呼吸支持技术是重症患者器官功能支持体系的重要组成部分。近年来，呼吸支持技术以“在提供适度气体交换基础上，降低呼吸支持相关肺损伤”为核心发展方向，在无创呼吸支持、有创机械通气（invasive mechanical ventilation，IMV）、俯卧位通气以及体外呼吸支持等领域取得了稳步发展。未来，人工智能（artificial intelligence，AI）的发展可能为个体化呼吸支持提供关键技术支撑。本文对近年来，尤其是2024 年的呼吸支持技术进展进行综述，为未来呼吸支持技术的发展提供方向，以期加深临床医师对呼吸支持技术的理解，推动该技术在临床中的规范化应用。
一、无创呼吸支持技术
（一）高流量氧疗
2.高流量氧疗在ICU 应用中的循证医学证据：近年来的临床研究已证实高流量氧疗在ICU 中的应用优势。FLORALI 研究对高流量氧疗的应用具有里程碑式意义，研究发现相较于无创正压通气（non-invasive positive pressure ventilation，NIPPV）和常规氧疗患者，高流量氧疗能显著降低ICU 急性呼吸衰竭患者的ICU 病死率和90 d 病死率［3］。随后，HIGH 试验评估了高流量氧疗在ICU 免疫功能低下人群中的应用价值，发现高流量氧疗与常规氧疗在28 d、90 d 病死率以及气管插管率上无显著差异［4］。尽管高流量氧疗未降低免疫功能低下人群的插管率及病死率，但仍是可行的呼吸支持技术。而在IMV 撤机拔管患者中，高流量氧疗已被证实比常规氧疗能够更好地预防拔管后呼吸衰竭［5］。此外，近期发表的RENOVATE 研究证实，对于急诊患者，高流量氧疗在降低插管和病死率方面非劣效于无创通气［6］。目前观点认为，高流量氧疗是急性低氧性呼吸衰竭的首选呼吸支持方式［7］。
3.高流量氧疗失败的早期预警：及时识别高流量氧疗失败的早期征象，并升级为IMV，是避免高流量氧疗失败引发患者预后恶化的关键。尽管高流量氧疗具有生存获益，但不恰当地使用可能会导致插管延迟，加重过度自主呼吸诱导的肺损伤，从而使患者预后恶化［1］。相较于呼吸频率（respiratory rate，RR）、潮气量（tidal volume，Vt）、ROX 指数等指标，VOX 指数［脉搏血氧饱和度/吸入氧浓度（pulse oxygen saturation/fraction of inspired oxygen，SpO2/FiO2）与Vt 之比］在预测急性呼吸衰竭患者高流量氧疗失败中具有优势，其意义在于其能够在早期准确地反映过度自主呼吸驱动。Chen 等［8］的研究显示VOX 指数降低与高流量氧疗失败独立相关，且高流量氧疗后2 h ［受试者工作特征曲线（receiver operating characteristic curves，ROC）的曲线下面积（area under the curve，AUC），即AUCROC=0.88］ 和6 h（AUCROC=0.93） 的VOX 指数对预测高流量氧疗失败具有较高价值。此外，VOX 指数的临床监测便捷，易于推广应用。但目前关于VOX 指数的研究样本量较小，未来需大样本的前瞻性临床试验进一步验证其应用的价值。
4.高流量氧疗的未来方向：未来高流量氧疗的临床研究应聚焦以下关键方向。（1）明确可能从高流量氧疗中获益的患者群体，如充血性心力衰竭、慢性阻塞性肺疾病（chronic obstructive pulmonary disease，COPD）和感染性休克；（2）明确高流量氧疗失败的早期征象，以避免插管延误所致的不良预后；（3）明确高流量氧疗的最佳流速和FiO2，避免过度氧疗所致的不良作用。
（二）NIPPV
3.头盔型NIPPV：头盔型NIPPV 在急性呼吸衰竭中具有广泛的应用前景。相较于面罩通气，头盔型NIPPV 的优势如下。（1）改善患者耐受性；（2）减少空气泄漏；（3）适用于不同面部轮廓。Patel 等［16］的单中心研究显示，与面罩型NIPPV相比，头盔型NIPPV 能降低急性呼吸衰竭患者的气管插管率及病死率。随后，Arabi 等［17］的多中心研究亦发现相较于高流量氧疗，头盔型NIPPV 能降低COVID-19 所致急性呼吸衰竭患者的气管插管率。近期，Pitre 等［18］发表的meta 分析纳入36项临床研究的7046 例急性呼吸衰竭患者，发现头盔型NIPPV 能降低患者病死率、气管插管率以及ICU 住院时间。基于以上优势及循证医学证据，头盔型NIPPV 的临床应用逐渐广泛，可作为面罩通气不耐受患者的有效替代方案。
