背景
ARDS是一种异质性综合征，对特定治疗的反应有所不同。一些证据表明，在机械通气过程中，呼气末正压(PEEP)的设定应根据患者的呼吸力学进行个体化调整，以达到最佳效果。
'最佳顺应性'方法基于在逐渐降低PEEP的试验过程中观察到的呼吸系统顺应性的变化。当PEEP降低时顺应性的增加被解释为过度充盈肺泡数量的大幅减少；相反，一旦顺应性开始下降，就被解释为肺的实质性萎缩。
最佳顺应性法滴定PEEP
然而，PEEP的变化也可以促进肺泡和远端气道的周期性开闭。潮式复张（Intra-tidal recruitment）代表肺内能量的相当大的耗散，并且与吸气期间呼吸系统测量顺应性的增加有关。
潮式复张是指在潮气呼吸过程中重新打开塌陷或部分塌陷的肺单位的现象。它发生在同一呼吸周期内，在吸气期间先前坍塌的肺泡被重新招募和扩张。这种复张增加了肺的整体通气量，并改善了先前塌陷区域的气体交换。通过使用呼气末正压（PEEP），可以实现潮式复张，它有助于在呼吸周期内保持肺泡开放，并防止进一步坍塌。
因此，潮气内复张使基于顺应性的递减PEEP试验的解释变得复杂：实际上，PEEP降低后的'更好'顺应性可能是由于有利的机械效应（过度扩张肺泡数量减少），或者是由于不利的机械效应（更多潮式复张）。这种顺应性变化的非一致解释可能有助于解释为什么'最佳顺应性'方法不能改善ARDS患者的预后。
在床旁，可以通过低流量吸气-呼气操作期间获得的静态压力-容积曲线来评估肺的可复张性：滞后效应面积（即曲线的吸气和呼气支之间的面积）与肺部可复张性相关。
典型患者压力-容积曲线参数的示意图解。滞后被定义为充气和放气环节之间的灰色阴影区域；为了比较具有不同最大容积的患者之间的数据，用包围的矩形（虚线，Vmax ×
Pmax–Pmin
）加权，即患者在理论上可能具有的最大滞后，以计算滞后比率。曲线吸气和呼气环节之间的最大距离（虚线）与最大容积Vmax（虚线箭头）相乘，计算归一化最大距离。Pmax为最大气道压力，Pmin为最小气道压力，Vmax为呼吸系统的最大容积。
现代呼吸机可以通过从不同的PEEP值开始并探索与潮气通气相对应的压力范围，从PEEP到平台压力（即潮气压力-容积曲线），获得低流量压力-容积曲线。然后可以测量滞后效应并用于评估与特定PEEP值相关的潮式复张。
递减PEEP试验的执行
首先进行一次复张操作，通过以恒定速率（5cmH2O/s）增加气道压力，从临床PEEP值增加到35-40cmH2O的上限值，然后保持10秒。
复张操作后，将PEEP设置为临床PEEP+6cmH2O（即PEEP起始值），并且每3分钟降低2cmH2O，直到达到临床PEEP-6cmH2O（即PEEP结束值）。
如果出现血流动力学不稳定和/或氧饱和度下降情况，当值班医生可以根据需要设置不同的PEEP范围。
驱动压（ΔP）在PEEP起始值设定为保持平台压接近30cmH2O。在整个递减PEEP试验过程中，平台压保持不变，因此每个步骤应用的ΔP增加2cmH2O（附图）。
通过这样做，测试不同的PEEP值能否保持被相同开放压复张的肺组织保持开放状态。在试验过程中，呼吸频率进行调整，以使吸气末和呼气末几乎为零流量的条件（即由气道压反映的肺泡压）并且保持呼气末二氧化碳浓度相对稳定。在每个PEEP步骤结束时，进行一个低流量的吸气/呼气操作，从PEEP到平台压再返回；整个操作过程中，气道压的增加/减少速率设置为2cmH2O/s。
递减PEEP试验的分析
通过低流量吸气/呼气操作生成的压力-容积曲线被记录下来以供离线分析。应用标准的气体交换校正。呼吸系统的顺应性通过曲线的吸气阶段计算得出，以ΔVolume/ΔP表示，单位为mL/cmH2O。
