无通气安全时限(durationofnon-hypoxicapnoea)是指人体自停止呼吸直到指脉氧氧饱和度降至90%所需的时间。
因为S形的氧解离曲线上的转折点恰好是氧分压(PaO2)等于60mmHg或氧饱和度(SaO2)等于90％。在这个转折点以上，血红蛋白可携带足够的氧气，人体一般不会发生低氧血症，低于这个转折点会加剧PaO2以及SaO2下降，血红蛋白携带氧气的能力也大大降低，身体缺氧。
正常人的SaO2和SpO2之间具有显著相关性，通过监测SpO2可以较准确的反映出SaO2的大小。我们认为SpO2=90％是临床患者急性缺氧的最低耐受值。因此，“无通气安全时限”又可以称为“呼吸暂停安全时限”、“安全窒息时限”等。
无通气安全时限在临床试验中的定义
考虑到患者安全及伦理要求，受限于技术，相关临床研究有时并不能无法准确且直接测量“无通气安全时限”，特别是针对无通气安全时限起止时间的界定。认为观察到患者暂停呼吸起至SpO2降至90％的时间。
取从麻醉诱导结束到SpO2自100％降至90％的时间。Edmark等则认为从停止面罩（喉罩）通气起到氧饱和度降至90%所经历的时间为无通气安全时限。有学者分别将静脉给予肌松药起到氧饱和度降至95%、93%、92%作为无通气安全时限。王泓波则记录从诱导开始到SpO2降至91%的时间。
影响无通气安全时限的因素及相关研究
体重
通过研究发现无通气安全时限与肥胖增加呈显著负相关(r=-0.83)，而这意味着肥胖或超重患者相较于体重正常的患者，在无通气期间发生低氧血症的几率更高。同样，朱贤林等指出，随着患者体重指数的增加，可以容忍的无通气安全时间逐渐缩短。
追究其原因，一方面，肥胖患者肺内氧储备少。研究指出，功能残气量（FRC）与体重指数（BMI）呈负相关性，当BMI为30kg／m2时，其FRC仅是BMI为20kg／m2人群的四分之三。
另一方面Prentice等研究指出高BMI患者的基础代谢率(BMR)以及总能量消耗(TEE)都显著超过正常BMI患者，而且发现随BMI的增加，BMR以及TEE也显著增加。从这个观点来看，低FRC、高BMR和高TEE是肥胖和高体重患者无通气的安全时限缩短的重要原因。
通气方式
全麻诱导期传统的给氧方法是在给药后患者停止呼吸时用面罩扣在其面部正压辅助通气，该方法可能增加气体进入胃的可能性，同时增加反流误吸的风险，在腔镜手术中也会出现手术视野减小、操作难度增加等问题。
但是通过改变诱导前后呼吸方式及借助于其他呼吸辅助工具可以有效地提升无通气安全时限。在麻醉诱导前让患者自主呼吸3分钟，发现相较于传统给氧方法延长了无通气安全时限，同时相较于传统给氧方法减少了胃内积气。
同样的，黄邵强等研究指出，全麻诱导预给氧前采用潮气量呼吸3分钟紧接快速顺序诱导的方式与常规诱导面罩正压通气相比，无通气安全时限明显增长，研究同时指出在情况紧急时采用30秒内深呼吸4次的方法虽然无通气安全时限较传统方式少，但能满足大多数麻醉插管耗时的需要。
与30秒内深呼吸4次的方法相比，有学者建议在60秒内进行8次深呼吸，该法与传统给氧方法相比无通气安全时限无明显差异，但减少了相应的胃胀气等潜在危险，更推荐适用于急诊饱胃患者麻醉诱导。
通过测量呼吸末端氧浓度(ETO2)，发现60秒内通过深呼吸8次最终获得ETO2约为87％。它低于传统的预吸氧法（ETO2≥90％），只有在当呼吸时间延长到1.5-2分钟时，两者才类似。而在此基础上Baraka等提出在传统的预吸氧方法前加用“深呼一口气”的步骤，通过减少肺内含氮量，从而优化预吸氧效果，此法相较于传统给氧法60秒时的ETO2更高。
