无创伤性机械通气的临床应用进展 钮善福 机械通气是藉助呼吸机建立气道口与肺泡间压力差，给呼吸功能不全的患者予以呼吸支持。以往认为待患者呼吸极度微弱、昏迷，甚至直到呼吸停止，才作气管插管或气管切开机械通气。延误了抢救时机，造成重要脏器严重损害，其结果是死亡率高、疗效差、恢复慢，造成人力、物力和财力的巨大浪费。 近十多年来，由于高科学技术（流量、压力、容积、气体分析等换能器和计算机智能化等）应用于呼吸衰竭（呼衰）的病理生理、呼吸机及其机械通气的生理学效应研究。从而使呼吸机的性能不断完善；连接人机界面的正压通气鼻或口鼻面罩性能，以及负压通气机（胸甲式、夹克式）连接方式的密闭性能等不断改进，使人机更为协调，增强机械通气的同步性；再加上医务人员根据患者的不同的呼吸病理生理，合理地调整机械通气方式和各种参数，从而使近年来国内外开展无创性机械通气技术得到长足进步。无创伤性通气的有效性、安全性和可依从性得到肯定。不但可避免或减少有创性机械通气，还可减少气管插管和气管切开的并发症（分泌物阻塞导管、反复肺部感染等），提高了疗效，避免或减少多脏器功能衰竭的发生。缩短机械通气时间和节省了人力、物力和财力。故目前无创伤性机械通气正成为呼衰患者第一线治疗的手段，为呼衰的及时抢救、预防和康复创造条件。 一、经鼻或口鼻正压机械通气 （一）提高面罩机械通气的同步性能 1.压力、流量传感器触发灵敏度 流量触发比压力触发灵敏，且压力触发有滞后现象；压力触发的面罩密闭性比流量触发的要求高；要做到压力在20cmH2O～30cmH2O下，机械通气的面罩完全密闭性难度更大。所以常用2L/min的流量触发能达到良好的同步性能。压力和流量传感器的灵敏度均有提高，增加了呼吸同步性。 2.口鼻面罩性能 面罩的材料、气垫的充盈度和固定方法均会影响患者的通气的密闭性和舒适度。如以往用的橡胶气垫，其组织相容性差，质地较硬、不易与面部均匀贴附，面罩密闭性差；气垫充气程度，可影响面罩效能，如充气不足，可导致硬质面罩对面部压迫。充气过度，使面罩与面部接触面积减少，均易产生漏气。防漏气，则需增加固定系带拉力，增加面罩对面部的压迫，当气垫内压超过4kPa（30cmH2O），会引起鼻梁和面部皮肤糜烂，降低患者面罩机械通气的依从性。改用乳胶或塑料气垫后，虽有所改善，但漏气与面部压迫的皮肤损害仍未解决，故不能较长持续面罩机械通气。 为弥补和减轻较高压力下漏气和面部受压，应用双面粘聚丙烯胶布粘附于面罩与面部之间，以增强面罩机械通气的密闭性能。加上双面粘胶薄膜后与未加之前作比较，可见在吸气潮气量（580±43）ml和固定系带拉力不变时，呼气潮气量由（306±45）ml增至（489±28）ml；若呼气潮气量保持不变，气垫内压由7.3±0.9（kPa）降至3.4±0.9（kPa），所以面罩的密闭性能的提高，既能保证通气量，又能降低气垫压。 为此近年来国内外将气垫改用硅胶面膜，由于面膜薄，与面部接触面积大，吸气时因面罩内压力升高，对具可塑性的面膜增加了与鼻面颊软性吻合。所以硅胶面膜组织相容性好，具可塑性强，吻合好，对面部压迫轻柔，对病人皮肤几乎不造成损伤，从而保证了面罩的良好密闭性和舒适度，可较长期持续应用。