正压通气设备技术综述

使用正压通气设备治疗睡眠呼吸障碍：技术更新

摘要

多种类型的气道正压（PAP）设备被用于治疗睡眠呼吸障碍，包括阻塞性睡眠呼吸暂停、中枢性睡眠呼吸暂停和睡眠相关低通气。这些设备包括持续气道正压、自动调节式CPAP、双水平气道正压、自适应伺服通气和容量保证压力支持。无创PAP在设计上存在明显的漏气，不同设备以不同方式对此进行调节。各类设备在提供压力、检测事件和响应事件的算法方面差异很大，同一类别下不同公司之间以及同一公司不同型号之间的算法也各不相同。许多设备包含旨在提高疗效和患者舒适性的功能特性。数据收集系统可跟踪依从性、压力、漏气和疗效。了解每种设备的工作原理有助于临床医生为特定患者更好地选择最合适的设备和设置。本文综述了气道正压通气设备，包括其算法、设置和功能特性。

关键词 ：双水平气道正压通气，持续气道正压通气，iVAPS，平均体积保证压力支持，适应性伺服通气，正压呼吸，仪器设备，治疗算法

引言

正压通气（PAP）是治疗睡眠呼吸障碍的主要方法，包括阻塞性睡眠呼吸暂停、中枢性睡眠呼吸暂停和睡眠相关低通气。最常见的形式——持续气道正压通气（CPAP）——在自主呼吸的患者中维持恒定水平的正压通气。其他提供无创正压通气的形式包括双水平气道正压通气（BiPAP）、适应性伺服通气（SV）和容量保证压力支持（VAPS）。本综述将重点介绍不同设备类型之间的差异以及有助于功能实现和舒适性的功能特性。

PAP设备包括三个基本部分：带有电机的设备、覆盖口部和/或鼻部的面罩，以及连接设备与面罩的管路。自科林·沙利文于1980年6月在澳大利亚发明持续气道正压通气以来，PAP已得到显著改进，当时他使用了一台油漆压缩机连接泳池软管，并用石膏模型制成面罩粘贴在患者面部。PAP发展历程中的重要里程碑包括瑞思迈于1985年推出的首批商业设备以及1990年问世的自密封“气泡面罩”。

当前的无创正压通气设备更为复杂，可能包括空气过滤器、传感器（电机转速、气体体积流量、压力、打鼾传感器）、基于微处理器的控制器、数据存储、多语言显示屏，以及带加热管路的湿化器。

我们查阅了制造商资料、专利和已发表的文献，以了解各种气道正压通气设备的不同算法、功能特性及其临床应用。

设备类型概述

持续气道正压通气（CPAP）在整个吸气和呼气过程中维持恒定的持续气道正压。自动调节（自动）持续气道正压通气可根据呼吸事件逐渐升高或降低压力，但在同一呼吸周期内同样保持压力不变。这对于在快速眼球运动（REM）睡眠期或仰卧位时需要较高压力、但无法整夜耐受高压力的患者可能有益。自动持续气道正压通气也可用于诊断，以确定合适的固定压力设置。

双水平气道正压通气（BiPAP）在吸气时提供较高的压力，在呼气时提供较低的压力。这可能提高耐受性并有助于通气。可添加后备频率，以在呼吸努力微弱或缺失时提供呼吸支持。自动调节双水平气道正压通气（AutoBiPAP）可以调整呼气末正压（EPAP）和吸气相正压（IPAP），同时保持固定的压力支持（PS），或者独立调整两者。

SV是一种双水平通气系统，它根据每次呼吸连续调整吸气压力支持（PS），以实现目标通气量或流量，从而获得更稳定的呼吸模式，尤其适用于周期性呼吸或潮式呼吸（CSR）的治疗。自动型SV还可根据气道阻塞情况增加呼气末正压（EPAP）。

容量保证压力支持（VAPS）是一种可变的双水平气道正压通气，允许设定目标潮气量或通气量，从而实现对通气更精确的控制。这对于同时存在周期性呼吸和低通气，或与慢性阻塞性肺疾病（COPD）、神经肌肉疾病或肥胖等疾病相关的快速眼球运动（REM）期低通气患者非常有用，这些患者在不同时段可能需要不同的压力支持（PS）水平。

电机/流量发生器和传感器

为了在患者气道处提供恒定的所需压力，必须对流量进行调整，以补偿流量发生器与患者气道之间的压力损失，以及呼吸波动和漏气。

传感器监测电机转速、气流以及流量发生器下游固定位置的压力。由于传感器位于设备内部而非面罩中，因此该设备必须计算预测压力基于系统中不同位置的流量测量值来计算面罩处的压力。两个位置的压力随流量而变化。对于湍流，可通过流量（q）=常数√（p1 − p2）³进行计算。管路的长度和直径以及面罩特性会影响该常数值，因此技术人员必须输入面罩和管路类型，以便微处理器进行正确计算。面罩流量也可以通过从管路流量中减去设备排气口的流量得出。

