作者：代冰
单位：中国医科大学附属第一医院呼吸与危重症医学科
对于急性呼吸衰竭（acute respiratory failure，ARF），尽管目前有很多呼吸支持手段，治疗方法也不断更新，但其病死率仍居高不下。ARF的病因和发病机制复杂，其中涉及中枢神经系统疾病、神经肌肉疾病、胸廓疾病、呼吸道疾病、肺血管病变等。常规呼吸支持手段对ARF的作用存在一定的局限性，例如，普通氧疗最高FiO2有限，不能提供呼吸支持；有创机械通气操作技术复杂，成本高，无法早期干预，而且呼吸机相关性肺炎（VAP）、肺损伤等并发症风险高。无创正压通气（NPPV）弥补了传统呼吸支持手段的不足，其能够提供早期呼吸支持，减少有创通气的使用，并发症低，操作简单，成本低，已经成为目前治疗或抢救呼吸衰竭常用的和有效的方法。
流行病学资料显示，接受NPPV的ARF患者包括慢阻肺急性加重（AECOPD）、急性呼吸窘迫综合征（ARDS）、哮喘、肺水肿、肺炎、胸腔积液、低氧性呼吸衰竭、高碳酸血症、慢性心力衰竭、急性心源性肺水肿等均占一定的比例[1-4]。可见，NPPV在ARF中的应用已比较广泛，适用于多种疾病。但NPPV并非万能的，其应用指征与患者呼吸衰竭的严重程度、基础疾病、意识状态、感染严重程度、是否存在多器官功能损害、应用者的经验、治疗人力以及设备条件等有关。
NPPV主要适合于轻中度呼吸衰竭，无紧急插管指征、生命体征相对稳定和无NPPV禁忌的患者，用于呼吸衰竭的早期干预和辅助撤机。
疾病的诊断和病情的可逆性可以作为评估是否适合应用NPPV的指标。此外，还存在一些需要辅助通气的指标，例如：①中至重度呼吸困难，且呼吸急促（慢阻肺患者的呼吸频率>24次/min，充血性心力衰竭患者的呼吸频率>30次/min），辅助呼吸肌肉动用或胸腹矛盾运动；②血气指标异常（pH<7.35，PaCO2>45 mmHg或氧合指数<200 mmHg）。上述内容也能作为NPPV应用的参考指征。同时还应注意排除有应用NPPV禁忌证的患者。但是，我们在临床工作中要根据患者的实际情况具体分析，不要墨守成规，也不要拘泥于某些生理学指标。与有创通气相比，NPPV的上机和撤机比较容易，因此NPPV的使用宜早不宜迟，早期和序贯应用能够获得良好的效果。临床中需正确理解和把握NPPV的禁忌证，权衡利弊；“能用则用”，尽量避免呼吸衰竭继续加重。国内外多部指南均推荐NPPV可以作为AECOPD的常规治疗手段。与常规治疗相比，NPPV的成功率可达80%～85%，但选择合适的AECOPD患者接受NPPV治疗仍缺乏统一标准。根据pH可将AECOPD患者分为：①轻度呼吸性酸中毒（pH≥7.35）、中度呼吸性酸中毒（pH 7.25～7.35）和重度呼吸性酸中毒（pH＜7.25）。对于轻度呼吸性酸中毒患者，NPPV的使用目前仍存在争议。在中度呼吸性酸中毒患者中，NPPV的使用积累了较多经验，临床效果最佳。对于重度呼吸性酸中毒患者，建议“一对一”短时间试用。AECOPD患者发生呼吸衰竭的机制主要包括呼吸肌的疲劳和痰液引流不畅，主要的病理生理基础是肺动态充气过度（DPH）和内源性呼气末正压（PEEPi）。DPH是指呼气末肺容量（EELV）超过了由肺和胸壁的弹性回缩力所决定的功能残气量（FRC），PEEPi是DPH的必然结果。COPD患者由于气道阻力增加、肺和胸部的弹性回缩力减弱及呼气时间不足等原因，呼气不畅且不完全，呼气末肺泡内残留的气体过多，在肺的弹性回缩下使呼气末肺泡内呈正压，称为PEEPi。PEEPi的产生表明患者存在DPH。DPH和PEEPi能够对机体产生一些负面影响，例如：①降低吸气肌功能：DPH使吸气肌处于长度一张力比的不利状态，降低了吸气肌的收缩力和工作效率；②增加呼吸作功和氧耗量：PEEPi作为一种吸气阈值负荷，患者必需克服PEEPi的压力后才能产生吸气气流，增加了额外的吸气作功；③增加呼吸困难；④影响吸气触发和人机同步。