【总编随笔】机械通气简史与机械通气相关肺炎

文章来源： 中华结核和呼吸杂志2019,42(12):881-883

DOI：10.3760/cma.j.issn.1001-0939.2019.12.001

作者：刘又宁

单位：解放军总医院第一中心

摘要

本文在简述了人工呼吸、人工气道建立发展史的基础上，重点讨论了国外机械通气从体外负压通气转为建立人工气道后正压通气的原因和过程，同时也简述了国内近30余年机械通气发展进程及防治机械通气相关肺炎的重要性。

一、人工呼吸与人工气道发展史

'圣经'中生动描述了最早的人工呼吸案例：'在公元前1300年Elisha用口对口人工呼吸方法抢救了Shunammite的儿子'。到了公元前400年，Hippocrates指出，空气中确实存在必要的成分需要通过呼吸来摄入人体（系指后来证实的O₂）。我国最早有关人工呼吸的记载出现在公元2世纪前后的《金匮要略》中：'通过胸部按压及伸展上肢的方法救助一名自缢者'。

最早的动物人工气道建立是在1543年，Vesalius成功对猪进行了气管插管，其后Hooke在狗身上重复了该技术，并首次应用风箱技术进行了正压通气。但人工气道从动物过渡到人耗费了200余年。在我国类似于人工气道建立最早记载于《中藏经》中：'为救助自缢者，在患者鼻中插入大葱的根端，让家人吹气入鼻，'喉喷出涎’'。这一做法不失为保持上呼吸道通畅的方法之一，但为何选择大葱而非竹管、芦苇管等让人有些难以理解。早期的气管插管或切开，连接风箱式正压通气多用于溺水患者的复苏，但因技术粗糙，并发症过多，1827年法国学者Leroy向法国科学院提交报告，要求加以限制。此报告可以看作是早期机械通气技术的分水岭。其后机械通气技术的发展向两个方向展开：一是改进正压通气促进了19世纪麻醉学的进步；二是尽量避免建立人工气道而带来了体外负压通气。

二、体外负压通气时代

在Leroy报告提出后相当长的一段时间内，机械通气是以体外负压通气为主流。应当强调，人体生理呼吸本就是负压，并非正压呼吸：吸气肌收缩使胸腔压低于大气压，气体被吸入；呼气则是被动的，吸气肌舒张胸内压升高，气体呼出，这种生理方式有利于血液回流与心功能的正常发挥。但如完全人工模仿生理情况下的呼吸，在技术上几乎是不可能的。体外负压通气主要有两种方式：一是大家熟知的'铁肺'，将患者除头部外的躯体密封于巨大的硬质箱内，用电泵周期改变箱内压力，产生负压通气；另一种是胸甲式，只将胸部密封于类似'铁肺'但小一些的硬质箱内，将胸甲连接一较长的管道，同样采取电动方式，通过管道改变胸甲内压力，实现负压通气，后者的优点是患者体位可变化，甚至能行走。现今'铁肺'已基本消失，但个别国外医院胸甲式负压通气仍在应用。

20世纪初欧洲脊髓灰质炎大流行时，'铁肺'曾起到了令人注目的救助作用，1928年10月13日下午4时，一位因脊髓灰质炎而呼吸衰竭、昏迷的女孩，成功接受了'铁肺'治疗。开始治疗后仅数分钟，她的意识即由昏迷转为清楚，让在场目睹这一'奇迹'的人们热泪盈眶、激动不已，'铁肺'这一称呼就是由当时一名在场的记者最先叫起来的。1929年JAMA杂志报道了这一案例，得到了医学界的充分肯定。