为了维持稳定的面罩压力，微处理器必须根据漏气或呼吸时气压正常波动所引起的压力偏差来调整涡轮转速。流量信号通过低通和高通滤波器，以将呼吸流量信号与伪影分离。低通滤波器排除流量的大幅快速变化（例如咳嗽或打喷嚏），高通滤波器排除心源性波动。反馈限制用于判断流量或压力是否超出特定电机转速下预期的流量变化范围（例如管路断裂），并防止设备输出过高或过低的压力。随着海拔升高，需要增加风扇转速以维持相同的压力。许多设备可自动调节以适应海拔变化。

漏气补偿

与有创通气不同，漏气是必须进行补偿的重要因素。漏气会影响设备性能的多个方面，包括输送压力、周期和触发阈值，以及呼吸事件判定。漏气补偿通过持续监测流量并检测与预期呼吸流量的偏差来工作，并根据漏气情况调整电机转速。由于患者的呼吸周期存在正常的变异，预期漏气通常会在数次呼吸中取平均值。如果漏气较大，自动设备可能会通过降低压力来进行补偿，从而密封面罩并减少漏气。

漏气可以从呼气末的流速来确定。正常漏气包括面罩上呼气阀口产生的漏气，其大小因面罩类型和压力水平而异，以及来自口腔或面罩周围非故意漏气。通常情况下，鼻面罩的漏气应低于24 L/min，全面罩的漏气应低于36 L/min。

嘴唇和舌头有时会像一个单向阀，在呼气时打开，此时咽部压力最高。这种情况被称为阀式漏气或呼气性气流波动。呼气性气流波动可能会错误地暗示气流受限，从而导致自动设备不必要地增加压力。

一些算法在存在大量漏气或呼气性气流波动时，较少依赖气流受限来判断。

呼吸周期测定

确定吸气和呼气周期不仅对于提供双水平气道正压通气至关重要，而且对于自动算法中的呼气压力释放和吸气流速限制的判定也至关重要。吸气开始以流量由负转正（相对于基线）为标志。流量信号由正转负的点即为呼气开始。

SV和一些自动设备采用更连续的呼吸周期测定方法。瑞思迈的伺服通气装置微处理器使用模糊推理规则，通过分析流量（相对于平均流量）、方向和幅度来确定呼吸周期时相（见表1）。瑞思迈的伺服通气装置通过测定近期呼吸的吸气和呼气时长来预测未来呼吸持续时间，并将呼吸分为短时间段（64毫秒），以确定预期的吸气中期及周期中的其他时点。

Flow	变化率	模糊相位
Zero	增加	开始吸气
小正向	缓慢增加	早期吸气
大正向	稳定	吸气峰值
小正向	缓慢下降	吸气末期
Zero	快速下降	呼气开始
小负向	缓慢下降	呼气初期
大负向	稳定	峰值呼气
小负向	缓慢增加	晚期呼气
Zero	稳定	呼气相

CPAP

大多数持续气道正压通气设备允许压力设置在4到20之间（所有压力单位为cm⋅H₂O）。4的呼气末正压是提供足够流量以清除设备、管路和气道中的死腔，防止重复吸入呼出气体所需的最低压力。持续气道正压通气的目标是提高上气道压力，提供足够的气动夹板作用以开放可能在吸气期间塌陷的气道。通常，压力设定旨在防止低通气、呼吸暂停、打鼾、气流受限和觉醒。通过提供呼气末正压，持续气道正压通气可促进肺泡复张并改善通气。

自动持续气道正压

自动持续气道正压的目的是根据呼吸事件调整压力，而不对由伪影引起的漏气或其他因素进行调整。不同公司以及同一公司的不同型号的自动持续气道正压设备，对事件的定义、对阻塞性事件的响应方式以及呼吸稳定后的降压协议各不相同。这些差异对于临床治疗至关重要，因为它们会影响患者对设备的耐受性及临床疗效。当患者进入快速眼动睡眠或改变体位时，阻塞程度可能突然增加，在设备尚未调整到所需压力之前，患者可能出现血氧饱和度下降或觉醒。因此，大多数报告自动持续气道正压与实验室滴定等效性的研究建议，将最低呼气末正压（EPAPmin）设置为设备在90%–95%的时间内达到或低于的压力值。根据我们的经验，许多使用4–20 cmH₂O自动持续气道正压通气的患者存在治疗不足，可能会出现入睡数小时后觉醒、残留症状或难以耐受气道正压的情况。部分患者对压力变化较为敏感，因此若患者在使用自动持续气道正压通气时效果不佳，应尝试固定压力CPAP。