正常情况下患者呼出气时，口腔内尽量保持负压状态，气流才能顺利排出。当予外源性PEEP（PEEPe）后，是否会导致患者呼气不畅？COPD患者在呼气过程中出现小气道陷闭，小气道陷闭部位的压力为临界关闭压（Critical Pressure，Pcrit），只要PEEPe不超过Pcrit，就不会影响肺泡内压及呼气流速。这就如同一个瀑布，只要不超过瀑布的上游水位，提高下游水位就不会对水流及上游水位产生影响。大多数PEEPi为6～8 cmH2O，通常我们会将PEEP设置为PEEPi的50%～85%。生理学研究发现，当AECOPD患者出现呼吸困难，在没有给PEEP的情况下，食道压波动较大，说明患者有较大的吸气努力，当予以一定的PEEP后，患者自主呼吸驱动有所减弱。因此，NPPV在AECOPD患者中的作用主要包括：①通过予以合适的FiO2、适当的PEEP水平、足够的通气量，改善氧合，纠正低氧；②设置IPAP、Ti及RR来干预通气量，改善通气，纠正CO2 潴留；③通过合适的外源性压差，补偿患者通气努力不足，进而减少患者呼吸功耗。在不同AECOPD患者中，NPPV的使用也存在一定的差异。（1）轻度呼吸性酸中毒（pH≥7.35）：早期有研究结果显示，轻度呼吸性酸中毒（pH≥7.35）患者使用NPPV治疗2 h后可见呼吸频率降低和辅助呼吸肌的参与减少，后期气管插管率也明显降低[5]。但后续也有研究发现，轻度呼吸性酸中毒患者的气管插管率与对照组相比并无显著差异，而且有超过50%的轻度AECOPD患者不能耐受NPPV[6]。因此，尽管目前倾向于轻度AECOPD患者早期应用NPPV，但需注意个体化评估，例如，对于合并睡眠呼吸暂停综合征、胸廓畸形或毁损肺、呼吸困难常规治疗缓解不明显的轻度AECOPD患者，推荐早期应用。（2）中度呼吸性酸中毒（pH 7.25～7.35）：对于此类患者，NPPV的临床应用研究证据最充分，NPPV治疗最有效。①即时效应：短时间内（通常1～2 h），PaCO2下降、pH升高，呼吸困难减轻，生命体征稳定；②总体治疗效应：长时间（数天～数周）应用可降低气管插管率、缩短住院时间、降低住院病死率。对于初始治疗后pH仍＜7.30的患者，在普通呼吸病房行NPPV治疗的有效率低于在ICU中治疗患者。（3）重度呼吸性酸中毒（pH＜7.25)：虽然部分研究支持其应用，总体而言，NPPV治疗失败率和死亡率仍较高。需要对患者的总体状况进行评估，权衡NPPV治疗的利弊。重点评估患者的分泌物和咳嗽能力，可考虑尽早有创通气后序贯NPPV的策略。意识障碍（Kelly-Matthay评分>3分），肺性脑病患者可以试用。因此，应有良好的监护条件，插管准备，团队技术熟练，经验丰富，且必须在患者及其家属同意和理解的前提下，短时间试用。指南中也提到，对于有严重意识障碍或有气管插管指征者，不推荐常规使用（C级）；无有创通气条件或患者/家属拒绝有创通气，可“一对一”替代治疗（C级）。心源性肺水肿可导致机体出现低氧血症、通气功能障碍及胸腔负压显著增加。轻度心源性肺水肿会出现换气功能障碍，表现为Ⅰ型呼吸衰竭；重度心源性肺水肿导致通气功能和换气功能障碍，表现为Ⅱ型呼吸衰竭。（1）NPPV对心源性肺水肿呼吸衰竭的影响：①改善换气：提高FiO2；通过PEEP，减少肺水肿，复张萎陷肺泡，改善V/Q比；使呼吸膜厚度下降，弥散能力增强；②改善通气：增加气道直径，降低气道阻力，改善肺顺应性，降低呼吸负荷；吸气压力支持，改善呼吸肌氧供，减轻疲劳程度，进而增强通气动力。NPPV对心源性肺水肿患者的前后负荷均有一定的影响。在自主呼吸负压通气情况下，胸腔内负压较高，而在正压通气情况下，胸腔内为正压，使静脉回流减少，限制心脏充盈。因此，NPPV在一定程度上能够降低心源性肺水肿患者的心脏前负荷。传统意义上的后负荷指的是血压，实际上真正的后负荷指的是跨心室壁的压力，它等于心腔内压力与胸腔内压力的差值。正常情况下，后负荷与血压非常接近，因为胸腔负压比较低，如果血压为100 mmHg，胸腔负压为-5 mmHg，则后负荷为105 mmHg。当患者出现严重的呼吸困难，胸腔负压会显著增加，在血压不变的情况下，后负荷会明显增加。如果我们通过NPPV降低了患者的胸腔负压，就相当于降低了心源性肺水肿患者的后负荷。
