回答这个问题需要介绍决定呼气气流的基本要素。我们从欧姆定律原理开始。欧姆定律的水力类比原理是：
压力差（∆P）=流量（F）× 阻力（R）
于是
F= ∆P/R我们通常通过画出两个通过一根管子连接起来的气球，并询问学习者："是什么使空气从一个气球流向另一个气球？"从而使这一生理学概念更加直观易懂。然后，我们在每个气球上标注 "P1 "或 "P2"，以表示构成流动压力梯度的压力，并在管子上画一个箭头，从压力较高的气球指向压力较低的气球，以表示流动的方向。然后，我们在管子上标注 "R "表示电阻，并在图旁显示完成的欧姆定律方程。我们还可以问："如果气球之间几乎没有流动，那么可以推断出两个气球中的压力或导管的阻力是多少？"以帮助学习者理解，当不再存在压力梯度或在高阻力的情况下，可以看到缺乏流动的现象.
将其中一个气球指定为代表肺泡通常很有帮助。在这种情况下，一个气球标记为 Palv，另一个气球代表呼气时靠近呼吸机的近端气道压力，标记为 PEEP（图 1）。因此，呼气流量不仅取决于患者肺泡压力（Palv）和呼吸机呼气压力（PEEP）之间的压力梯度大小，还取决于呼吸系统的阻力，包括呼吸机管道的阻力。
然后，我们通过询问 "是什么决定了给定气球中的压力 "来引入顺应性概念。由于顺应性 (C) 是容量变化 (∆V) 与压力变化 (∆P) 之比，即 C = ∆V/ ∆P，学习者通常可以推断出（尤其是在一些指导下），潮气量越大或顺应性越低，压力越高。通常，诸如 "当气球充满更多容积时，气球内的压力会发生什么变化？"或 "如果气球'更硬'或'更软'，气球内的压力会如何变化？"等问题有助于引导讨论。鼓励小组参与并衡量对上述问题的回答，有助于教师判断何时可以进入后续主题。这一点尤为重要，因为如果学习者不能充分表达迄今为止所介绍的关键生理学概念，他们在接下来的话题中可能会很吃力。如果学员对这些概念感到吃力，最好推迟在后续章节中介绍自然衰减方程，而将重点放在本文后面介绍的临床后果和在床旁识别auto-PEEP。有些学习者在重症监护室环境中学习了一段时间后，对这些抽象的例子有了更多的临床背景，因此他们对这些内容会感到更加得心应手。
图 1. 压力-时间、流量-时间和容积-时间标量的图解，重点是呼气。我们向学员强调，呼气开始时，压力梯度最大，呼气流量达到峰值。当空气流出肺泡时，肺泡容积和压力（以及流量）将以指数方式逐渐下降，直到肺泡压力等于下游压力（设定 PEEP），此时流量将停止。虚线表示整个呼吸周期中的肺泡压力，只有在气流暂停时才能测量。PEEP = 呼气末正压。
此时，学员应该能够识别决定患者完全排出潮气量所需时间的三个关键因素：1）潮气量的大小；2）呼吸系统的顺应性；3）呼吸系统的阻力，前两个因素反过来又会影响肺泡压。我们通过比较呼吸系统阻力和顺应性不同的患者在呼吸机上的容量-时间标量来强化这些概念。例如，在可能的情况下，我们将慢性阻塞性肺病（COPD）患者（高阻力和高顺应性）的容积-时间标量与急性呼吸窘迫综合征（ARDS）患者（低顺应性）的床旁容量-时间标量进行比较。由于在课堂环境中无法获得真实的病人，我们使用一个具有可变阻力和顺应性的测试肺来模拟不同的疾病状态，对容量-时间标量进行比较。
掌握了决定呼气流量的因素后，我们现在就可以更直接地过渡到 "auto-PEEP "这一主题。要实际定义内源性EPEEP，我们接下来要问："如果患者在前一次呼吸完全呼出之前就开始呼吸，会发生什么情况？
尽管这一概念对某些学习者来说可能很直观，但它使我们能够介绍并进一步完善各种 PEEP 的定义。我们首先要了解的概念是，任何未完全呼出的吸入量在下一次呼吸开始时都会留在肺内。任何这些多余的容量都会导致超过呼吸机设定 PEEP（PEEPset）的额外压力。高于 PEEPset 的额外压力即为auto-PEEP（也称为内源性 PEEP）。PEEPset 和auto-PEEP的总和代表总 PEEP（PEEPtotal）。在床边进行思考练习时，我们会要求学员吸一口气，部分呼出肺部容积，然后再吸一口气。我们要求学员考虑每次呼吸时膈肌的位置，这是空气潴留的结果。在掌握了auto-PEEP的实用定义后，我们通过提问 "auto-PEEP 的临床后果是什么？"来介绍auto-PEEP 的临床后果。
我们强调，内源性 EPEEP 的四个主要临床后果是低血压、呼吸机诱发的肺损伤、患者与呼吸机不同步以及死腔增加。我们写下了对这一问题的回答，如果时间允许，还会进一步详细说明每种情况的机制。我们的教学强调，任何血流动力学不稳定、接受机械通气的患者都必须考虑auto-PEEP。我们发现，auto-PEEP是导致低血压的一个经常被忽视的原因；然而，在一些指导下，学习者对auto-PEEP患者的低血压机制相对比较了解。我们解释说，auto-PEEP 导致的低血压由几种潜在机制造成，包括胸膜内压升高导致静脉回流减少。胸膜内压的增加会降低静脉回流到胸腔的压力梯度。我们可以并排画出两个隔室，将其中一个标为 "胸腔"，另一个标为 "腹腔"，用从腹腔流向胸腔的箭头表示静脉流入，以此来说明这一概念。这也提供了一个利用稍有不同的背景强化欧姆定律的机会。