一些早期的自动持续气道正压设备，如 Virtuoso LX smart和SOMNOsmart，仅能检测基于振动的打鼾变化，因此对许多重要事件无响应。目前大多数新型自动持续气道正压系统结合使用打鼾检测和流量检测。流量每秒被多次采样，通过低通滤波器进行缩放以去除伪影，然后可确定任意时间段内的平均流量。峰值流量可能无法准确反映呼吸容积，从而导致对呼吸暂停或低通气的过高或过低估计。瑞思迈（Respironics）采用加权峰值流量（WPF）方法来估算通气量，而瑞思迈（ResMed）则使用经缩放低通滤波后的呼吸流量绝对值，并利用流量相对于均值的方差的均方根（RMS）技术，比较两个移动时间段之间的差异。德维尔比斯IntelliPAP AutoAdjust 采用缩放峰值幅度，而AutoAdjust 2则使用均方根（RMS）及其他滤波技术来校正峰值流量中的伪影。

瑞思迈的WPF方法首先确定吸气期，然后确定吸气量以及吸气流速曲线上对应于20%和80%容量的点。所有介于20%和80%两点之间的点的平均流量被用作WPF，作为通气的衡量指标。该方法使用过去4分钟内的WPF值，并计算第80到第90百分位之间数值的平均值。该基线用于与当前WPF进行比较，以检测幅度下降，从而提示呼吸暂停或低通气。

瑞思迈的RMS方法通过比较整个呼吸周期中流量的方差来确定通气量。各个流量点对应于特定时间段内的平均气流。平均气流是吸气与呼气之间的零点，因此该平均值的方差除以二等于吸气流量的振幅。通过对方差的平方取平方根，可使异常值的权重降低。可通过将一个较短的移动时间段（例如一次呼吸或2秒）与一个较长的移动时间段（例如5分钟）进行比较，来评估呼吸暂停或低通气。通常将呼吸暂停和低通气定义为通气量降至最近呼吸水平一定百分比以下且持续至少10秒，不同设备采用的方法有所不同（见表2）。

由于对中枢性呼吸暂停作出响应可能导致过度滴定，因此检测气道通畅性可区分中枢性与阻塞性呼吸暂停。用于测试气道通畅性的两种方法包括心源性脉动检测和设备生成的压力振荡。第一种方法是在流量中寻找心源性脉冲伪影，只有当气道开放时才会出现该伪影。第二种方法中，设备在流量中提供单次压力脉冲或小振荡（例如，1 cm，4–5 Hz 强迫振荡技术），只有当气道关闭时，该信号才会反射回流量传感器。Respironics 使用压力脉冲，并且如果在呼吸暂停终止后出现大于预期的呼吸，则定义为阻塞性呼吸暂停。如果在部分流量期间气道处于开放状态，则可判定为混合性呼吸暂停。ResMed 从 S9 开始使用强迫振荡技术来定义中枢性呼吸暂停，并且如果漏气量大于 30 L/min，则定义为中枢性呼吸暂停。DeVilbiss Autoadjust 2 使用调制微振荡来确定呼吸暂停期间的气道通畅性。

为了评估流量限制，瑞思迈通过计算圆度、平坦度、偏度和WPF，将最近四个呼吸周期与基线相比评定为更好、更差或相同。圆度由5%至95%值范围内的WPF与正弦波的相似性确定。平坦度由吸气流量在20%至80%区间内所有数值的平均值与该期间80%体积点之间的方差绝对值除以80%体积点确定。偏度由呼吸中间三分之一阶段最高5%流量的平均值除以呼吸前三分之一阶段最高5%流量的平均值确定。

瑞思迈还确定气流受限。S8 AutoSet 使用吸气呼吸的平坦度来定义气流受限。平坦度指数是通过计算归一化吸气呼吸中间 50% 部分的单位标度气流的均方根偏差得出的。从 S9 开始，气流受限是通过结合平坦度指数、呼吸形状指数、通气变化和呼吸占空比来计算的。通气变化是当前呼吸通气量与最近3分钟通气量的比值。呼吸占空比是当前吸气时间与最近5分钟总呼吸时间的比值。如果一次呼吸严重受限，流量限制指数将接近于一；而当呼吸正常或呈圆形时，流量限制指数将为零。

表2总结了ResMed AutoSet设备、ResMed AutoSet for Her、Respironics System One REMstar Auto以及DeVilbiss IntelliPAP AutoAdjust和AutoAdjust 2之间算法的差异。

ResMed AutoSet每呼吸一次即评估流量，检测呼吸暂停、打鼾和气流受限，但对气流受限的响应基于3次呼吸平均值，在无气流受限时压力下降更快，并且对所有响应（呼吸暂停、打鼾和气流受限）的压力变化速率高于AutoSet for Her。

相比之下，ResMed AutoSet for Her 会对每一次呼吸的流量进行评估，以检测呼吸暂停、打鼾和气流受限，并根据事件偏离正常的程度，结合当前压力设定和漏气率，提供成比例的压力增加。如果压力为 .10，则对气流受限的反应会减弱，需要更响亮的打鼾才能引发反应。AutoSet for Her 和 AutoSet 都会在漏气率增高时降低响应程度。