全麻诱导前面罩预充氧5分钟期间运用持续气道正压通气(CPAP5cmH2O)，可显著提高无通气安全时限（496.56±71.68s比273.00±69.31s）。在使用CPAP（6cmH2O）的同时，加用压迫环状软骨法（CP）同样取得类似效果，而且可以防止因正压通气胃胀气的形成。
指出肥胖患者及老年患者在全麻诱导呼吸暂停后面罩下加用PEEP（6cmH２O）可以有效降低肺内分流，延长无通气安全时限。Herriger等对于正常体重成年患者，麻醉诱导中联合运用这两种正压通气(CPAP+PEEP，6cmH2O)的策略可以延长无通气安全时限2分钟左右。
而对肥胖人群（BMI＞35kg/m2），研究发现联合使用CPAP＋PEEP（均为10cmH2O）无通气安全时限平均延长１分钟左右。正压辅助通气法的理论基础在于：一方面在吸气期内，持续稳定的施加高于吸气气流的正压气流，使得患者吸入的氧气增多，潮气量得到提升；
另一方面在呼气期内，气道仍然存在持续稳定的正压，使得呼气时肺泡萎陷的数量及幅度减少，FRC得到增加，最终使得机体氧储备得以提高。在正压辅助通气使用压力方面，韩文斌等推荐控制PEEP在10cmH2O以下，可以减少腹胀、胃内容物反流等发生。
体位
人体主要的呼吸肌是膈肌，站立时吸入气体时，完成这个动作的主要力量来源于膈肌的收缩，而膈肌收缩时，拉动胸腔往下移位；但当人体变成仰卧位时，膈肌减少了重力作用，自然向头侧移位，当人体吸气时，膈肌只能提供相较于站立位时三分之二的吸气力，同时腹腔内脏也向头侧移位，并对近背侧的膈肌造成压迫而使膈肌进一步移向头侧。
肺功能余气量(FRC)和肺总量都相应减少。黄小静等对于正常体重成年人，头高15°斜坡位相较于平卧位可以有效延长无通气安全时限，而不影响气管插管操作。进一步在此基础上联合面罩CPAP(6cmH2O)的预给氧方式同样达到类似效果，同时减少胃胀气等产生。
类似的，有学者运用头高20°斜坡位的预吸氧方式也同样可以延长无通气安全时限。与正常体重成年人相比，肥胖患者因为胸腹部过多脂肪的限制，胸廓扩张受影响，胸肺顺应性较差。
继而肺活量减少，FRC减少，肥胖患者在平卧位时这些表现更为明显。将肥胖患者处于坐位时诱导也能延长无通气安全时限，但坐位降低了患者的舒适度及增加了麻醉医师的操作难度。
建议对于严重肥胖的患者，采用30°反屈氏体位(reverseTrendelenburg’sposition)相较于平卧位，可将无通气时限延长约1分钟。对肥胖患者预给氧时采用头高25°斜坡位的方式可以明显改善患者的无通气安全时限。
同样，Lane等采用20°头高位仍有类似发现。而当采用头高15°斜坡位时，虽然也可延长无通气安全时限，但FRC增加效果不如25°显著。头高斜坡位增加无通气安全时限的原理在于，一方面因膈肌稍微往下移位。
与仰卧位相比，胸腔的内部容积增加，并且腹腔内器官对膈肌的压迫减小，胸廓顺应性变大，下肺部压力性肺不张得到缓解，FRC得以增加。另一方面，因为重力的作用，人体组织器官内的血液分布受到影响。
当患者头部较高时，与仰卧位相比，腔静脉将高于位于心脏水平以下的其它静脉，使得与仰卧位比较血液流进腔静脉更加困难，返回心脏的血液变少，继而使得心排血量减小，随之组织器官的灌注量降低，最终导致氧代谢减少。麻醉状态下，骨骼肌松弛等因素又进一步增加了以上两个方面的影响。
人工气道工具
对全身麻醉患者，采用鼻导管吸氧法比传统的面罩给氧方法（氧流量均为5L/min）所获得的无通气安全时限要长。对非困难气道患者麻醉诱导前使用高流量（60L/min）纯氧经鼻导管通气，也可以达到类似效果。
在诱导结束呼吸暂停后加用鼻咽通气管持续吹入氧气的方法同样也有效的增加了无通气安全时限。针对阻塞性睡眠呼吸暂停低通气综合征（OSAHS）患者，有学者在全麻诱导期表面麻醉后使用OPLAC喉罩通气也延长了无通气安全时限，吸氧效果增加。