现设计的面罩死腔小（50～70ml），有利提高有效通气量；鼻面罩盖与面膜可拆卸性，便于消毒处理，更换和重复使用。塑料面罩盖上设有两孔，便于输氧、测压和取样作气体分析监测。面罩盖下端有插胃管的孔，可插入双腔气囊胃管，这样不但可鼻饲，还能防止气体进入胃和胃内容物返流误吸入呼吸道。 设计的固定面罩系带帽要能适应不同头形，系带为快速插带，可按需调节三根面罩系带的松紧，能在30cmH2O压力下，面罩保持不漏气。 3.人机配合，以及医务人员合理应用机械通气 初始应用面罩机械通气时，几乎所有的患者不适应，拒绝使用。在使用面罩机械通气之前，首先要给患者讲清面罩机械通气能帮助患者呼吸，改善气急，以排除患者紧张心理，取得患者配合。精神异常和昏迷患者当然不会配合。一般可通过下述途径使患者适应面罩机械通气。最为有效而实用的是医务人员应用简易呼吸囊作面罩加压辅助通气。先为跟随患者辅助呼吸肌动作（胸锁乳突肌收缩、点头、皱眉等）、或看患者呼气至胸廓刚不动时，即挤压气囊，并感阻力不大。开始只要跟上患者呼吸频率作小潮气量辅助呼吸，随后逐步增加潮气量，由于增加了通气量，改善缺氧和二氧化碳潴留，pH的上升，患者呼吸变慢。通过人工辅助通气后，了解患者的呼吸病理生理，需多少潮气量、呼吸频率、吸呼之比，以及气道阻力等。当患者气急症状缓解，神志转清，取得患者信任后，再根据上述的各种呼吸参数改换呼吸机辅助面罩通气。选用压力支持通气模式（PSV）为妥，因PSV输出潮气量、呼吸频率、吸气流量皆受患者自主呼吸能力的调控，更易为患者接受。在PSV时，患者吸气期始终处于主动吸气状态，致气道扩张，阻力减小，气流以较多的“层流”的成分进入呼吸道，故产生相同的潮气量的峰压要比间歇正压通气（IPPV）低8～10cmH2O的压力。支持压力从小开始，一般为8～10cmH2O，逐增加，尤在使用BiPAP（PSV+PEEP）呼吸机有持续气流时，即使在支持压力不高的情况下亦会感到气流量大的不适。应避免吸气过短，或流量过大，产生口腔压力大于30cmH2O，会使气体进入食道、胃，引起腹胀影响通气。在应用PSV时发现呼吸频率越来越快，说明支持压力不够，可适当增加压力，并观察患者胸廓活动幅度。在患者呼吸平稳后，抽动脉血作气体分析。当调节各种参数适合患者的病理生理，患者感到舒适，甚至安然入睡，需要化费不少精力和时间。 从理论和实践中都证实，如患者神志清楚的话，只要医务人员耐心坚持说服，并通过实践真正掌握了患者的病理生理，面罩机械通气定能达到人机配合。一般快的需要半小时至2小时，慢的约2～3天后都能适应。面罩机械通气在急性呼衰患者应在神志清楚，肯配合时尽早应用，可取得事半功倍的效果，对防止重要脏器损害起到积极的作用。对有严重缺氧或二氧化碳潴留的慢性呼衰患者，应在缓解期学会鼻或口鼻面罩机械通气，这样便于适应为急性呼衰发作时面罩机械通气的抢救。 鼻罩机械通气具保留上呼吸道的加温加湿和滤过功能，适用于患者神志清、能闭嘴呼吸。鼻罩比口鼻面罩更易耐受，张口呼吸者应改为口鼻面罩机械通气。 （二）面罩机械通气适应症和禁忌症 面罩机械通气原则上可适用于各种情况的呼吸衰竭。老年、昏迷或极重度二氧化碳潴留并不是面罩通气的禁忌症。呼吸道分泌物多、明显精神症状或顽固性气道痉挛的患者经面罩辅助通气短期内不能纠正时应及时建立人工气道机械通气。 