瑞思迈 REMstar Auto 采用多层控制，包括斜坡波、漏气、打鼾、呼吸暂停/低通气、可变呼吸和气流受限。如果没有打鼾、呼吸暂停/低通气、可变呼吸或气流受限持续3–5分钟，设备将进入测试期，首先降低压力，直至达到最低压力（Pminimum）或流量特征（峰值、平坦度、圆度和偏度）变差，即临界压力（Pcritical），然后迅速升高1.5并保持10分钟，除非出现进一步事件或气流受限。如果出现打鼾、呼吸暂停/低通气、可变呼吸或气流受限，压力将以每分钟 0.5的幅度上升，直到不再有改善或出现恶化，随后压力下降1.5，此值被设定为最佳压力（Poptimal）。REMstar 还采用多种机制避免过度调压，包括无反应性呼吸暂停/低通气逻辑、可变呼吸和漏气控制。

大多数设备每晚从设定的最低呼气末正压（EPAPmin）开始。瑞思迈 REMstar Pro 和 REMstar Auto 具有 CPAP检测模式，该模式每 30 小时检查一次 90%压力，然后决定是否保持 EPAP 不变，或在设定的 EPAP 基础上上调或下调一级，但调整幅度不超过三级。

双水平气道正压通气

双水平气道正压通气在吸气时提供较高压力，在呼气时提供较低压力。压力范围通常为最低呼气末正压（EPAPmin）4至最高吸气相正压（IPAP）25–30。大多数设备使用流量触发来确定何时切换至IPAP。触发设置高于零流量，以感知患者明显的呼吸努力。为尽量减少不同步现象，采用包括流量、形状和容量在内的不同方法来切换至EPAP。流量切换算法在流量降至峰值流量的某一百分比（例如25%）以下时切换至EPAP，从而使患者在呼气时不会遇到阻力。形状切换算法利用流量的形态，容量切换算法则利用呼出容积进行EPAP切换。不同设备在达到压力水平的速度方面可能存在显著差异，且在存在漏气的情况下，设备可能出现延迟或过早切换。若患者呼吸周期与设备控制周期不匹配，则可能导致患者不适。

在较早的双水平气道正压通气设备中，当压力从高到低转换时电机会被制动，而当设备从低压力转为高压力时电机则会加速，这影响了同步性和耐受性。一种提高舒适性的方法是在吸气和呼气转换期间让鼓风机电机自由旋转。新型设备可实现更平滑的压力变化过渡，其波形可以是方波、指数波、斜坡波或正弦波。瑞思迈采用鲨鱼鳍形状的“Easy-Breathe”波形。波形的形状可能受到患者呼吸系统的顺应性和阻力、呼吸用力程度，以及鼓风机动量和传播延迟等机械限制的影响。一般来说，双水平气道正压通气提供的是压力支持的方波，但通过手动或自动调整可实现更平稳的压力变化。

改变，可能有助于提高舒适性。大多数双水平气道正压通气设备允许将压力上升时间（压力变化的角度）从100毫秒调整到600毫秒。

一些双水平气道正压通气设备包含周期、触发、吸气时间和上升时间设置，可进行调整以提高疗效和患者舒适性，尤其适用于慢性阻塞性肺疾病或神经肌肉疾病患者（见表3）。通常应将慢性阻塞性肺疾病患者的上升时间设置较短，以便肺部更快充气并留出足够的呼气时间。而在神经肌肉无力患者中，较长的上升时间有助于确保足够的潮气量和气体交换（见图1）。

由于检测吸气开始和实施压力调整之间存在延迟，双水平气道正压通气设置中，为防止早期吸气时发生阻塞所需的吸气相正压通常高于防止相同情况所需的持续气道正压通气压力。例如，某患者若需要8 cmH₂O的持续气道正压通气，可能需要设置为10/6 cmH₂O的双水平气道正压通气，以便在吸气早期足够早地达到8 cmH₂O的压力，从而保持气道开放。

触发灵敏度是指吸气流量变化达到何种程度时，才能使压力周期从呼气末正压（EPAP）转换为吸气相正压（IPAP）。高灵敏度下，较小的吸气流量变化即可引发IPAP的改变。如果触发过于敏感（过高），设备可能会因漏气或由心源性振荡引起的异常强烈心跳等伪影而强制送气。如果患者反映送气发生在呼气完成之前或吸气开始之前，则建议调低触发灵敏度。对于呼吸努力减弱的患者，如神经肌肉疾病患者，推荐使用高设置（见图2）。

吸气时间通常在 0.3 秒到 2 秒之间，通常默认为 1.5 秒。基线呼吸频率越高，建议的吸气时间（Ti）越短。对于慢性阻塞性肺疾病患者，由于压力无法迅速在整个肺部达到平衡，较短的 Ti 设置可能有所帮助，因此患者可能需要主动呼气以触发呼气末的切换。这不仅可能导致不同步和不适，还可能引起空气滞留和潮气量减少，如果呼气时间过短。

