流减少会降低左心室前负荷，这可能会降低左心室的心输出量。PVR 增加和 RV 扩张将室间隔推向左心室，进一步削弱其前负荷。因此，在血流动力学不稳定的患者中，实施 PPV 可能会导致循环衰竭。充足的水合作用可以限制这些影响，但严格的液体负平衡可能对这些患者有害，因为 3区 变成 2区，这使得肺泡灌注依赖于肺泡压力，进一步增加通气-灌注不匹配。

慢性阻塞性肺疾病

COPD患者的急性加重期有增加的WOB、肌肉疲劳和呼吸性酸中毒。NIV 提供的压力支持有助于减轻呼吸肌的负荷，施加到肺部的外部呼气末正压 (PEEP) 可帮助患者克服内源性呼气末正压 (iPEEP)。导致 iPEEP 的机制包括由于 COPD 患者的呼气流量限制导致的呼气时间常数增加，以及由于较高的呼吸频率导致的呼气时间短。无法呼出肺泡中的容积会导致动态过度充气，从而扰乱呼吸力学。当患者开始呼吸时，首先必须克服过量的肺泡压力，然后必须产生负压，以在气道和肺泡之间形成梯度，在自主呼吸的受试者中称为零压力，从而允许气体流入肺部。这种额外的负荷会导致呼吸肌疲劳，是COPD患者WOB增加的重要原因。外部 PEEP 应用可以降低肺泡内压力和气道开放压力之间的梯度。在iPEEP为10 cm H2O和PEEP为5 cm H2O的患者中，当呼吸机仍处于呼气阶段且因此无法辅助时，患者必须首先将其多余压力与气道开放压力（假定为5 cmH2O）持平。如果外部PEEP增加到8cm H2O，则肺泡内压力和气道开放压力之间的新梯度变小。这样，应用外部PEEP来帮助患者开始呼吸是一种常用的方法。iPEEP 是在无流量状态下测量的，即呼气屏气，并且很难在自主呼吸的患者身上进行。因此，观察呼气流量波形和患者开始呼吸的点及其与零线的距离，将有助于识别内部 PEEP 及其对外部 PEEP 的反应。除此之外，改变压力支持水平和/或强制通气频率或 I:E 比率也将解决这个问题。重要的是要记住，除非设置了比iPEEP更大的外部PEEP值，否则应用外部PEEP来帮助患者触发呼吸机不会改变动态过度充气。如果使用更高的外部PEEP，这将增加动态过度充气，并可能加剧呼吸肌的工作条件。很明显，5 cm H 2 O PEEP的“一刀切”水平对每位患者都有不同的影响，因此必须对其进行调整。分析呼吸机上的流量波形可以解决这个问题。

在一项大型回顾性研究中，与有创机械通气 (IMV) 相比，NIV 在 COPD 急性加重期的预后更好。相反，另一项针对英国 9,716 名 COPD 患者的研究显示 NIV 患者的死亡率更高。研究人员强调了仔细选择轻度呼吸性酸中毒患者和尽早开始治疗的重要性；严重酸中毒（即 pH <7.26）和延迟治疗开始导致 NIV 失败。与 NIV 失败相关的其他危险因素是咳嗽反射弱和分泌物过多、高碳酸血症昏迷和人机不同步。

没有酸中毒的 COPD 不应使用 NIV 治疗以预防酸中毒的发展，并且治疗的支柱应该是药物治疗。一组COPD患者最近出现呼吸急促并伴有轻度酸中毒（即pH>7.30），随机接受吸入β激动剂、吸入异丙托溴铵和/或类固醇的标准治疗，或接受NIV治疗；尽管研究中存在交叉，但呼吸窘迫恶化率并未降低。作者对NIV治疗也表现出近50%的不耐受性。这项研究表明，在没有明显呼吸窘迫或严重呼吸性酸中毒的情况下，NIV的启动与传统药物治疗相比没有优势。

脑病

由于缺乏气道保护反射和合作，严重的高碳酸血症脑病被认为与 NIV 相矛盾。COPD 加重（格拉斯哥昏迷量表 [GCS] >10）患者的轻度高碳酸血症脑病可通过 NIV 迅速改善；然而，较低的 GCS、APACHE II 评分≥29、呼吸频率≥30 和入院时 pH <7.25 已显示失败风险 >70%。压力控制通气或高备用频率可用于达到所需的肺泡通气。此外，在较低的氧饱和度下，更多的 CO 2与血红蛋白结合，增加了静脉血携带 CO 2 的能力。这被称为霍尔丹效应，意味着 88-92% 的血氧饱和度水平应该是目标。