机械通气压力需超过30cmH2O时应改为人工气道机械通气。严重感染所致的ARDS和危重哮喘患者经面罩机械通气治疗病情继续恶化。患者频繁的打呃、恶心呕吐、严重腹胀不应使用面罩机械通气。 （三）面罩机械通气应用于呼衰的治疗、预防和康复有良好的发展前景 1.预防呼衰 对一些需作上腹或胸部手术的有肺功能明显损害、年龄超过70岁或肥胖的患者，术前面罩机械通气适应、术后作支持，以预防呼衰发生和减少术后肺炎、肺不张并发症，有利早日康复。 2.康复治疗 对有缺O2，伴CO2潴留的慢阻肺缓解期患者进行面罩机械通气，可使疲劳的呼吸肌得到休息，减少夜间低通气症。发展小型的BiPAP（PSV＋PEEP）呼吸机，可逐步向家庭机械通气发展，提高患者的生活质量，亦为因感染发生急性失代偿性呼衰治疗创造条件。 3.治疗急性呼衰 经面罩机械通气是国际上90年代治疗慢阻肺轻中度急性呼衰取得的主要进展，其疗效达60～80％。对重症慢阻肺呼衰者，我们从实践中体会到面罩（口鼻）机械通气应用得当，在昏迷患者亦可取得较好疗效。其理论基础为COPD呼衰的发展相对缓慢，血液缓冲系统起作用外，肾脏可取得一定代偿；长期缺氧，患者红细胞和循环血流量增加，血流重新分布，增加重要脏器对缺O2的耐受能力，COPD缺O2主要与通气血流比例失调有关，低浓度O2就可纠正缺O2；根据肺泡通气与PaCO2呈反抛物曲线，当PaCO2>75mmHg时，在陡直线性内，通气量稍增加，PaCO2明显下降，pH值有一定程度提高，所以可允许患者适应面罩机械通气。 对突发性非感染性危重哮喘呼衰患者，经面罩机械通气可取得良好疗效，亦为顽固性支气管痉挛呼衰患者行气管插管机械通气创造条件。 在急性肺损伤或ARDS患者，其自主呼吸强，神志清醒，能较好地配合吸入高浓度氧的面罩通气，非感染原因所致疗效较好，而感染所致的严重ARDS应建立人工气道机械通气。在心肌梗塞、肺栓塞、肺水肿所致的呼衰，面罩进机械通气亦可取得好的疗效。 （四）面罩机械通气的临床应用 1．慢阻肺呼吸衰竭 慢阻肺呈高气道阻力，高VD/VT、高FRC和高呼吸功消耗等特点。在缓解期为慢而深的呼吸，当呼吸道感染引起失代偿急性呼衰时，虽呼吸中枢驱动增强，P0.1可达健康者的5倍，因呼吸器官的机械阻力显著增加，呼吸功增加促使呼吸肌疲劳，加上呼吸中枢对缺O2和CO2的敏感性反应性减弱，变浅快呼吸，加大VD/VT的比值，肺泡通气量进一步减少，缺O2和CO2潴留更为严重，发生失代偿性的呼吸性酸中毒。慢阻肺急性呼衰时，必须监测其呼吸形态和动脉血气的变化。 慢阻肺进行机械通气过程中，应避免产生肺动态的过度充气，减少对血液动力学影响和通气机肺损伤。呼吸频率<20次/分，呼气延长>2秒，吸入胆碱能阻止剂和β2激动剂，降低气道压，才能改善肺过度充气。一般选用定压型的压力支持通气（PSV），在同样的通气效果下，PSV比间歇正压通气（IPPV）的吸气峰压低8～10cmH2O，这与自主呼吸所产生胸腔负压有关，亦有利于减少对血液动力学的影响；在相同的压力下，PSV的VT>IPPV，减少VD/VT的比值，提高肺泡通气量，有利于改善缺O2、CO2排出和pH上升，使呼吸变慢而深。