呼吸周期敏感度用于设定吸气流量的阈值，当流量低于该阈值时，设备将从吸气相正压（IPAP）切换至呼气末正压（EPAP）。当需要缩短吸气时间（Ti）时，例如慢性阻塞性肺疾病（COPD）患者，或患者反映呼吸时间过长时，建议使用高循环设置。当需要较长的吸气时间（Ti），如神经肌肉疾病、呼吸努力减弱或肺僵硬患者，或患者反映压力从吸气相正压（IPAP）切换至呼气末正压（EPAP）过快时，建议使用低循环设置。

双水平气道正压通气可在自主触发模式、时间触发模式或自主/时间触发（ST）模式下触发。在自主触发模式下，仅当设备检测到流量变化时才会触发吸气。如果设备未适当调整，大量漏气可能导致触发失败。时间触发模式以固定频率触发，且不尝试与患者的呼吸同步，这可能导致呼吸叠加和患者不适。ST模式会根据患者的自主呼吸努力来改变压力，但如果患者在设定的呼吸频率内未触发呼吸，设备将自动触发一次呼吸。

ST 模式最常用于原发性中枢性呼吸暂停或因呼吸抑制导致的中枢性呼吸暂停。对于神经肌肉疾病患者，其在快速眼动睡眠期间呼吸努力减弱，可能导致无法触发吸气，也可使用 ST 模式。时间触发模式常用于严重神经肌肉无力或脊髓损伤且无法触发吸气的患者。

双水平气道正压通气可能会加重由潮式呼吸引起的中枢性呼吸暂停，因为它增加了自主呼吸的幅度，并在呼吸暂停期强制触发一次呼吸，而此时二氧化碳分压（Pco₂）水平已经处于最低点。这会进一步降低二氧化碳分压，使呼吸驱动进一步减弱，从而常常延长呼吸暂停的持续时间，尽管较深或强制呼吸可能改善氧合。有时，改善的氧合和压力支持最终有助于稳定患者的呼吸，但根据我们的经验，患有潮式呼吸的患者往往难以耐受双水平气道正压通气，或仍表现出不理想的临床反应，包括呼吸和脑电图的波动。

自动调节双水平气道正压通气

与自动持续气道正压通气一样，并非所有自动调节双水平气道正压通气设备的工作方式都相同。一些设备仅允许设置固定的压力支持，另一些设备则设置最大压力支持（PSmax），还有一些设备允许同时设置最小压力支持（PSmin）和最大压力支持（PSmax）。因此，如果无法设置最小压力支持，自动调节双水平气道正压通气可能无法提供足够的通气支持。自动调节双水平气道正压通气设备通常没有ST模式，因此不推荐用于中枢性呼吸暂停。

瑞思迈VPAP自动双水平呼吸机和德维尔比斯自动双水平呼吸机具有固定的PS值。瑞思福尼克斯50系列自动双水平呼吸机将PSmin固定为2，允许设置PSmax；而60系列自动双水平呼吸机则允许同时设置PSmin和PSmax。在PSmin和PSmax的范围内，瑞思福尼克斯自动双水平呼吸机会根据呼吸暂停（两次呼吸暂停或一次呼吸暂停和一次低通气）及打鼾调整EPAP，根据低通气（两次低通气）和气流受限调整IPAP，其算法与REMstar AutoCPAP类似。

自适应伺服通气

由于较高的PAP压力和高压力支持（PS）可能诱发周期性呼吸和潮式呼吸（CSR），因此开发了能够通过多个呼吸周期来稳定呼吸的设备。这些设备包括瑞思迈 VPAP AdaptSV（等同于帝人AutoSet CS），其具有适应性伺服通气（ASV）设置；AirCurve ASV，该设备已更名为带有ASV和ASVAuto设置的AirCurve CS PaceWave；以及飞利浦伟康BiPAP AutoSV高级版。另一款设备SOMNOvent CR由韦曼生产，仅在美国以外地区提供（见表4）。

瑞思迈的标准适应性伺服通气（ASV）使用固定的呼气末正压（EPAP），每秒采样流量50次，并在整个吸气过程中调整吸气相正压（IPAP），以达到目标每分钟通气量。压力支持（PS）范围可设置为0–20，但默认值通常为最小压力支持（PSmin）3，最大压力支持（PSmax）15。设备根据近期加权平均每分钟通气量（偏向最近3分钟的数据）计算目标每分钟通气量。ASV采用模糊逻辑判断呼吸周期的阶段以及当前通气量是否低于或高于目标值，并在周期内逐步调整压力支持（PS），以实现目标，从而避免压力突变。压力变化通过增益值0.3 cm H₂O/L/min/s乘以目标每分钟通气量与实际每分钟通气量之差来计算。自动后备频率从基于多次呼吸移动平均计算出的当前自主呼吸频率开始，在发生呼吸暂停时逐渐调整至15次/分钟（bpm）。ASVAuto还会根据阻塞性呼吸暂停、气流受限和打鼾情况，类似AutoSet算法那样调整EPAP水平。

希望通过对呼吸的稳定，周期性呼吸模式会得到缓解。如果设备频繁地调节压力以维持目标通气量，则表明潜在的周期性呼吸模式仍然存在，通常患者要么无法耐受该设备，要么临床反应不理想。

