无创正压呼吸机

定义

无创正压呼吸机是一种通过面罩、鼻罩等非侵入性接口向气道输送正压气流，从而改善肺泡通气与氧合的医疗设备^[1]。这类设备有若干近义名称，常见叫法包括无创呼吸机、家用无创呼吸机、持续正压呼吸机等；其中无创正压通气(NPPV)指的就是设备所实现的技术本身，而通气范围包含持续气道正压与双水平气道正压等模式^[2]。

在中国医疗器械分类体系中，这类产品被分别归入多个二级类别。例如「家用呼吸支持设备（非生命支持）」属于第Ⅱ类，用于中轻度呼吸衰竭及呼吸功能不全患者；而依赖呼吸机的患者的「家用呼吸机（生命支持）」属于第Ⅲ类；专门针对打鼾、低通气与睡眠呼吸暂停的「睡眠呼吸暂停治疗设备」也属于第Ⅱ类^[3]。监管分类的划分依据是预期用途与是否需要持续专业监控，与设备的物理形态并不完全对应^[4]。

原理

人体自然吸气依靠胸廓扩张形成的胸腔负压，使气体由气道口流入肺泡；呼气则靠肺与胸廓的弹性回缩完成。无创正压呼吸机反向操作这一机制：它由机内涡轮泵产生正压，经单向阀和管路送入面罩，在气道口与肺泡之间形成正的压力差，把气体压入肺内；撤去驱动压力后，气体依靠弹性回缩自行排出。压力大小与送气容量一般由临床人员依据病情设定，机器负责维持和监测。

最基础的持续气道正压(CPAP)模式在整个呼吸周期内维持一个恒定压力，不额外提供吸气支持。这个压力像气动支架一样把上气道撑开，防止咽部软组织塌陷，主要改善氧合；但设备本身并不增加潮气量或每分通气量，患者吸入的额外气量来自被压力复张的气道容积^[5]。

双水平气道正压(BiPAP)则设定两个压力水平：吸气相压力(IPAP)较高，呼气相压力(EPAP)较低。机器在感知到患者吸气流量增加时上调压力，在流量减缓或停止时回落，患者因此得到更大的潮气量，同时不必对抗过高的呼气阻力^[5]。两种压力的差值决定通气改善幅度，共同的平均气道压则影响氧合^[6]。

在双水平模式中，吸呼切换的判定依赖触发算法，它是人机同步的核心。常见做法是以流量变化率超过阈值为触发条件，将呼吸过程划分为若干状态加以识别^[7]。因面罩与面部无法完全密封，漏气补偿也是必备环节，用于避免漏气被误判为患者吸气、导致触发失灵^[7]。

$P_{aw}(t)= \begin{cases} IPAP & \text{吸气相} \\ EPAP & \text{呼气相} \end{cases}$，其中 $IPAP-EPAP$ 决定压力支持强度^[6]。

发展历程

1981 年 4 月，澳大利亚学者科林·沙利文(Colin Sullivan)及其同事在《柳叶刀》报告了 5 例重度阻塞性睡眠呼吸暂停患者经鼻罩接受持续正压通气治疗的结果，4.5 至 10 厘米水柱的低压即完全阻止了睡眠中的上气道闭塞^[8]。在此之前，重症患者可选择的方案之一是气管切开，创伤与并发症负担较重，鼻持续正压通气提供了可在家庭中长期使用的替代路径^[9]。

20 世纪 80 年代中期起，无创正压通气开始进入急重症领域。1989 年，梅杜里(Meduri)等报告将其用于慢性阻塞性肺疾病急性加重所致呼吸衰竭，此后相关研究由开放式观察逐步转向前瞻性随机对照试验^[10]。2001 年，美国胸科学会发布无创正压通气临床应用共识，2002 年英国胸科协会发布相应指南，2009 年中华医学会呼吸病学分会发布《无创正压通气临床应用专家共识》，2017 年欧洲呼吸学会与美国胸科学会联合发布急性呼吸衰竭无创通气临床实践指南^[11]。