压力支持从低压（10cmH2O）开始，逐渐增加压力，有些COPD患者气道压力高，需要高的支持压力（30cmH2O），才能增加有效通气量，将CO2排出。作PSV时，患者有明显的辅助呼吸肌活动，说明支持压力偏低，一般有自主呼吸不会有明显pH的升高。但PSV需一定的中枢敏感性和呼吸肌力量为基础，在严重呼衰患者，呼吸肌疲劳昏迷的患者，在短期PSV机械通气后，其呼吸中枢刺激因素减弱，呼吸中枢驱动水平下降，自主呼吸变弱，乃至不能触发呼吸机送气，常出现在伴睡眠呼吸暂行综合征的患者，则应选用定容性辅助/控制通气，或间歇强制通气（SIMV）加PSV。100％COPD患者存在内源性PEEP（PEEPi），平均为7cmH2O，选择低于85％PEEPi的PEEP（3～5cmH2O），不但能减少吸气肌克服PEEPi作功，还有利于改善换气功能，提高PaO2，不影响心输出量。若PEEP>7cmH2O，虽提高PaO2，会影响心输出量和组织供氧；吸气气道峰压>45～50cmH2O伴肺部感染，严重缺氧的COPD患者，发生人机不配时，为防止气压伤，可采用双相正压通气（Bi-CPAP），合理选择高压与低压及其压力差，以利改善缺氧和增加肺泡通气量。面罩机械通气治疗COPD呼衰，疗效好（82.8％），无创性，通气时间从14天缩短至19天和住院时间缩短为28天，护理工作量减少（从38％降至24％），大幅度减少院内交叉感染，费用为人工气道的1/2。操作方便，可与多种类型呼吸机连接，便于推广，可用于各级医院及家庭康复治疗。 2.危重哮喘呼衰 突发性哮喘所致严重支气管痉挛，气道阻力骤增，呼气性呼吸困难，引起严重肺过度充气，乃至接近肺总量，呼吸微弱，严重通气不足，发生急性CO2潴留，严重呼吸性酸中毒和低氧血症，可导致心跳骤停。应及时补碱和机械通气治疗。 面罩机械通气操作迅速、简便，尤为正压简易呼吸器更方便，适合现场抢救。简易呼吸器空气入口处贴附阔胶布，减少空气入量，开大氧流量，可保障高浓度氧吸入，应注意避免呼吸囊压力过高，防肺气压伤发生。危重哮喘肺过度充气，肺压力－容积曲线处于高位平坦段，为避免血压下降、并发纵隔气肿和气胸发生，开始应随患者呼吸频率作小潮气量通气，手控挤放呼吸囊（附压力表和PEEP装置）。待适应后，在吸气时逐渐用力挤压呼吸囊，呼气时，放松呼吸囊至胸廓不动或哮鸣音听不见，再次挤压呼吸囊。与此同时，用定量或雾化(2激动剂和胆碱能阻滞剂喷入呼吸囊，以缓解支气管痉挛，直至患者缺氧、CO2潴留和酸中毒改善，气道压力下降，胸廓活动幅度增大，呼吸变慢而深，再调换呼吸机进行面罩机械通气，则更为安全。适当选用PEEP（3～5cmH2O）加PSV通气模式，具对抗PEEPi，减少吸气肌负荷，提高人机配合，扩张气道，降低气道阻力，减少对循环的影响。在严重高气道反应，气道压力过高，亦可采用Bi-CPAP通气人工（30cmH2O和5cmH2O）观察其效果。 危重哮喘的气道炎症所致的顽固性支气管痉挛，气道阻力高，难以控制，危及生命时，手控呼吸囊面罩通气可为气管插管机械通气提供安全性。 3.ARDS ARDS应选择定压型通气模式，充分发挥自主呼吸功能。