在每个PEEP降低的步骤中，计算两个PEEP水平之间的顺应性变化（ΔCpl）；当ΔCpl的绝对值至少为1mL/cmH2O时，将顺应性视为增加或降低。计算潮气压力-容积环的滞后面积，并将其值归一化为实际的ΔP：肺潮式滞后（Hyst）= 滞后面积（mL * cmH2O）/ ΔP（cmH2O）；因此，Hyst以mL表示。在减少PEEP后，肺潮式滞后效应的显著增加被视为潮式复张的明显增加的标志 。
计算与每个PEEP降低相关的肺潮式滞后的变化，以ΔHyst/ΔPEEP表示，单位为mL/cmH2O。根据数据的分布，使用10mL/cmH2O的阈值来区分潮气滞后的小幅变化和大幅变化（附图）。
患者的潮式复张表现为三种模式：高，即每次PEEP降阶时，Hyst持续大幅增加；低，即每次PEEP降阶时，Hyst持续小幅增加；以及双相反应，高PEEP值下潮气滞后小幅增加，而在某个PEEP值以下潮式滞后大幅增加。
下图显示具有高、双相和低潮式复张型的三位代表性患者在递减PEEP水平下的压力-容积环、顺应性和肺潮式滞后。为了评估每个呼吸周期呼吸系统中耗散的能量大小，潮式压力-体积环的滞后面积以焦耳（J）表示：耗散能量（J）= 0.098 * 滞后面积（mL * cmH2O）/ 1000。
以三种不同潮式复张能力的COVID-19 ARDS患者为对象的递减压力-容积环。分别显示了具有高、双相和低潮式复张能力的3名患者在递减PEEP水平和恒定平台压下低流量吸气-呼气操作中获得的压力-容积环，分别在A、C和E中。
在每个PEEP降低步骤中，呼气末肺容积的变化被计算为PEEP改变前后两个连续呼气容积之间的差异。所有曲线都显示在同一体积轴上，其中零值对应于经测试的最低PEEP值时的呼气末肺容积。如果与前一个PEEP步骤相比，压力-容积曲线在潮气肺滞后方面显示出显著增加，则曲线为红色；否则为黑色。相应的呼吸系统顺应性值（Cpl，开放圆圈）和肺潮式滞后值（Hyst，开放方块）显示在B、D和F中。当与前一个PEEP步骤相比，Hyst的值显著增加时，将其值显示为红色开放方块；否则显示为黑色开放方块。最佳顺应性方法（PEEPBC）和综合方法（PEEPCA）建议的PEEP值也被显示出来。
在具有较高潮式复张能力的患者（A和B图）中，每次降低呼气末正压（PEEP）时，潮气滞后曲线一致显示出较大的增加，表明潮式复张在从最高到最低PEEP值的过程中逐渐增加。呼吸系统顺应性在从PEEP18到PEEP10时迅速增加，此后几乎保持恒定。这可以通过仅潮式复张的效应（从PEEP18到10）解释，伴随着顺应性估计值的增加，以及肺去复张和潮式复张的组合效应（从PEEP10到PEEP6），对顺应性产生相反和相互平衡的效果。最佳顺应性PEEP（PEEPBC）为6cmH2O，综合方法PEEP（PEEPCA）为18 cmH2O。
在具有双相模式的患者中（C和D），从PEEP18到PEEP12获取的P-V曲线几乎重叠：这与潮气滞后和顺应性的小而逐渐增加有关，表明12cmH2O的PEEP仍然有效地避免潮内复张和肺去复张。进一步降低PEEP（从10到6cmH2O）会导致潮气滞后和顺应性的大幅增加，表明PEEP已经无法阻止潮内复张的进展。PEEPBC为6cmH2O，PEEPCA为12cmH2O。
在潮气复张能力较低的患者（E和F）中，在每个PEEP降低步骤中，潮气滞后和顺应性都一致地显示出小而逐渐增加的趋势，这表明即使是最低的PEEP值仍然能够防止潮内复张和肺去复张。PEEPBC和PEEPCA均为4cmH2O。