二、有创呼吸支持技术
（一）IMV
（二）VILI 的触发因素
1.驱动压（driving pressure，DP）：DP 是驱动呼吸系统扩张的直接动力，能够间接反映肺应力和应变，是VILI 的重要触发因素。自Amato 等［22］的研究发现DP（无自主呼吸时：平台压-PEEP）＞15 cmH2O 与ARDS 患者VILI 以及病死率增加密切相关。随后，随机对照试验（randomized controlled trial，RCT）和回顾性分析亦提示高DP 与ARDS患者不良预后显著相关［23］。近期，Goligher 等［24］对ARDSnet 数据进行的二次分析发现小Vt 对病死率的影响存在差异，其差异取决于肺顺应性，当顺应性较高时，小Vt 通气未能降低ARDS 患者病死率。提示不同ARDS 患者的呼吸系统顺应性（respiratory system compliance，Crs）和可通气肺容积存在差异，6 ml/kg 理想体质量的小Vt 通气并不适用于所有ARDS 患者。而DP 由Vt 和Crs 共同决定，因此，限制DP＜15 cmH2O 可能是比标准小Vt 通气更具优势的肺保护性通气策略，但仍需未来的研究进一步验证。
2.机械功：机械功是单位时间内机械通气施加到呼吸系统的能量，最初由Gattinoni 教授团队等［25,26］提出，整合了吸气流速、Vt、PEEP、RR等因素的作用，并作为VILI 触发因素的统一参数。既往研究表明机械功与VILI 的相关性比单一因素更为密切，当机械功＞12 J/min 时，无论如何设置呼吸机参数，均会诱发VILI［27］。针对8207 例ICU机械通气患者的回顾性分析亦支持上述结果，该研究发现机械功＞17 J/min 与患者住院病死率增加独立相关［28］。然而，不同患者的可通气肺容积和Crs存在差异，导致不同患者的机械功安全阈值亦存在差异。Zhang 等［29］的研究发现机械功与ARDS 患者的病死率无相关性，而使用理想体质量或Crs 对机械功进行标准化后，则与ARDS 患者死亡风险独立相关。因此，限制机械通气患者的机械功是预防VILI 的重要方向，但其个体化的安全阈值仍需进一步的研究确认。
（三）PEEP 滴定
机械通气患者，尤其是ARDS 患者的最佳PEEP 滴定方法尚不明确。PEEP 具有“双刃剑”效应，其一能够促进塌陷肺泡的复张，从而改善气体交换；其二亦能引起正常肺泡的过度膨胀，加重肺损伤。目前的研究表明，相较于经验性ARDSnet 的PEEP 滴定，呼气末跨肺压法和最佳顺应性法指导的PEEP 滴定未降低ARDS 患者的病死率及机械通气时间［37］。电阻抗断层成像（electrical impedance tomography，EIT） 指导的ARDS 患者PEEP 滴定可能具有一定优势。近期，Mauri 等［38］的研究通过随机交叉试验发现EIT 联合呼气末跨肺压法指导的个体化PEEP 设置能降低压力支持通气下ARDS 患者的肺应力和呼吸做功。Yuan 等［39］新近发表的研究亦发现EIT 指导的PEEP 滴定能改善中重度ARDS 患者的通气/血流（ventilation/perfusion，V/Q）比和Crs，但对患者预后的改善作用仍需进一步探究。因此，ARDS 患者最佳PEEP 的滴定方法仍是有创呼吸支持技术的重要研究方向。
（四）右心功能保护性通气
（五）神经调节辅助通气
三、俯卧位通气
俯卧位通气应用于ARDS 治疗已有50 余年的历史［45］。其核心生理效应是促进ARDS 患者重力依赖区的肺复张，增加肺顺应性，改善气体分布及V/Q 比［46,47,48］。PROSEVA 研究对俯卧位通气的临床应用具有里程碑式意义，研究发现对于中重度ARDS［氧合 指 数（arterial partial pressure of oxygen/fraction of inspired oxygen，PaO2/FiO2）＜150 mmHg，1 mmHg=0.133 kPa］患者，俯卧位通气能显著降低28 d 和90 d 病死率［49］。近期发表的网状meta分析亦支持上述结论，结果显示对PaO2/FiO2＜80 mmHg 的重度ARDS 患者，俯卧位通气能显著降低患者病死率［50］。目前，俯卧位已成为中重度ARDS 的标准治疗方法。