飞利浦伟康BiPAP AutoSV高级版可设置最低和最高呼气末正压（EPAPmin）、最小和最大压力支持（PSmin和PSmax）、最大压力，以及自动或固定呼吸频率。吸气时间（Ti）、压力上升时间和双水平舒适模式（Bi-Flex）也可设置以提高舒适性。压力支持（PS）水平的设定基于瞬时平均吸气流量，即在一定时间内吸气流量之和除以该时间段内的采样次数，以排除异常值的影响。目标峰值流量通常设定为过去4分钟内平均峰值流量的90%–95%。为了在存在阻塞性特征（呼吸暂停[,20%流量],低通气[20%–60%流量],和打鼾）时稳定呼吸，目标峰值流量将从过去4分钟内平均吸气峰值流量的95%提升至吸气峰值流量值的第60百分位数。如果根据潮式呼吸指数（CSR index）检测到潮式呼吸（CSR）特征，该指数用于衡量与潮式呼吸模式的相似性，或根据衡量呼吸幅度波动的气流指数（flow index）发现异常，则目标峰值流量也会提升至第60百分位数。

AutoSV高级版的呼吸周期是通过计算近期呼吸的呼吸周期平均长度，并计算吸气相的预期中点来确定的。与瑞思迈ASV在呼吸周期中对压力支持进行多次小幅调整不同，其吸气相压力支持是基于前一次呼吸的压力支持值，加上一个增益值来确定的，该增益值为前30次呼吸所需压力的移动平均值乘以目标峰值吸气压与实际峰值吸气压之间的差值。

设备	瑞思迈ASV和ASVAuto	飞利浦伟康BiPAP AutoSV高级版
目标	最近经缩放低通滤波绝对值平均值的90% 呼吸气流值（通气量的指示） 偏向最近3分钟	若无睡眠呼吸障碍，为过去4分钟平均吸气峰流量的95% 若有睡眠呼吸障碍,吸气峰流量值在过去最近4分钟。
周期	基于方向和流量速率	基于先前呼吸计算平均周期长度和中点。
EPAP调整	适应性伺服通气 – 固定EPAP。 ASVAuto– 根据AutoSet算法随呼吸暂停进行调节 定义为MV ,基线的25%持续10秒以及低通气作为Mv,基线的50%持续10秒。	EPAPmin和EPAPmax – 类似于自动持续气道正压的压力测试模式（若至少发生两次阻塞性事件，则每15秒增加一次）。
压力支持调整	每50分之8秒进行一次压力支持调整 在整个吸气过程中，基于差异的吸气 通过调整流量与预期流量的差异来实现目标通气 采用平滑波形。在呼吸暂停期，压力支持随着后续呼吸逐渐增加最多十个。受最小压力支持（PSmin）和最大压力支持（PSmax）限制。	基于前一次呼吸的压力支持调整当前呼吸的起始压力支持 上一次呼吸距离目标潮气量的偏差程度及增益 由达到某一容积所需的压力支持确定的 最近30次呼吸。基于流量的呼吸内压力支持调节 在预期潮气量不同时，于吸气周期半程点之前 受限于最小压力支持和最大压力支持。
Rate	自动呼吸频率起始于近期自主呼吸频率 在多次呼吸过程中适应呼吸暂停 目标呼吸频率为15次/分钟。	固定频率或自动。 自动 – 若无近期睡眠相关呼吸障碍，则首次呼吸= 吸气时间+ 8 秒；若有近期睡眠相关呼吸障碍，则= 呼吸周期 +4秒；后续呼吸 =呼吸周期 +4秒；呼吸周期 =平均值时间最近12次自主呼吸。
波形	鲨鱼鳍“Easy Breathe”波形。	具有上升沿、吸气时间（Ti）和压力释放调节的方波。
选项	斜坡波

容量保证压力支持

飞利浦伟康AVAPS（平均VAPS）和瑞思迈iVAPS（智能VAPS）通过调整压力支持以维持目标在多个呼吸周期内的平均通气量（见表5）。这种PAP模式通常对因神经肌肉和限制性疾患导致睡眠期间呼吸努力变化或需要白天使用PAP的呼吸功能不全患者、有低通气风险的慢性阻塞性肺疾病患者，以及可能需要根据体位和睡眠阶段变化进行补偿的肥胖低通气患者有所帮助。由于许多患者在快速眼球运动期低通气更为严重，固定压力支持的BiPAP在非快速眼动睡眠期可能提供过高的压力，从而导致不耐受或复杂性呼吸暂停，并且在快速眼球运动期可能无法提供足够的压力支持来控制Pco₂水平。与双水平气道正压通气相比，容量保证压力支持的优势包括：在患者呼吸努力随睡眠阶段变化或肺力学因体位改变的情况下维持通气量；清醒时较低的压力支持可提高舒适性、促进入睡、降低气压伤风险，并在大部分时间内减少压力。一项关于iVAPS与双水平气道正压通气的随机试验发现，iVAPS在达到相同氧合和经皮Pco₂水平的情况下提供了更低的平均压力支持，并且依从性优于双水平气道正压通气。