递减PEEP试验的解释：最佳顺应性与综合方法
根据最佳顺应性方法，当顺应性降低时，PEEP降低的机械效应被认为是不利的。根据“最佳顺应性”方法选择的PEEP水平（PEEPBC）是在观察到顺应性下降之前的最后一个PEEP值。在综合方法中，考虑了顺应性和肺滞后效应：如果顺应性降低和/或潮气滞后显著增加，PEEP降低的机械效应被认为是不利的。综合方法建议的PEEP水平（PEEPCA）是在任何不利的机械效应之前的最后一个PEEP值。
研究结果
肺潮式滞后和顺应性在递减PEEP水平下的状况
根据肺潮式滞后效应，有10名（26%）患者属于高潮式复张者，12名（32%）患者属于低潮式复张者，而16名（42%）患者呈现双相模式（图）。与其他两种模式相比，低潮式复张者的临床PEEP、驱动压和平台压相似，但住院时间更长，机械通气时间更长，顺应性更低（Table1）。递减PEEP试验期间观察到的呼吸力学变化详见Table2。在高潮式复张者和低潮式复张者中，ΔHyst/ΔPEEP分别与双相模式的快相和慢相类似（图）。在分析的208个PEEP递减步骤中，有170个（82%）情况下顺应性增加，而在这170个中，有75个（44%）顺应性增加伴随着肺滞后的大幅增加。
高、双相和低潮式复张者在递减PEEP试验过程中的肺潮气滞后情况。在两个PEEP水平之间，肺潮式滞后的大幅增加用虚线的红色线表示（A和B）；肺潮式滞后的小幅增加用实线的黑色线表示（B和C）。
在潮式复张程度一直较高和较低的情况下，ΔHyst/ΔPEEP的平均值分别为25.9±10.0和4.5±1.6（p式复张程度高的患者中，肺滞后从100.6±20.0ml增加到335.4±82.8ml；在潮式复张程度低的患者中，肺滞后从35.7±12.5ml增加到85.3±27.0ml；在呈现双相模式的患者中，肺滞后从62.0±14.9ml增加到230.5±49.0ml（p式滞后值。
最佳顺应性推荐的PEEP值与综合方法的比较
在22名（58%）患者中，最佳顺应性和综合方法在PEEP改变（增加、保持恒定或降低）的方向上没有达成一致。最佳顺应性方法建议在0名患者中增加PEEP，在1名患者中保持恒定，而在37名患者中降低PEEP，平均PEEPBC为10.0±3.2cmH2O，在三种模式之间没有差异。综合方法建议在13名患者中增加PEEP，在9名患者中保持恒定，而在16名患者中降低PEEP：最常见的指示是在高潮式复张者中增加PEEP，在低潮气可复张者中降低PEEP，在呈双相模式的潮气可复张者中保持PEEP恒定，平均PEEPCA为14.6±5.0 cmH2O（类似于临床PEEP值，高于PEEPBC值），在高、低和双相模式下分别为19.5±3.1cmH2O、8.9±2.7cmH2O和15.7±2.5cmH2O（p高潮气复张模式和双相模式中的PEEPBC和PEEPCA存在差异，而在低潮气复张者中它们是相同的。
不同PEEP策略的机械效应
临床PEEP、PEEPBC和PEEPCA对呼吸力学的影响详见表3。临床PEEP与肺潮式滞后之间存在关联，潮式滞后为105.1±50.2 mL：高潮式复张者显示最高值，低潮式复张者显示最低值（p式复张者的能量耗散值低于高潮式复张者和双相潮式复张者（pCA相关的肺潮式滞后和能量耗散分别为92.7±20.9 mL和0.1±0.1 J，三种模式之间没有差异。与PEEPBC相关的肺潮式滞后和能量耗散分别为204.7±110.0 mL和0.4±0.2 J，高于临床PEEP和PEEPCA的值（p
利用潮式滞后来预测在PEEP变化后的潮式复张