（2）NPPV对心源性肺水肿心力衰竭的影响：①通过改善氧合及通气（心肌氧供改善，酸碱失衡纠正）、降低心脏前负荷及降低心脏后负荷，进而改善心脏工作环境。②在一定的通气支持情况下，为吗啡等镇痛药物的使用保驾护航。NPPV在心源性肺水肿中的疗效已有充足的证据予以证实。《中国心力衰竭诊断和治疗指南2018》也提到，对于呼吸窘迫的患者，应尽快给予NPPV。NPPV不仅可以减轻症状，而且还可降低气管内插管率。因此，NPPV也成为心源性肺水肿的一线治疗方法。经综合治疗后仍存在低氧血症是应用CPAP和BiPAP的指征。尽管CPAP和BiPAP均有确切的疗效，由于CPAP易于操作，人机同步性好，且仪器的价格便宜，故应考虑首选CPAP。BiPAP主要用于CPAP治疗失败和有CO2潴留风险的患者。目前多数的研究结果认为NPPV不增加心肌梗死的风险，但对于急性冠脉综合征合并心力衰竭患者仍应慎用NPPV。近年来，由于器官移植、免疫抑制药物的使用等，免疫功能受损合并呼吸衰竭的患者在临床中也越来越常见。导致此类患者感染的病原体非常复杂，治疗难度大，病死率高。针对此类患者，既往较多使用有创通气，但易继发VAP和气道损伤。这部分患者肺病理改变具有特殊性，以肺泡毛细血管膜通透性增高和肺水肿为主，多数患者气道内分泌物不多或无脓性分泌物，为NPPV的治疗提供了相对有利的条件。免疫功能受损合并呼吸衰竭患者应用NPPV，能减少气管插管的使用，对防治VAP和降低病死率有积极作用。另外，通过正压减轻肺内渗出和水肿，改善氧合，且VAP和呼吸机相关性肺损伤的发生率较有创通气低。尽管总病死率仍较高，但与有创通气相比，NPPV可以降低气管插管率和病死率，缩短住ICU时间。因此，建议早期首先试用NPPV，可降低气管插管和病死率（A级）。此类患者总病死率较高，建议在ICU密切监护下使用。最好使用带空氧混合器的呼吸机，还要注意积极明确病原学。关于辅助撤机的问题，我们首先需要对有创通气进行分析和判断。有创通气实际包含了两部分核心作用：一是有创人工气道的治疗作用，另一个是正压通气的治疗作用。我们需要判断患者是需要有创人工气道，还是需要正压通气支持。人工气道和正压通气不再必然联系一起，使NPPV在辅助撤机中应用成为可能。NPPV作为过渡性或降低强度的辅助通气，可帮助撤机拔管并降低失败率。NPPV辅助撤机方案包括有创-无创序贯策略（拔管后序贯使用NPPV）和NPPV补救策略（拔管后常规氧疗，当呼吸衰竭加重后再使用NPPV）。需要强调的是，补救策略并不能降低再插管率，反而可能因为延误插管而导致病死率增加。因此，对于拔管后有失败高风险的患者，需要在拔管后去立即序贯NPPV。很多报道也支持有创-无创序贯策略辅助撤机。部分患者可用NPPV辅助早期撤机，尤其是COPD合并高碳酸血症患者（A级）。NPPV辅助撤机拔管指征无统一标准，不宜常规用，尤其不适合气管插管操作难度大的患者。掌握其应用指征，注意密切监护，做好再插管准备。对于非COPD患者，NPPV辅助撤机拔管策略的有效性证据尚不充分（C级）。机械通气是挽救生命的重要措施，但气管插管可刺激气道，导致痉挛加重。能否早期应用NPPV减少气管插管？NPPV可以改善血气状态和肺功能，其机制可能如下：①气道正压直接机械性扩张气道，降低气道阻力；②提高雾化吸入药物的效率；③缓解呼吸肌疲劳。