常采用PSV（20～25cmH2O）加PEEP（5～10cmH2O），尤在急性肺损伤和ARDS早期，患者自主呼吸能力强，采用经鼻或口鼻面罩机械通气能取得较好疗效。尤在刺激性气体所致的ARDS效果更为显著。 二、负压通气（NPV） 目前体积小，较轻便的胸甲式或胸腹雨披式负压呼吸机，应用于神经肌肉和胸廓畸形疾患的慢性呼衰取得较好疗效。对慢性阻塞性肺病（慢阻肺）缓解期和急性加重期呼衰患者，经治疗后，能缓解呼吸肌疲劳、增加吸气肌力量和呼吸肌耐力，动脉血气有改善。亦有报导用于急性肺损伤，增加功能残气量，部分萎陷肺泡复张改善通气血流和减少肺内分流，提高PaO2和心输出量（多于正压通气），改善组织缺氧。因符合生理功能，若今后有进一步改进，会取得较好疗效。但一般认为在下述情况下，如上气道塌陷或阻塞。分泌物过多和患者不能耐受时，运用负压通气应慎重。 部分液体通气 液体通气(LV)为一种全氟碳(PFC)液体，经气管注入肺后作正压通气。若注入液量为肺总量，称之为全液体通气；注入液量为功能残气量，则称部分液体通气。由于全液体通气呼气阻力高，故提倡作部分液体通气。全氟碳为一种对呼吸性气体具高度可溶性的物质，可显著增加通气时氧的摄取（PaO2可提高４倍）和CO2排出。全氟碳为表面张力很低的液体，不会损伤肺组织，也不会被吸收，有利于降低肺泡表面张力，增加肺顺应性，而对血流动力学和其它脏器无影响。由于全氟碳液体自然挥发，每小时约2ml/kg,故需定时补充全氟碳液体。 五、急性左心衰竭 引起左心衰竭的原因较多，如急性心肌梗塞等所致的严重肺水肿，造成严重缺氧，再反过来抑制心肌收缩力，乃至心脏停博，不及时处理可发生多脏器功能衰竭。目前认为经强心、利尿、扩血管药物、镇静、吸氧积极治疗，如病情恶化，可给予较高氧浓度和机械通气，如辅助间歇正压(IPPV)通气较差时，改为较低PEEP（<5cmH2O)或PEEP加压力通气支持(PSV)治疗。由于气道压力和胸内压增加使左心室充盈得到调整，左室后负荷降低，平均主动脉压升高，从而改善冠状动脉灌注，还有利于肺水肿消退和改善换气功能，纠正缺氧，拯求患者的生命。 六、机械通气防治胸部和上腹部手术后并发呼吸功能不全 非切除肺的胸部手术后12h~48h影响呼吸功能最大，因麻醉剂、镇静剂可抑制呼吸，术后创作疼痛影响咳嗽、叹气，潮气量小，易引起肺泡萎陷、不张。术后肺活量(VC)、补呼气量(ERV)和功能残气量(FRC)分别减少５０％、４５％和２０％，其FRC低于闭合容量(CC)，虽每分钟通气量(VE)变化不大，由于变为浅速呼吸形式，潮气量小，致使VD/VT增加，肺泡通气量（ＶA)随之减少，肺泡氧分压（PAO2)下降，肺泡二氧化碳分压（PACO2)上升，一般术后两周才逐渐恢复。在呼吸功能损害的患者中，如Kroenke等分析了ＦＥＶ1.0小于预计值５０％的２６例慢阻肺患者，作冠状动脉搭桥术、纵膈和腹部大手术，有６５％术后发生肺部并发症，其中５例发生死亡和７例发生呼吸衰竭。有的学者发现气道阻塞程度为Ⅱ期(FEV1.0为35%~49%)和Ⅲ期(FEV1.0<35%)的慢阻肺患者，在心血管胸部手术后，约有２４％需要２４h机械通气支持，若病史中有长期吸烟史，且术前有低氧血症，或术中失血过多，则需延长机械通气时间。 我国目前正趋向老龄化时代。