在其他类型的高碳酸血症脑病中，例如与呼吸衰竭相关的神经肌肉疾病，在开始 NIV 治疗之前必须考虑以下因素：清除分泌物的能力、没有激越或通过清醒镇静控制激越，以及 NIV 方面的专业知识。14 Díaz 等人进行的一项研究。与 GCS >8 相比，15在 GCS ≤8 的患者中显示出更高的成功率。然而，这些组不是同质的，昏迷越多的患者患 NIV 反应性疾病越多，如 COPD（69.5% 对 25.5%）。总的来说，NIV 治疗脑病的结果取决于根本原因，而不是脑病的程度。

心源性肺水肿

心源性肺水肿 (CPO) 中的急性呼吸衰竭是由于肺泡突然充盈引起的 WOB 增加、气道阻力增加、肺容积下降和氧扩散能力下降引起的肌肉疲劳。应用 PEEP 可以复张肺泡，减少静脉回流，降低左心室后负荷，提高每搏输出量。这些都转化为有利的效果，因此推荐使用 NIV。在 CPO 中，NIV 与插管需求减少和死亡率降低有关。此外，与医疗护理相比，急性冠状动脉综合征和 ARF 患者的 NIV 与心肺事件风险增加无关。

通气模式，无论是持续气道正压通气 (CPAP) 还是双水平气道正压通气，都取决于根本原因。高碳酸血症患者可以从增加肺泡通气量中获益，CPAP 对低氧血症患者有效，但典型的临床表现并不常见。尚未显示一种模式优于另一种模式，应针对每位患者分别做出选择。

免疫功能低下的患者

多种情况会影响免疫功能低下的患者并导致 ARF，例如机会性感染、药物诱导的毒性和恶性肿瘤相关的肺损伤。免疫功能低下的患者被认为是高危人群，极高的死亡率与 IMV 相关；因此，无论 ARF 的原因如何，这些患者都可能受益于 NIV 试验以避免与 IMV 相关的并发症。然而，一项包括 115 名 ARF 患者的研究表明，与 NIV 相比，高流量鼻导管与更好的结果相关。作者将这一结果与更好的患者耐受性以及没有呼吸机诱发的肺损伤 (VILI) 相关联。

低血氧性呼吸衰竭

低氧性 ARF 患者对 NIV 的反应可能会随着潜在原因和合并症而改变。在既往没有心脏或肺部疾病病史的肺炎患者中，与氧疗相比，NIV 与动脉氧分压 (PaO 2 ) ：吸入氧分数 (FiO 2 ) 比率和插管率降低有关。然而，无创救援组死亡率较高表明延迟治疗会使结果恶化。另一项研究还发现，与标准氧疗相比，社区获得性肺炎患者的 NIV 氧合有所改善，但一旦 NIV 停止，氧合水平就会下降。将 CPAP 应用于肺部可能会因炎症过程和渗出液泛滥引起塌陷的肺泡；然而，一旦移除正压，这种效果就消失了。作者建议 CPAP 应用的时间间隔应更长，以便让抗生素有时间发挥作用。

在有合并症的患者中，成功率高于前一组。相反，在另一项针对社区获得性肺炎患者的研究中，与文丘里面罩相比，死亡率或住院时间没有减少。与直接 IMV 相比，与 NIV 失败相关的死亡率更高，因此对这些患者的担忧。应极其谨慎地选择患者，如果 NIV 未能达到目标（即改善氧合），则应立即进行 IMV。

ARDS 患者的 NIV 失败率也很高，治疗 ARDS 所需的压力水平可能是 IMV 的指征。在对低氧血症患者进行的一项早期研究中，与单独的氧疗相比，CPAP 略微改善了氧合作用。作者还建议，治疗 1 小时时的氧合评估（即 PaO 2 :FiO 2 <200）可用作严重程度的标志。