设备层面的演进沿着自动调压、湿化与远程管理展开。睡眠治疗机型出现了根据整夜呼吸事件自动调整压力的自动调压模式，也有厂商在便携化、加温管路与数据传输上持续改进，便于临床人员远程查看使用情况^[12][13]。

应用

在睡眠医学领域，持续气道正压是成人阻塞性睡眠呼吸暂停的常用治疗方式，设备在睡眠期间提供稳定正压，维持上气道开放^[1]。对伴有肥胖低通气综合征者、神经肌肉疾病或胸壁疾病需要长期通气的患者，双水平模式更为常用^[1]。

在急重症场景中，中国医师协会急诊医师分会等机构 2018 年发布的专家共识认为，无创正压通气可作为慢性阻塞性肺疾病急性加重患者通气治疗的首选方式，符合指征且无禁忌者应尽早使用，以降低插管率与病死率^[14]。该共识同时提出，免疫功能受损合并呼吸衰竭者早期使用可减少插管并降低病死率；对不作气管插管的呼吸衰竭患者，在充分告知利弊后可尝试使用^[14]。

急性心源性肺水肿也是常见适应证，指南通常把持续气道正压列为首选，双水平模式用于前者效果不佳或伴有二氧化碳潴留的情形^[10]。此外，无创通气可用于拔管后的序贯支持，帮助已插管患者更早脱离有创通气，并降低再插管风险^[5]。使用场所既包括重症监护病房与普通病房，也包括家庭环境，后者通常由经过不同程度培训的非专业人员看护^[3]。

局限

无创正压通气总体适用于轻至中度呼吸衰竭，并非有创通气的完全替代。由于面罩连接必然存在漏气，通气效果会因此折损；设备多以涡轮供气而非空氧混合供气，可提供的压力支持水平相对有限，且需要患者主动配合，气道保护能力较差，对很严重的呼吸衰竭并不适用^[15]。对无创通气失败者，有创通气仍是必要的补救手段^[15]。

因气道未受保护，误吸风险是不能回避的限制。意识水平不足、气道保护反射缺失、分泌物大量潴留者不适合使用；血流动力学不稳定，或存在胃排空障碍（如肠梗阻、妊娠）者应避免使用，以免吞入大量气体引起呕吐与误吸^[1]。为避免胃内充气，吸气相压力一般需控制在 20 厘米水柱以下^[1]。面部手术、创伤或畸形妨碍面罩密封时，也难以实施^[16]。

面罩相关的不良反应影响依从性。幽闭感与不耐受较为常见，鼻罩可能造成鼻部皮肤损伤，口鼻罩则妨碍说话与咳嗽；压力设置偏高时，患者呼气需对抗正压，呼吸做功反而增加^[16][5]。睡眠治疗中依从性不足同样是突出问题，有统计显示相当比例的患者未能达到每晚 4 小时的最低使用标准^[12]。

治疗失败需要及时识别。临床若在开始后 1 至 2 小时内未见改善，或出现休克、频发心律失常、心肌缺血、呼吸做功明显增加等情况，应考虑改为气管插管行有创通气，延迟插管本身即构成风险^[17]。就肺炎导致的低氧血症而言，无创通气的失败率较高，需在密切监护下权衡使用^[10]。

参见

• 持续气道正压通气 —— 本类设备最基础的通气模式，在呼吸周期内维持恒定压力。

• 双水平气道正压通气 —— 分别设定吸气与呼气压力，用于需要额外通气支持的场景。

• 阻塞性睡眠呼吸暂停 —— 持续气道正压治疗最主要的适应证之一。

• 慢性阻塞性肺疾病 —— 急性加重伴高碳酸血症时，无创通气常作为首选通气方式。

• 有创机械通气 —— 需建立人工气道的通气方式，与无创通气互为补充。

• 经鼻高流量氧疗 —— 另一种不建立人工气道的呼吸支持手段。