但目前对于NPPV在急性哮喘患者中的使用仍存在一定的争议，主要在于现有RCT样本量都较小，纳入患者的病情均较轻；而纳入病情危重患者的研究均为回顾性研究，证据级别较低；另外，对于支气管哮喘患者而言，目前有创通气的成功率较高，并发症也少。哮喘急性发作导致明显的呼吸困难时，在积极平喘治疗的基础上，如果没有紧急插管的指征和NPPV的禁忌证，可试用（C级）。在NPPV治疗过程中给予雾化吸入支气管舒张剂等治疗。NPPV治疗后无改善，出现下列指征者，应及时气管插管有创通气：①患者烦躁不安，依从性差；②血流动力学不稳定；③呼吸肌疲劳征象；④痰多或痰液清除能力欠佳；④出现皮下气肿、纵隔气肿或气胸等并发症；⑤NPPV治疗1～2 h后pH和PaCO2进行性恶化。由于ALI/ARDS病因多样，病情严重程度的差异大，疾病发展规律不同（好转、稳定或恶化），相关研究结果也存在较大的差异。相对于传统氧疗方式，NPPV可提供一定水平的肺泡内正压，因此能开放塌陷的肺泡，减轻肺水肿和改善氧合。然而，NPPV只是一种呼吸支持治疗手段，不能作为病因治疗策略。初始治疗有改善并不代表最终治疗有效。目前大部分观察性研究和RCT研究均证实NPPV可以显著改善患者氧合和呼吸功耗等生理学指标，但对于气管插管率、ICU病死率和住院病死率等重要指标并没有显著影响，但这些指标均呈下降趋势。ARDS的病因和疾病严重程度各异，NPPV失败率在50%左右，一旦失败，患者的病死率高达60%~70%。因此，早期识别NPPV治疗ARDS失败的高危因素可以显著提高NPPV治疗的安全性。这些高危因素包括：①年龄>58岁；②感染性休克；③代谢性酸中毒；④病原学诊断不明确；⑤外科术后并发急性肾功能不全和心肌梗死；⑥基础PaO2/FiO2＜140 mmHg；⑦NPPV治疗后1 h，PaO2/FiO2＜175 mmHg；呼吸频率>25次/min；pH＜7.3；⑧NPPV治疗时出现高通气需求，如分钟通气量>14 L/min，潮气量＞500 ml。因此，不建议常规应用NPPV治疗ALI/ARDS，但对于符合以下条件者可在密切监护下试行治疗（弱推荐，低级证据质量）。①由手术、创伤等非感染因素诱发的ALI/ARDS；②患者清醒合作，病情相对稳定；③无痰或痰液清除能力好；④无多器官功能衰竭；⑤简明急性生理学评分（SAPSⅡ）≤34分；⑥NPPV治疗1～2 h后PaO2/FiO2＞175 mmHg。如NPPV治疗1～2 h后低氧血症仍不能改善或全身情况恶化，应及时气管插管有创通气。对于存在基础肺功能差，呼吸困难或低氧血症等情况的患者，支气管镜诊疗过程可能导致严重的呼吸困难和呼吸衰竭加重，无法耐受。NPPV作为临时辅助通气的方法，理论上可以改善通气和氧合功能，帮助纤维支气管镜操作顺利完成。NPPV可用于支气管镜检查操作过程中，尤其适合于有气管插管高风险的患者，但应由有丰富经验的医师操作，且做好紧急气管插管的准备（B级）。支气管镜诊疗过程中无创呼吸机参数的调整如下：①检查支气管镜插入的接口和连接介质；②操作前15～20 min启动NPPV；③纯氧预充15 min；④FiO2设置为0.5～1.0，至少30 min，维持SpO2>90%；⑤PEEP/EPAP从5 cmH2O开始增加，直至SpO2>90%；⑥10 cmH2O的压力支持通常能够满足大多数患者；⑦监测VTE（≥8～10 ml/kg）；⑧监测生命体征（RR、HR、BP、SpO2）和心电图；⑨监测呼吸机波形（压力、流量）和泄漏。胸部外科手术后肺部常见并发症包括气道分泌物增加和清除能力下降、呼吸肌功能下降、并发感染，以及肺部感染、肺不张、急性呼吸衰竭等。NPPV能够改善胸肺顺应性和对气道、肺泡的机械性扩张作用，PEEP利于肺复张，增加呼气末肺容积并改善病变区气体分布。