成年后，随着年龄的增加肺活量减少，７０岁VC减少４０％。老人MVV因VC减少，胸廓顺应性降低，气道阻力增加和呼吸肌收缩力减退，９０岁减少５０％。由于增龄肺弹性回缩力削弱，小气道阻力增加，呼吸肌无力等因素，FRC、RV和RV/TLC不断增加，使气体分布不均，导致通气与血流比例失调。老年肺组织纤维化，肺泡扩大，数目减少，弥散量减少，成年后DLco每１０年降低５~10%。随着通气和换气功能的减退，PaO2渐降低，每10年降低2.1~4.1mmHg。所以机体心肺功能储备及应急反应均随年龄增长而减弱，机体对缺氧、酸碱失衡的耐力和适应能力明显变差。老人又因咳嗽反射支气管粘膜纤毛运动低下，尤在>70岁的老年患者易并发呼吸道感染和肺不张，80岁以上患者胸部手术，约有57％患者需要机械通气支持。 肥胖者限制胸廓和横膈扩张，且呼吸功耗高，呼吸运动效率低下，超过预计值体重40％的肥胖者有60％的动脉血氧低于正常，40％伴二氧化碳潴留，故手术后更易发生呼吸功能不全。吸烟者外科手术后的并发症发生率为不吸烟者的３倍，患者术前停止吸烟２月，其术后并发症比吸烟者减至1/4，如术前戒烟６个月以上，其手术并发症与不吸烟者相仿。现一般认为术前的MVV、FEV1.0和DLco小于预计值50％，RV/TLC>50%行胸部和上腹部手术有一定风险。有的学者提出术后最大维持通气预计值MSVpost op=0.5×0.6×37.5×FEV1.0,其中05系术后保留50％FEV1.0,0.6为MVV达60％尚可维持非肺切除术，FEV1.0为术前FEV1.0的数值(L)。若MSVpost op<10L/min,则患者术后需机械通气支持。为扩大手术指征，提高手术的安全性，防治并发症的发生，应对高龄和呼吸功能损害的患者术前作呼吸功能测定。术前要至少戒烟８周以上，对手术风险大的患者可作鼻或口鼻面罩辅助通气的训练，以便在术中、术后的呼吸支持，还可吸入支气管扩张剂，如β2激动剂（0.5％沙丁胺醇或特布他林溶液）或抗胆碱能药物（溴化异丙托品）雾化吸入，服用茶碱类药物，以保持呼吸道通畅，术后仍需继续使用，以利减少呼吸道感染等并发症。 近年来由于提高压力或流量传感器触发灵敏度，加上面罩的改进，使其死腔减小，应用半固态硅粘胶更适合不同面型，具更好的密闭性，从而提高机械通气的同步性和依从性，原则上面罩机械通气可应用于多种类型的呼吸衰竭，从而减少创伤性气管插管。但当患者呼吸道分泌物多，引流不畅，有明显精神症状，不能配合面罩机械通气，或顽固性气道痉挛，气道压力>2.9kpa,以及全身衰竭，需长期呼吸支持的患者，应建立人工气道经鼻气管插管或气切开机械通气，同样近年来随着呼吸肌疲劳研究的深入胸甲或夹克式体外负压通气可使疲劳呼吸肌得到休息，呼吸功和全身代谢水平降低，呼吸中枢对低氧和高碳酸血症的敏感性增高，降低VD/VT之比，提高肺泡通气量，有利于肺部血流重新分布。故体外负压机械通气再度受到重视。 非创伤性面罩及体外负压机械通气有利于慢阻肺缓解期等症患肺功能不全疾病患者的康复锻炼和肺呼吸功能的维护。 无创伤性机械通气随着呼吸机性能、人机界面实用性和使用呼吸机智能化的进一步完善，在今后五年中无创性通气更会广泛地推广应用，可取得可观的社会和经济效益。