如果选择 NIV 为低氧性 ARF 患者提供通气支持，则必须应用适当的 PEEP 水平。关于什么是合适的 PEEP 水平存在很大争议，临床医生必须从针对该主题进行的研究中选择几个相互矛盾的结果之一。较高的 PEEP 水平会增加泄漏和患者不适。还建议 NIV 应保留给轻度低氧血症（即 PaO 2 :FiO 2 >200）的患者。与 IMV 相比，此设置中的 NIV 与更高的潮气量相关。此外，与有创通气相比，NIV 组应用了较低的 PEEP 水平，可以将其调整到一定限度。这使得增加 FiO 2作为改善氧合作用的唯一选择。结果是，与有创通气治疗的严重 ARDS 患者相比，NIV 失败患者的死亡率更高。此外，NIV 治疗 1 小时后的高潮气量与第 90 天的死亡率独立相关。

NIV 中较高的 PEEP 应用与患者耐受性差和通过接口的泄漏增加有关。头盔接口已用于解决低氧血症患者面罩应用的问题。在 Patel 等人的一项研究中，与低氧血症呼吸衰竭患者的面罩相比，头盔界面显示可显着降低插管率（>40%）和死亡率。作者将此效果归因于持续和更好地应用更高的 PEEP 率，尽管各组之间的差异很小（8 cm 与 5 cm H 2 O）。

无创通气和肺损伤

当需要支持的潜在病理是受伤的肺时，一些受体，如毛细血管旁受体或中枢和外周化学感受器，可能会刺激呼吸驱动。虽然健康的肺可以忍受潮气量的显着增加，如在运动中所见，但预先存在损伤的肺易受 VILI 的影响。通气引起的肺损伤可分为两类：VILI 和患者自身造成的肺损伤。“婴儿肺”的概念已经确立，并且已经采取措施减少已经通气的肺泡的过度扩张。根据体重采用较低潮气量的保护性通气可以限制这种过度膨胀，尽管它是患者肺部健康大小的一个指标。限制驱动压（潮气量与呼吸系统顺应性的比率）也降低了 ARDS 患者的死亡率。跨肺压 (TPP) 是肺泡压减去胸膜内压，TPP 升高可导致 VILI。对于给定潮气量，无论是受控潮气量、自发潮气量还是部分辅助潮气量，TPP 波动都是相似的。在不均匀的肺中，TPP 摆动可能存在区域差异潮气量或 TPP 的全局测量并不总能很好地反映它们。具有较高呼吸驱动力的患者的强烈努力可能导致摆动现象，其过度扩张更顺应的肺泡。限制潮气量可能会减少肺损伤，但这在重症患者中很难实现。此外，在控制通气中，肺泡压力在呼吸周期的大部分时间高于呼气末压力。在自主呼吸中情况并非如此，在此期间肺泡压力可降至呼气末压力以下。随着肺损伤患者的血管通透性增加，从而具有更高的呼吸驱动力，它增加了肺水肿的风险。因此，这些发现表明，具有较高潮气量的自主呼吸会加重肺损伤，因此这被称为患者自身造成的肺损伤。

与控制通气相比，辅助自主呼吸有很多优势，包括保留膈肌活动，7更好的通气-灌注分布，更好的血液动力学和减少对镇静剂的需求。另一方面，在实验条件下已经描述了增加呼吸驱动力对肺部造成伤害的可能性，并且研究表明，控制通气患者的死亡率降低了。提出了呼吸机不同步减少、呼吸驱动减少、肺不张和顺式阿曲库铵的直接抗炎作用来解释这些发现。此外，在最近的一项研究中，神经肌肉阻滞剂的使用导致炎症标志物减少，这部分归因于上皮和内皮损伤的减少。虽然在严重低氧血症患者中应考虑使用神经肌肉阻滞剂，但肺损伤和肺泡压力增加的相关性很重要。所有这些提出的机制也适用于肺损伤较轻的患者，在这些患者中 NIV 可能被认为是一种有利的干预措施。应权衡患者自身造成的肺损伤的风险与重度镇静和麻痹的短期和长期后果。

在对急性低氧性呼吸衰竭受试者进行的一项研究中，已证明 NIV 失败的患者具有更高的潮气量。如果不进行高水平镇静和经常麻痹，控制这些患者的潮气量几乎是不可能的，这主要是通过有创通气实现的。