NPPV可防治手术后呼吸衰竭，在COPD或充血性心力衰竭患者行肺切除术后的作用尤为明显（B级）。但不建议NPPV用于上呼吸道、食管、胃和小肠术后的呼吸功能不全患者。拒绝有创通气时，NPPV作为替代治疗的成功率（20%～70%）与基础疾病类型、感染情况、疾病严重程度、患者的综合健康状况等多种因素有关。与NPPV成功的相关因素包括：①患者基础PaCO2较高（与基础PaO2和pH无关）；②基础疾病为充血性心力衰竭和COPD；③患者清醒且排痰能力较好。对于拒绝气管插管的呼吸衰竭患者，NPPV可作为一种有效的替代治疗（C级）。胸壁畸形或神经肌肉疾病患者共同的病理生理学特点是肺泡通气量下降和CO2潴留。理论上支持应用NPPV治疗胸壁畸形/神经肌肉疾病患者。对于适合的病例，NPPV可改善胸壁畸形或神经肌肉疾病患者的动脉血气，提高其生活质量并减缓肺功能下降趋势（C级），但不适合咳嗽无力和吞咽功能异常者。NPPV也可用于多种疾病导致的呼吸衰竭，包括肺囊性纤维化、胸部创伤、支气管扩张症、肺炎、气管插管前改善氧合、辅助麻醉手术等。患者基础疾病及其严重程度、临床综合状况等因素均影响NPPV的疗效和安全性。尽管NPPV可用于多种疾病导致的呼吸衰竭或短暂的辅助通气支持，但临床上仍要综合考虑，选择使用时应权衡利弊。综上，目前公认的NPPV作为A类证据推荐的疾病主要包括AECOPD、AECOPD脱机、急性心源性肺水肿和免疫功能受损。2017年ERS/ATS有关急性呼吸衰竭无创通气的临床实践指南中，将高碳酸血症伴AECOPD、心源性肺水肿作为强烈推荐，对于免疫功能受损患者，NPPV是有条件的推荐[7]。NPPV应用缺乏公认的指征和成败预测指标，也受到众多因素的影响。总体上可以将患者分为3类：需使用机械通气，可使用NPPV，需行有创通气。人为分类常常重叠和难以分类，因此在某一时间点上明确判断是否适合NPPV治疗常存在困难。对无NPPV禁忌证的呼吸衰竭患者，可采用“试验治疗-观察反应”的策略（动态决策）（D级）。先试用NPPV观察1～2 h后，再根据治疗反应决定是否继续应用或改为有创通气。一旦患者出现下列生理学指标的加重，应及时切换为有创通气：①意识恶化或烦燥不安；②不能清除分泌物；③无法耐受连接方法；④血流动力学指标不稳定；⑤治疗1～4 h后氧合或PaCO2无改善或加重：PaCO2无改善或加重，出现严重呼吸性酸中毒（pH＜7.20）；严重低氧血症（FiO2≥0.5，PaO2≤60 mmHg或氧合指数＜120 mmHg）。（1）心跳或呼吸停止；
（2）自主呼吸微弱、昏迷；
（3）误吸危险性高、不能清除口咽及上呼吸道分泌物、呼吸道保护能力差；
（4）合并其他器官功能衰竭（血流动力学不稳定、不稳定的心律失常，消化道穿孔/大出血、严重脑部疾病等）；
（5）未引流的气胸；
（6）颈部和面部创伤、烧伤及畸形；
（7）近期面部、颈部、口腔、咽腔、食道及胃部手术；
（8）上呼吸道梗阻；
（9）明显不合作或极度紧张；
（10）严重低氧血症（PaO2＜45 mmHg）、严重酸中毒（pH≤7.20）；
（11）严重感染；
（12）气道分泌物或排痰障碍。
我们需要理解和把握NPPV的禁忌证，临床工作中应权衡利弊，判断患者是获益多，还是出现并发症风险多。NPPV主要适合于轻中度呼吸衰竭，用于早期干预和辅助撤机。在不同的基础疾病中，NPPV应用的依据和指征存在较大的差异。AECOPD、AECOPD脱机、心源性肺水肿和免疫功能受损患者的研究证据较多，应用经验丰富，作为A类推荐。对无NPPV禁忌证的呼吸衰竭患者，可采用“试验治疗-观察反应”的动态决策策略，尽早试用，及时切换。正确理解和把握NPPV禁忌证，特别是相对禁忌证，认真权衡利弊，危患者选择合适的治疗方案。
参考文献
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