清醒俯卧位是COVID-19 大流行期间提出的新理念，鼓励对非插管COVID-19 患者进行俯卧位治疗。研究表明，清醒俯卧位能降低COVID-19 所致急性呼吸衰竭患者的气管插管率［51,52］。目前，欧洲ARDS 治疗指南已将清醒俯卧位作为ARDS 的标准治疗，以降低气管插管风险［23］。在实施清醒俯卧位时，俯卧位时间可能是决定其效果的关键因素［47,52,53］。近期，Liu 等［54］通过多中心随机对照研究发现，与短程清醒俯卧位通气相比，每日清醒俯卧位时间＞12 h 并持续7 d 能有效降低COVID-19 相关急性呼吸衰竭患者的气管插管率和28 d 病死率，且患者对长时程清醒俯卧位的耐受性良好，2 组患者的不良事件发生率亦无显著差异。基于此，推荐对非插管急性呼吸衰竭患者实施清醒俯卧位，且每日俯卧位时间应＞12 h。但在实施清醒俯卧位期间应严密监测，以避免延迟插管所致不良效应。
四、体外呼吸支持技术
体外呼吸支持技术应用于ARDS 已有30 余年。其核心作用是在维持严重ARDS 患者气体交换的同时，降低VILI［55,56］。由于严重ARDS 患者的可通气肺容积显著减少，小Vt 通气可能仍会导致VILI［57］。＜6 ml/kg 理想体质量的通气策略则可能导致高碳酸血症，进而引起右心功能障碍、颅内压增高以及免疫功能受损等不良作用［58］。此外，通过增加RR 降低高碳酸血症的策略亦可能造成肺损伤。Costa 等［59］发现RR 增加4 次/min 与DP 增加1 cmH2O 所导致的病死率增加一致。体外呼吸支持技术在严重ARDS 患者中的应用具有显著优势，在改善气体交换的同时，允许呼吸机设置极低的Vt 和RR，从而发挥肺保护作用。
（一）静脉-静脉体外膜肺氧合
静脉- 静脉体外膜肺氧合（veno-venous extracorporeal membrane oxygenation，VV-ECMO）是目前临床应用最为广泛的体外呼吸支持技术。目前，临床研究已初步证实其能够改善重度ARDS患者病死率。EOLIA 研究是迄今最重要的一项观察VV-ECMO 对重度ARDS 患者病死率影响的RCT，结果发现对于重度ARDS 患者，相较于常规治疗，VV-ECMO 未显著降低患者60 d 病死率（ECMO 组 vs 对照组：35% vs 46%，P=0.09）。尽管未发现统计学差异，但研究仍观察到ECMO 能降低重度ARDS 患者9%的60 d 病死率［60］。随后发表的meta 分析发现ECMO 能降低重度ARDS患者30 d 和60 d 病死率［61］。近期，Sud 等［50］的网状meta 分析进一步支持以上结论，研究发现对于PaO2/FiO2＜80 mmHg 的ARDS 患者，ECMO 能显著降低患者病死率。基于此，对于重度ARDS经肺保护性通气及俯卧位治疗仍无法提供足够气体交换并存在VILI 的高风险患者，推荐使用VVECMO 治疗［23］。
筛选患者是VV-ECMO 治疗成功的前提。尽管循证医学证据观察到VV-ECMO 在治疗重度ARDS上的生存获益，但VV-ECMO 常伴随众多并发症，如出血、感染、管道移位等。此外，VV-ECMO 亦需高昂的治疗费用和大量的医疗资源，因此，筛选患者显得尤为重要。目前，众多研究探索了可能从VV-ECMO 治疗中获益的人群，已发现高龄、COVID-19 感染是接受VV-ECMO 治疗死亡的独立影响因素［62］。为进一步帮助患者选择，亦有研究者开发了预测接受VV-ECMO 治疗的ARDS 患者死亡风险模型，如PRESERVE 评分［63］和RESP 评分［64］。然而，上述评分系统预测VV-ECMO 预后的准确性尚不足以应用于临床。未来的研究需在进一步理解VV-ECMO 患者死亡危险因素的基础上，开发更加精确的预测模型以指导ECMO 的临床应用。