呼吸驱动力有时通过呼吸频率来评估，尽管它并不可靠。可以通过食管测压法、膈肌超声、电活动、肌电图或询问患者是否有“空气饥饿”来评估高呼吸驱动力。

最近，提出了“力学假说”。在由炎症性水肿引起的不均匀肺中，作用在弹性不同的肺泡上的力可能完全不同，TPP 在这些受伤区域可能会加倍。可以通过两种操作来降低不均匀性：俯卧位和/或 PEEP。前者在中度至重度 ARDS 中表现明显，通常与 IMV 一起进行。使用 NIV 进行俯卧位是成功的，尽管它有很多局限性并且需要特定的专业知识。PEEP 可通过限制肺萎陷、增加肺容量从而降低 WOB 来降低肺不均匀性。另一方面，增加 PEEP 也会增加施加到肺实质的机械功率，从而促进 VILI。它还会干扰灌注。事实上，众所周知，心输出量和分流是相关的；心输出量减少会减少分流。随着 PEEP的增加，PaO 2增加但 SvO 2减少表明氧合作用的改善与塌陷肺泡的复张无关。

无创通气的并发症

NIV 的并发症之一是胃扩张，但它可能被高估了。健康人上下食管括约肌的张力分别为 40 cm H 2 O 和 32 cm H 2 O。胃扩张和吻合口漏证明了对减肥手术后开始 NIV 的恐惧，并得到少数病例报告的支持。在一项包含 5,801 名接受减肥手术患者的 11 项研究的综述中，1,293 名 (22%) 患者接受了 PPV，仅报告了 11 例吻合口漏，发生率为 0.8%，与接受 PPV 的患者相同不接收 PPV。

其他研究表明，阻塞性睡眠呼吸暂停综合征患者减肥手术后吻合口漏气与 NIV 之间没有关系。然而，一些患者的括约肌可能无法正常工作，压力可能低至 11 cm H 2 O。建议在这些患者中注意高气道压力。

皮肤破裂是 NIV 的常见并发症，据报道高达 48% 的 NIV 患者会发生皮肤破裂。它的范围从短暂的红斑到皮肤坏死，并增加了患者对面罩的不耐受性。如果 NIV 疗程时间较长，建议使用全脸面罩或头盔，并在不同类型的面罩之间互换。

如何了解患者是否失败

重症监护患者人群可能存在异质性，在呼吸衰竭患者中试用 NIV 是合乎逻辑的，除非存在明确的禁忌症或潜在危害。表 1给出了与患者选择相关的问题。

检测失败患者的重要性怎么强调都不为过，因为延迟 IMV 会增加死亡率。开始 NIV 治疗后需要进行密切评估，实验室值也可以帮助临床医生管理。辅助呼吸肌受累，例如胸锁乳突肌，与增加的 WOB 和呼吸驱动有关，并且胸锁乳突肌的活动减少可用作足够压力支持水平的替代指标。方框 1中总结了 NIV 失败的预测因素。一些研究也解决了这种情况。NIV 1-2 小时后PaO 2 :FiO 2的最小改善，入院时疾病严重程度较高和呼吸频率较高被认为是 NIV 失败的指标。

如果在 1 小时内无法实现充分的氧合、呼吸困难的缓解或呼吸频率的降低，或者神经系统状况恶化，则有必要进行插管。呼吸机不同步是 NIV 失败的另一个主要因素，但事实证明，临床医生识别这个问题的能力很低。每次更改呼吸机设置后都需要密切关注流量和压力波形，以改善患者的治疗效果。适当的接口选择也很重要，因为泄漏会导致不敏感的触发，影响患者的耐受性和同步性。

结论

与低氧血症患者相比，NIV 在高碳酸血症呼吸衰竭患者中的相对成功可能是由于高碳酸血症的可逆性更快，例如肌肉卸载和心脏负荷的变化。逆转实质感染、炎症或 ARDS 所需的时间越长，可能需要更长时间的通气支持和对患者的仔细观察。NIV 的有利影响已在一组特定的 CPO 患者、COPD 急性加重患者、术后肺不张患者和免疫功能低下患者中得到证实，尽管在大多数情况下存在一些固有的担忧。根据观察到的病理生理变化仔细选择患者是明智的。

参考文献

EMJRespir.2018;6[1]:100108. DOI/10.33590/emjrespir/10312141.https://doi.org/10.33590/emjrespir/10312141.