高潮式复张者的潮气滞后绝对值较高，相较于低潮式复张者：随着PEEP递减试验的进行，高潮式复张者的潮式滞后从100.6±20.0 mL增加到335.4±82.8 mL，而低潮式复张者的潮式滞后从35.7±12.5 mL增加到85.3±27.0 mL（p。双相模式中斜率变化所对应的潮式滞后为95.6±14.4 mL。数据分布表明，潮式滞后阈值设定为100 mL，可用于区分高潮式复张者和低潮式复张者，以及快相和慢相在双相模式中的区分。将潮式滞后的绝对值的曲线下面积作为预测PEEP变化后潮式复张的大增加的指标的结果为0.97 (p当潮式滞后≥100 mL时，在预测下一个PEEP降低步骤中潮式复张的大幅增加方面，其具有83.0%的敏感性和96.5%的特异性。
讨论
传统的压力-容积环是通过从零到高气道压力的单次操作获得的，可以提供有关肺可复张性的信息，医生可以根据这些信息选择“高”或“低”的PEEP策略。然而，仅仅依靠这些信息并不足以进行精细的PEEP调节。另一方面，传统的PEEP递减试验可用于个体化调整ARDS患者的PEEP水平，但其解释可能会受到潮式复张的干扰。为了解决这个问题，新的方法将这两种技术结合起来，在递减性PEEP试验的每个步骤中，获取在PEEP和平台压之间的压力-容积环。在这种新方法中，利用肺滞后效应来检测潮式复张，并在试验过程中逐步降低PEEP时，正确地解释顺应性的变化。
研究发现：
（1）根据患者潮式复张的倾向，将其分为三种模式：高潮式复张、低潮式复张和双相模式；
（2）在PEEP降低后，顺应性的改善往往与潮式滞后的大幅增加相伴，表明存在潮式复张；
（3）综合方法显著改变了高潮式复张和双相潮式复张患者PEEP试验的解释方式，并有潜力限制每次机械吸气时在肺组织中耗散的能量；
（4）预测与PEEP降低相关的潮气复张风险时，发现潮气滞后的阈值。
递减的PEEP水平下的肺潮式滞后
根据肺潮式滞后，患者中有2/3在PEEP降低时显示出明显潮式复张，可能受到两个因素影响。首先，在入组所有的患者中，ARDS与COVID-19有关：肺高可复张性在这种情况下经常观察到。第二，与常数驱动压和递减的平台压相比，以恒定的平台压和递增驱动压进行的递减性PEEP试验增加了潮式复张。事实上，采用这种后一种方式时，每次降低PEEP时施加的“开放”压力也会降低：这被认为会减少在吸气结束时需要复张的肺组织量，以及在呼气过程中需要保持肺组织开放所需的相应PEEP水平。
在急性肺损伤模型中，当洗涤过的肺被充气到相同的平台压力（30 cmH2O）后，随着呼气末正压（PEEP）水平逐渐降低，肺的滞后效应大幅度且逐渐增加，从而施加逐渐增加的驱动压。同时，在一个孤立的肺动物模型中，也研究了当施加逐渐增加的驱动压时肺滞后效应的变化。在这些实验中，通过在正常肺中施加负的呼气末跨肺压（PL）与正的呼气末跨肺压来获得高和低的潮式复张能力。当驱动压力逐渐增加时，在正的呼气末跨肺压（PL）情况下（低潮式复张能力），肺潮式滞后效应显示出小幅增加；而在负的呼气末跨肺压（PL）情况下（高潮式复张能力），肺潮式滞后效应显示出大幅增加。
在递减的PEEP水平下，顺应性的变化