三、由负压通气转为正压通气

'铁肺'等负压通气技术的弊病是显而易见的，如气道引流不畅问题、输液与躯体护理操作不便问题等。与正压通气相比，负压通气效率也很低，用来治疗呼吸衰竭的病死率高达80%之多。1949年Bennett给'铁肺'增加了一个风箱，又通过气管切开建立人工气道后施以正、负压混合通气，使病死率下降至12%，此举充分证明，建立人工气道并施以正压通气的有效性与必要性。此后，医学界普遍认为，采用麻醉科建立人工气道后连接手动压缩气囊的人工正压通气方法对救治呼吸衰竭是可行的，也是有益的。但人工通气要耗费大量人力，在哥本哈根脊髓灰质炎流行的年代，医学院校曾不得不停课，调动大批医学生去为患者'捏气囊'。直到20世纪40年代，Bennett才生产出第一台初具现代呼吸机功能的压力切换型正压呼吸机，1950年Engström研制成功第一台容量切换型呼吸机。在20世纪60—70年代，电子技术开始广泛应用于机械通气领域，推动了机械通气在国外快速、普遍的发展。同时机械通气的模式与新技术的应用也不断的在进步，如呼吸末正压（PEEP）的应用、呼吸机撤离技术（Weaning）的改进及压力支持通气模式（PSV）的诞生等（本文以上内容摘自张劭夫、刘又宁发表于《中华医史杂志》1998年第4期的'机械通气发展简史'）。

四、机械通气在中国

如上述，国外先进国家在20世纪60—70年代迎来了机械通气的大发展，而我国当时正处于政治动乱时期，致使机械通气技术的推广落后国外先进国家20余年。笔者记得机械通气中必不可少的血气分析技术是在20世纪60年代后期才引进的。我第一次接触机械通气是在1984年从国外留学归国后，那时解放军总医院已进口了较多的呼吸机，以西门子Servo900-B、900-C为主，更简单一些适于战时应用不需电驱动的Bird-7、Bird-8我也在临床应用过。至于已废置的'铁肺'，我只见过并未应用过，也没看别人应用过。Bird-7、Bird-8系列呼吸机看似简单，应用起来却需要有高超的技术，因为只要动一个旋钮，吸气压力、吸气流速、潮气量、氧浓度等都会随之改变，所以我当时曾说：'只有对呼吸生理比较精通者才能胜任Bird-7、Bird-8的操作'。至于1984年以前国产呼吸机应用及国内机械通气的情况，笔者不熟悉，也找不到直接描述的文字。早期的国产呼吸机我也没有操作过，但我知道已故的上海李华德教授曾致力于国产呼吸机的研制，我本人也曾与航天工业部合作进行国产Servo900-B呼吸机的研制，但后因专利等原因并未投入生产。协和医院陈德昌教授对最早的国产呼吸机多有抱怨，他在2012年《中国危重病急救医学》杂志上发文：'我最初接触的呼吸机工艺粗糙，很难使患者呼吸与机器相匹配，设计者似乎不在乎呼吸生理学'。当然，如今国产呼吸机已有极大的改进，在我国各级医院都在普遍应用，也有许多品牌出口到国外。

20世纪80年代早期我国机械通气临床应用是什么状况呢？一言而概之：'很不理想、很混乱'。笔者外出会诊时常看到一些医院的机械通气患者盖着自家带来的花花绿绿的被子，连机械吸痰这样重要的操作，都是由家属来完成的……。我还遭遇到1例被称为是'呼吸机故障'的患者，其实是因气管切开导管固定不牢，患者转动头部时导管尖端从气管内脱出，造成阻塞无法送气，这种情况从外表看不出来，但发现稍迟，患者就会窒息死亡。更有甚者，某位知名教授竟在学术会议上堂而皇之地宣布：'ARDS机械通气组比非机械通气组病死率更高！'之所以有这样的结果，一是两组无可比性，只有最重的患者才被选择了机械通气；另一方面也反映出当时机械通气所致气压伤等合并症之多、之严重。