AVAPS和iVAPS均通过调整压力支持（PS）和呼吸频率以达到预设目标，旨在稳定与肺泡通气量直接相关的Pco₂。当设定目标潮气量时（例如AVAPS），若呼吸频率存在较大波动，则可能导致肺泡通气量及Pco₂的波动。而通过设定目标为估计的肺泡通气量（每分钟通气量－估计的死腔通气量；例如iVAPS），只要估计的死腔死腔等于生理死腔。该设备使用身高来估算解剖死腔。然而，患有肺部疾病（如肺气肿）的患者其生理死腔增加，上述公式会低估其生理死腔，因此他们的肺泡通气量可能远低于估算的肺泡通气量。因此，肺气肿患者可能需要设置较高的目标肺泡通气量，以达到足够的实际肺泡通气量。或者，可以为肺气肿患者人工输入较高的“身高”值，从而使计算出的死腔更接近生理死腔，进而使iVAPS更准确地维持实际肺泡通气量。

瑞思迈AVAPS在数次呼吸中以平均潮气量为目标。通常，目标潮气量根据理想体重设置为6–10 mL/kg。该系统通过计算此前2分钟内提供给患者的平均压力支持（PS），以达到特定的潮气量。如果近期的平均通气量低于目标潮气量，则下一次呼吸的吸气相正压（IPAP）将增加。当呼吸不稳定时，压力支持（PS）的变化速率为2次/分钟；当呼吸稳定时，变化速率为1次/分钟。AvAPS-AE模型（以及Trilogy 100呼吸机上的AVAPS）可将最大压力变化速率设置为1至5次/分钟。AVAPS使用方波波形，并可设置吸气时间（Ti）和压力上升时间（rise time）。在AVAPS模式下，呼气末正压（EPAP）为固定值，而AvAPS-AE则类似于瑞思迈REMstar Auto，采用搜索协议在最低呼气末正压（EPAPmin）与最高值之间调整EPAP。

AVAPS可采用固定频率或自动备用呼吸频率，后者设定为比最近六次自主呼吸频率低2次/分钟。

瑞思迈iVAPS采用类似于自适应SV的伺服通气装置，并使用模糊逻辑来确定呼吸时相。与自适应SV不同，其目标通气量设定为肺泡通气目标值通气量，定义为每分钟通气量减去解剖死腔通气量。iVAPS在吸气周期内每8/50秒改变一次增益，以实现目标通气量，并通过压力上升时间、Ti、周期和触发灵敏度调节平滑的抛物线过渡。EPAP像自适应SV一样保持固定。

iVAPS的智能后备频率功能在自主呼吸期间使用设定的目标患者呼吸频率的三分之二作为后备频率，并在发生呼吸暂停时切换至设定的患者目标呼吸频率。这减少了自主呼吸期间潜在的不协调性，同时在呼吸暂停期间提供通气，且压力支持低于后备频率始终保持较低的情况。

可以使用学习目标功能来配置iVAPS的通气和呼吸频率目标。当患者清醒且在静息状态下舒适呼吸时，临床医生启动学习目标功能，该过程通常持续15至20分钟，并在基础呼气末正压为6的条件下监测呼吸。系统采用平均呼吸频率，并由于睡眠时代谢率会降低，因此采用最后5分钟内估计肺泡通气量平均值的90%来建议目标呼吸频率和目标肺泡通气量，随后由临床医生进行设定。

设备	瑞思迈iVAPS	飞利浦伟康AVAPS 和 AvAPS-AE
通气计算	经缩放低通滤波后的呼吸流量绝对值。	从整个呼吸周期中的总流量减去漏气流量得到。
目标	设定的平均目标肺泡通气量；范围为1–30 L/min。	多次呼吸中设定的平均潮气量；范围200–1500 mL。
EPAP调整	固定EPAP。	平均体积保证压力支持 – 固定EPAP。 AvAPS-AE – 使用REMstar设置最低EPAP和最高EPAP 类似自动持续气道正压的方案。
压力支持调整	使用呼吸周期位置估算预期通气量由模糊逻辑计算确定，并根据漏气和呼吸频率进行调整流量变化和当前压力。如果预期流量不同从目标流量来看，每8/50秒进行一次压力支持调整在整个吸气时间内达到目标通气量平稳过渡。受最小压力支持和最大压力支持限制。	确定过去2分钟内提供的平均压力支持值 实现目标潮气量。如果目标潮气量与近期平均值不同通气（六次呼吸），下一次呼吸的压力支持根据呼吸频率进行调整 如果近期呼吸稳定，则为1/分钟，如果呼吸不稳定，则为0.5/分钟呼吸（AE模型允许的最大压力速率 从1/分钟变为5/分钟）。受限于PSmin和PSmax。
吸气波形	抛物线压力曲线，带有吸气时间、触发和循环控制。	方波，带有吸气时间和上升时间设置。
后备频率	智能后备在设定频率的三分之二期间自主呼吸时切换 在呼吸暂停期间切换至设定频率。	固定或自动设置，比平均呼吸频率低 2 次/分钟 最近六次自主呼吸。
其他	了解目标设定。