研究中的患者顺应性改善通常与潮式滞后效应的大幅增加相关。这与先前的研究结果一致，即无论是低复张（low recruiters）还是高复张（high recruiters）情况下，低呼气末正压（PEEP）较高呼气末正压（PEEP）表现出更高的顺应性：在高复张患者中，这些差异很可能是由潮式复张性引起的。此外，在COVID-19患者中，广泛涉及肺部的 “正常” 顺应性也经常被观察到。因此，与非COVID-19 ARDS患者相比，尽管肺重量相似，这些患者显示出更高的顺应性。研究结果确认，在ARDS患者中，由顺应性提供的信息可能会误导。当PEEP设置无法防止呼气末去复张和远端气道和肺泡的周期性开闭时，会导致对顺应性的估计增加。因此，在观察到明显良好的顺应性时，特别是与广泛的肺部受累和严重受损的氧合有关时，在采用低PEEP策略之前应先排除潮气复张性的存在。
对递减PEEP试验的解读：最佳顺应性与综合方法
与高和低潮式复张性患者相比，临床PEEP和PEEPBC均类似，而综合方法则根据每个患者的潮气复张风险来促进个性化PEEP设置。实际上，PEEPCA可以解释为能够避免潮式复张并限制潮气滞后效应的最低PEEP值。从物理学的角度来看，潮气滞后效应对应于耗散的能量，即在通气期间传递到呼吸系统但在呼气期间无法完全恢复的能量量。因此，在潮式复张风险患者中，综合方法有潜力限制每一次机械通气期间耗散到肺组织中的能量。如预期的那样，在潮式复张性低的患者中，PEEPBC和PEEPCA是相同的：当排除潮气复张的混淆影响时，更好的顺应性可以安全地解释为PEEP降低的有利机械效应。
近期描述机械功率用于评估机械通气的整体强度 。然而，关于是否在计算机械功率时包括与PEEP相关的弹性成分存在争议。实际上，增加PEEP总是会导致在恒定驱动压下在机械通气期间传递到呼吸系统的总能量增加。另一方面，更高的PEEP可以防止潮式复张并限制耗散能量的数量。如果更高的PEEP的积极效应（较低的耗散能量）超过了其负面效应（更高的总能量），净机械效应将有利于更高的PEEP。潮式滞后效应可以通过提供耗散能量的客观测量来帮助评估床边的PEEP，这是一种直到现在为止尚未知的变量。
肺潮式滞后阈值
在研究的患者中，潮式滞后阈值低于100mL几乎总是与潮式复张性低相关，这表明所测试的PEEP水平在防止呼气性塌陷和肺泡的周期性开闭上是有效的。潮式滞后最终可以在非递减PEEP试验之外进行测量，以获取有关当前机械通气的临床设置的信息。该操作过程快速（10-15秒），并且固有安全，旨在研究潮式通气的肺泡压力范围。研究中发现的阈值是否也适用于其他设置，需要进行验证。
研究局限性
本研究采用的递减PEEP试验增加了潮式复张的倾向，因此对顺应性产生了混杂效应：采用不同技术时，最佳顺应性和联合方法之间的一致性可能也会不同。此外，在某些患者中（主要是潮式复张性低的患者），联合方法选择的PEEP值在试验期间与试验结束后应用的驱动压相比较大：在这种情况下，对于仍能避免潮式复张的最低PEEP值可能会有一定程度的过高估计。研究没有系统地测量食管压力，因此我们无法提供关于患者的跨肺压与潮式复张性之间关系的见解。专注于PEEP的机械效应：对不同PEEP值对气体交换和血流动力学的影响并没有进行调查。
结论
肺潮式滞后效应的评估为ARDS患者的个体化机械通气提供潜在有用的信息，旨在限制潮式复张和每次机械通气中释放到呼吸系统的能量。基于顺应性和潮式肺滞后的联合方法可能有助于选择与肺过度扩张、肺去复张和肺萎陷之间最佳权衡相关联的PEEP值，这是否会带来临床益处尚需进一步研究。
参考文献：Tidal lung hysteresis to interpret PEEP-induced changes in compliance in ARDS patients. Crit Care. 2023 Jun 13;27(1):233.
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