小儿无通气安全时限
儿童与成人相比，前者氧储备较少，但其代谢率却并不比后者低。一方面，小儿肺弹性远不如成人发达，在呼气时小气道会发生过早闭合，直接引起小儿肺闭合容量增大，相应的减少了功能残气量／肺闭合容量比值。
同时气道过早地发生闭合，使气体没有办法及时排出而被迫滞留在肺泡里面。在这种情况下，气体分布不再均匀，继而小儿通气／血流比值受到一定的影响，进而肺泡与血液内气体交换受到影响。
同时，小儿的肺泡通气量／功能残气量比为5:1，远比成人（1.5:1）高，相对而言小儿功能残气量的缓冲作用并不明显。因此，儿童的氧气储备低于成人。另一方面，年龄越小，氧耗越大。小儿的平均需氧量（7-9ml/kg/min）较成人(3ml/kg/min)高2-3倍。
儿童无通气安全时限明显低于成年患者。有学者发现对儿童全麻诱导期单纯添加PEEP辅助通气对无通气期的安全时限延长并不明显。同时他们的研究发现PEEP的运用可以在一定程度上可以减小年龄和体重对无通气安全时限的影响。
无通气安全时限与氧气浓度及肺不张
在人体吸入大量纯氧后，氧气将取代原先肺内大部分的氮气，肺泡内的氧气又会快速地弥散至肺循环中，氧气弥散的速度比氧气进入肺泡的速度要快，使得部分位于相对封闭区域内的肺泡萎缩塌陷，从而形成肺不张。
有学者认为在诱导期间吸入100％纯氧，85％-90％的患者在最初5分钟内就有不同程度的肺不张，此外预吸氧时随着氧浓度、氧流量的增加，肺不张形成的速度变得更快，并且影响范围变大。
另外，研究指出吸入80%氧浓度的患者与吸入40%氧浓度的患者相比，前者的潮气量减少，而乳酸和氧化应激水平增加，抗氧化应激反应降低。为了防止肺不张而人为的降低吸入氧的浓度，则会缩短无通气安全时限，从而加大了气管插管时的危险系数。
研究表明，气管插管后行CT扫描发现患者确实存在不同大小程度的肺不张，而且他们还发现，随着氧浓度增加，肺不张的范围变大。与纯氧相比，80%的氧浓度的氧气虽然部分降低了无通气安全时限，但对减少肺不张的形成有一定的作用。
而另一项相关研究则表明，在全麻诱导后的7分钟内就会生成肺不张，而且肺不张程度和吸氧浓度呈正相关，同时他们还发现，肺不张在形成过程中也受到时间因素的影响，吸入80%氧浓度氧气的患者与吸入纯氧的患者比较，14分钟之后前者在减少肺不张方面的作用逐渐消失殆尽。
相反，即使Rusca等在麻醉诱导过程中使用了纯氧，但同时运用了持续正压技术（CPAP+PEEP，均为6cmH2O），则有效的防止了肺不张的形成同时保证了充足的无通气安全时限。并且Coussa等对病态肥胖患者研究中，发现在麻醉诱导过程中使用PEEP也可有效预防或大幅度减少肺不张的形成。
当然，钟凤华等则认为对于业务熟练的麻醉医师，即使全麻诱导时无通气安全时限减小了，但仅用40%氧浓度的氧气或直接使用空气进行面罩通气即可有足够的时间来完成气管插管操作，减少了诱导期肺不张的形成及相关并发症的出现。
针对全身麻醉恢复期，研究指出吸入氧浓度为75%时，虽然相较于纯氧无通气时限减少，但可以明显改善肺换气功能。张明军等指出对于术中运用中度的急性超容性血液稀释(AHHD)技术的患者在全麻维持中的无通气安全时限虽低于对照组，但不具有统计学意义。
对于颅脑肿瘤患者，莫怀忠等认为在一定程度上，随着无通气时限的延长，颅内压有升高趋势，而且考虑是因为二氧化碳潴留所导致的。综上所述，在临床麻醉工作中，一个合格的麻醉医师针对不同的患者要有不同的认识。
充分掌握“无通气安全时限”的相关概念，结合自己的操作习惯及已有的工具，采用适当的方法，提高患者的氧气储备，在气管插管操作过程中避免低氧血症的出现及减少肺不张的发生。