面对这样严峻的局面，又加上当时解放军总医院'得天独厚'的条件，集中了国内最多、最新的进口呼吸机，所以普及与规范化应用机械通气就顺其自然成了我的主要使命。我们建立了首个6张床的简易RICU，举办了多期全国性学习班，发表了相关的论文与连续讲座，此外，最重要的还要面对相关专著与教科书十分缺乏的问题。经过数年的准备与钻研，终于在1990年出版了首部'系统论述'机械通气的专著。其实早在1979年前述李华德教授等就曾出版过《机械呼吸器的临床应用》一本小册子，只因受条件限制，知道与读过的人很少。《机械通气与临床》经科学出版社出版，2次印刷，但仍供不应求。值得高兴的是，此书出版多年后，当我在一些学术场合遇到现今已是著名中年学者的当年的机械通气青年骨干时，许多人会对我说：'当年我是读了刘老师的书才学会机械通气的'。更有甚者，某位学者当面言道：'当年我就是搬一把凳子坐在患者身旁，一边翻您的书一边调整呼吸机旋钮'。回过头看此书，其优点是深入浅出，注重实用，既有作者亲历的我国最早的临床实例，又十分具体介绍了当时常用各型号呼吸机的区别与操作方法，直至怎样清洁、消毒等。因为呼吸机在美国及欧洲国家是由呼吸治疗师操作，医生们并不熟悉，所以也找不到参考书。本书的完成只能主要靠作者的呼吸生理知识和临床经验'闭门造车'，这样反增加了本书的实用性与可读性。

经过30余年超过一辈人的共同努力，我国临床机械通气技术现已完全成熟，并已在全国各级医院普及，可以自信的说，我国精通机械通气技术的医生要远多于欧美国家，因为在那些国家的呼吸机具体操作是由呼吸治疗师来完成。更值得高兴的是，重症医学的同道们已比我们呼吸科当初做的更好。

五、机械通气相关肺炎

临床上常看到许多行机械通气的患者成功解决了急性呼吸衰竭或慢性呼吸衰竭急性发作的问题，但最终却死于机械通气相关肺炎（VAP）。这也是促使我在医学生涯的后半期决心将工作与研究重点从呼吸衰竭、机械通气转向感染，特别是下呼吸道感染的最重要原因。

对于VAP，无论从概念还是对策，有笔者参加制定的我国呼吸科指南都与美国学者的认识有所不同。VAP可以翻译为机械通气相关肺炎，也可译成呼吸机相关肺炎，但在美国实际是指气管插管相关（intubation related）肺炎。笔者认为美国学者的定义不够正确，因为有些人工气道建立，如上气道阻塞的急救，并不与呼吸机或机械通气相关，这些情况下不能称为VAP。如定义为机械通气相关，考虑到还有经面罩等无创通气的存在也不够全面。笔者认为，只有人工气道与机械通气都存在时的肺炎，才能称为VAP。

另外，2016年ATS与IDSA制定的指南中已将VAP从医院内获得性肺炎（HAP）的大定义中完全分离出去，成为独立的疾病，其主要理由是VAP更重、病死率更高。有笔者参加的我国呼吸科制定的指南则仍将VAP划在HAP之内，认为是HAP的一个特殊类型。临床所有肺炎都可归纳为社区获得性肺炎与HAP两大类，二者的本质区别只是肺炎发生地点的不同，既然VAP一般都发生在医院内，就没有理由从HAP中分离出来（长期家庭有创机械通气者除外）。一般说来，VAP比普通HAP更重、病死率更高是没人否定的。但也不乏有特殊情况：一些因神经、肌肉病变长期住院的机械通气患者，会反复发生吸入性VAP，此时，只要改善引流或用些简单的药物，如有抗厌氧菌作用的青霉素类药物就可治好。再说VAP的定义是先有呼吸衰竭和机械通气后才有肺炎，相对于因肺炎需要机械通气的HAP患者，哪一个感染更重就很难说了。

VAP广泛存在于临床各科，严重威胁患者的生命，许多器官移植、血液移植、外科术后的患者，虽然原发病已治疗成功，但最后却死于VAP。VAP多药耐药细菌（MDR）检出率高，治疗困难，但笔者一直认为，从宏观来看，与治疗相比，如何减少院内感染，特别是广泛耐药细菌（XDR）的医院内传播才是更重要的。