持续气道正压通气的功能特性

加湿、加热管路、斜坡波、自动启停功能、报警和呼气压力释放是旨在提高患者舒适性和依从性的设备功能（见表6）。

湿化器包括一个带有加热板的水箱，气流通过加热板吹过。增加温度加热板的温度升高会增加加湿效果。温度传感器或湿度传感器可用于调节温度或加湿水平。增加空气中的加湿有助于减少因气流通过鼻腔通道引起的鼻腔刺激和鼻塞。如果湿化空气在管路中冷却，水分可能在管路或面罩内冷凝，这种现象通常称为“雨出”。包裹在管路周围的保温套或带有加热元件的加热管路可以提高加湿效果并消除“雨出”。加热管路的控制装置通常与加热板的加热水平相关联，但有些设备允许将两者控制分离，这可能会进一步提高部分患者的舒适性。根据外部湿度和温度的不同，所需的加湿量也可能不同。

对于旅行，标准PAP设备可与外置电池组或转换器配合使用，以便通过汽车、船或其他车辆供电。此外，还有一些重量约为10盎司的小型电池供电设备，例如 HDM的Z1 CPAP和Z1 Auto，相比之下，瑞思迈 System One重48盎司，瑞思迈AirSense S10重44盎司。

Ramp	斜坡波允许在指定的时间范围内压力逐渐增加。通常，斜坡波时间可设置为0分钟到45分钟且起始压力可选择，默认起始压力为4 cm ⋅ H₂O。 瑞思迈的AutoRamp将保持在起始压力，直到推断出入睡后才开始以1 cm ⋅ H₂O/min的速度增加压力提供给最低压力（Pminimum）。如果呼吸在至少30次呼吸中保持稳定，或出现三次阻塞性呼吸暂停，则推断为入睡。或在2分钟内检测到低通气。 飞利浦伟康智能坡起功能允许机器在检测到事件或气流受限时更快地提升压力。
自动启动	并关闭 自动启动（瑞思迈 SmartStart，德维比斯自动开关）允许患者戴上面罩后，一旦 当机器检测到气流变化（例如，超过 0.2 升/秒）时，机器将无需按下按钮即可启动。如果机器 在检测到极高气流持续一段时间（例如 1.5 秒）时，表明面罩已取下或管路断开，机器将 自动关闭。
报警	一些机器具有报警功能，用于提示高泄漏。
呼气压力缓解	EPR（瑞思迈 EPR、瑞思福尼克斯 FLEX、德维比斯 Smartflex）在呼气开始时降低压力，以使患者更容易呼气。通常，EPR 设置范围为 0 到 3，设置越高，压力下降越大。该设置不会不一定与cm ⋅ H₂O相关。设定值不会低于4 cm ⋅ H₂O。
过滤器	一次性或可重复使用过滤器安装在进气口上，用于在空气进入机器之前去除其中的大颗粒。

数据收集和显示

设备中的数据可以通过数据卡、电缆、无线方式或通过蜂窝网络和蓝牙传输到在线平台进行获取。数据卡可用于本地下载或上传至在线网站，从而实现数据共享。上个月的汇总数据通常可在设备上查看。德维比斯IntelliPAP设备使用代表不同数据集的代码，其网站利用这些代码生成报告。

不同设备收集的数据有所不同，可能包括压力设置、漏气、平均值、90%–95%压力和最高压力、压力支持（PS）、潮气量、每分钟通气量以及呼吸暂停低通气指数。一些设备会报告更详细的呼吸事件数据，可能包括中枢性、混合性、阻塞性和未确定的呼吸暂停、低通气、流量限制、打鼾、呼气性气流波动、周期性呼吸的时间百分比、潮气量和每分钟通气量。报告可显示数天和数月的汇总数据，也可提供单个夜晚事件时间的详细数据。通常可以搜索30天依从期的数据，要求在70%的夜晚使用4小时以上。瑞思迈 System One设备还可显示整夜波形图，包含评分事件和压力设置。血氧监测模块可连接至瑞思迈 AirSense设备，以获取饱和度数据。关于依从性追踪系统的更多数据可在施瓦布等人发表的综述中找到。

结论

PAP设备种类繁多，用于提供持续气道正压通气以治疗睡眠呼吸障碍的算法也各不相同。因此，同一类别的设备在临床疗效和舒适性方面可能存在显著差异。了解PAP设备的工作原理有助于临床医生选择最佳的气道正压通气设备，并为特定患者进行适当的滴定、故障排除和优化设置。许多舒适功能改进了设备的功能和性能，使许多过去无法耐受持续气道正压通气的患者能够实现依从性。许多设备可跟踪依从性并提供重要的临床数据，以帮助患者护理。