接受VV-ECMO 治疗存活患者的远期预后及生存质量亦值得关注。Turgeon 等［65］的研究系统回顾了1 项RCT 研究和31 项观察性研究，发现重度ARDS 接受ECMO 治疗的存活患者长期伴随多方面的功能障碍，包括认知功能障碍、心理健康问题、生理功能受损以及生活质量评分下降。早期识别可能影响ECMO 患者远期预后的因素并及时干预可能对改善存活患者的远期生存质量有益。
（二）体外二氧化碳清除
体外二氧化碳清除（extracorporeal carbon dioxide removal，ECCO2R）是极具临床应用前景的体外呼吸支持技术。ECCO2R 技术类似于VVECMO，通过体外膜肺进行气体交换，以清除机体CO2 为目的。由于CO2 的弥散能力是氧的25 倍，ECCO2R 对血流量要求明显低于VV-ECMO，血液滤过的血管通路即可满足ECCO2R 的技术需求［66］。基于此，ECCO2R 因其创伤小和CO2 清除作用，在中重度ARDS 患者的肺保护性通气及COPD 治疗中具有广阔的应用前景，但仍存争议。目前认为，ECCO2R 是ARDS 超级肺保护性通气出现高碳酸血症时的补充支持手段，但其疗效仍需进一步研究。
研究者已对ECCO2R 在中重度ARDS 和慢性阻塞性肺疾病急性加重期（acute exacerbation of chronic obstructive pulmonary disease，AECOPD）患者中的应用进行初步探索。McNamee 等［67］的研究观察了ECCO2R 联合肺保护性通气对PaO2/FiO2 ≤150 mmHg 非心源性肺水肿患者90 d 病死率的影响，结果发现ECCO2R 组的90 d 病死率无下降，且不良事件发生率增加。近期发表的VENT-AVOID 研究观察了ECCO2R 对AECOPD 患者IMV 时间的影响，发现ECCO2R 未能降低患者的IMV 时间，甚至增加NIPPV 失败患者的病死率［68］。临床试验的阴性结果可能与如下因素相关。（1）技术因素：ECCO2R 对CO2 清除效率低提示技术进步是ECCO2R 广泛应用的前提［67］；（2）患者选择：在VENT-AVOID 研究中患者的pH 中位数为7.35，提示机体无明显呼吸性酸中毒，ECCO2R对该类患者治疗效果受限［69］。总之，ECCO2R 仍是高碳酸血症患者极具前景的体外呼吸支持手段，未来ECCO2R 的临床应用需建立在对病理生理认识的进一步加深和技术改进的基础上，明确能够从ECCO2R 中获益的患者群体。
五、呼吸支持技术的未来方向
随着呼吸支持技术的进步和AI 的广泛应用，未来呼吸支持技术将以提升患者舒适性、优化无创呼吸支持失败的早期风险预警、依据患者呼吸生理特征实施精准呼吸支持以及降低呼吸支持相关肺损伤为主要研究方向。
（一）基于ARDS 表型的呼吸支持
（二）AI 与呼吸支持技术
随着AI 技术兴起，AI 在重症患者呼吸支持领域的应用逐渐广泛，主要涉及无创通气失败、VILI，以及撤机拔管成功的预测、ARDS 分型、人机不同步的识别和呼吸机参数的个体化设置等方面［72-73］。
尽管AI 在呼吸支持技术中的应用具有巨大潜力，但仍处于初级阶段。由于迄今为止大多数评价AI 在呼吸支持技术中应用的研究都是单中心和回顾性研究，因此需要通过临床试验进行前瞻性验证，以评估AI 指导的呼吸支持技术的临床应用价值。此外，患者信息保护、AI 代码的开放访问以及伦理批准是AI 工具开发的重要前提条件［72］。总之，AI 指导的呼吸支持技术具有巨大的临床应用前景，未来有望成为降低重症患者病死率的重要手段。
六、总结
综上所述，呼吸支持技术作为重症患者生命支持体系的重要组成部分。随着对呼吸病理生理认识的逐渐加深以及技术进步，呼吸支持技术在过去一年里，继续围绕“在提供适度气体交换的基础上，降低呼吸支持相关肺损伤”这一核心方向取得稳步发展。在优化无创通气患者舒适度、无创通气失败早期预警、呼吸驱动监测、VILI 的预防、PEEP 滴定、清醒俯卧位、体外呼吸支持技术等领域取得重要进步。未来，随着AI 技术的发展，AI 指导的个体化呼吸支持技术可能成为重要发展方向。