我们可以进一步解释，当肺部过度充气时，肺容量的增加会导致肺泡周围血管受压，从而导致肺血管阻力和右心室后负荷增加。这些生理变化可能会降低心输出量，导致低血压。我们还注意到，肺泡过度潴留会直接压迫肺泡毛细血管，再加上心输出量减少，导致死腔增加。死腔的增加会进一步导致呼吸性酸中毒，从而损害心脏功能。在课堂环境中，我们通常会设置一个具有可变阻力和顺应性的测试肺，以说明auto-PEEP对生命的威胁。使用高阻力和高顺应性的测试肺系统来模拟慢性阻塞性肺疾病患者，我们可以很容易地说明空气潴留，从而展示肺过度潴留的可能性。此外，通过让学员想象位于这种过度憋气的肺之间的心脏的状态，胸腔内压力升高导致静脉回流减少的临床意义会变得更加明显。我们还强调，根据通气模式的不同，内源性PEEP（auto-PEEP）可能会对机械通气造成不同的后果。在容量控制通气中，内源性 PEEP 的逐渐累积可能导致肺泡过度潴留和呼吸机诱发的肺损伤。在压力控制通气中，auto-PEEP会降低吸气流量的压力梯度（气道压力- PEEP 总值），导致潮气量降低和通气不足。在床边或课堂上，通过绘制两室模型（一侧是呼吸机，另一侧是通过管道（气道）连接的气球（肺）），可以很容易地说明这一点（类似于图 1）。在容量控制方面，我们绘制了每次连续呼吸时气球内逐渐充满越来越多的容量的图示。在压力控制方面，我们说明了在 PEEPset 以上累积压力会在每次呼吸开始时降低气流压力梯度，从而导致每次连续呼吸的潮气量逐渐降低。
我们发现，无效触发是患者与呼吸机不同步的一种形式，经常由内源性 PEEP 引起，这往往是学习者难以掌握的概念。我们的方法是绘制一个图表，标识患者的内源性PEEP程度，PEEP设置以及达到触发呼吸机的气道压力必须达到PEEP设置以下的压力（图2）。这个演示可以可视化显示由于内源性呼气末正压而导致的额外压力，必须克服这种压力才能触发呼吸。这种描述还能让学习者直观地了解增加 PEEP 设置可如何降低触发呼吸所需的阈值负荷。然后，我们会描述这种额外的压力如何导致患者呼吸工作量的增加，以及潜在的患者不适和躁动。关于我们如何向学员教授无效触发的其他例子，读者可参考之前制作的视频。一个经常被问到的问题是，这一概念是否适用于流量触发机制。因为患者必须将气道压力降低到 PEEPset 以下才能产生气流，所以这种无效触发机制仍然适用。
图 2. 说明auto-PEEP可能导致触发无效。在左图中，触发阈值设置为低于 PEEPset 2 cm H2O。由于 PEEPset 为 5 cm H2O，该患者必须将肺泡压降至 3 cm H2O 才能触发呼吸。由于该患者在 PEEPset 为 5 cm H2O 的基础上又增加了 7 cm H2O 的内源性 PEEP（即 PEEPtotal 为 12 cm H2O），因此患者至少需要产生 29 cm H2O 才能将肺泡压降至 3 cm H20。在右图中，同一患者的 PEEPset 已升至 10 cm H20。触发阈值仍设置为低于 10 cm H20 PEEPset 2 cm H2O（即 8 cm H2O）。现在患者只需产生负 4 cm H2O（即从 12 cm H2O 到 8 cm H2O）即可将肺泡压降至触发阈值以下。auto-PEEP =内源性呼气末正压；PEEPset = 呼吸机上设置的 PEEP；PEEPtotal = 总 PEEP。
既然我们已经强调了内源性 PEEP 的潜在危险后果，那么要识别和治疗内源性 PEEP，我们就必须让学习者熟悉决定患者是否有危险的因素。我们的下一个问题是："哪些因素决定了呼气结束时肺部仍有多少吸入量（以及压力）？
我们首先要承认，在被动呼气的患者中，肺泡容积（和压力）将以典型的指数方式逐渐下降。在此，我们将介绍支配这种指数式下降的方程，即自然衰减方程，
其中，Vi 是呼气时第 i 个时间点肺部的剩余容积，Vo 是输送到肺泡的初始容积（即潮气量），t 是可用于呼气的时间，C 是呼吸系统的顺应性，R 是呼吸系统的总阻力，e 是自然对数底的数学常数，等于 2.718。
乍一看，大多数学习者都会觉得这个等式有些令人生畏。因此，我们通常不会让所有学员都学习这个等式。不过，对于想要掌握 auto-PEEP概念的研究员和其他学习者来说，对等式中每个变量的解释会让他们更加清晰，并让他们认识到该等式的临床应用。右侧的每个变量都代表了导致 auto-PEEP发生的一个因素。我们通常会在解释时圈出或突出显示每个变量。从 Vo 开始，我们注意到，输送到肺泡的初始容积（即潮气量）越大，呼气过程中任何时候残留在肺泡中的空气量（Vi）就越大。因此，潮气量过大是发生内源性 PEEP的一个危险因素。接下来，我们强调呼气时间（t）与 Vi 成反比。因此，发生内源性PEEP的另一个危险因素是呼气时间过短。最后，我们指出，呼吸系统的阻力和顺应性会随着 Vi 的变化而变化，因此，高 R 和高 C 也是发生auto-PEEP的危险因素。
我们如何进一步利用该等式中的概念来确定特定患者需要多少时间才能呼气，从而确定合适的呼吸频率以避免auto-PEEP？我们现在引入时间常数和 tau (t) 这一非常重要的概念，并提出问题："我们如何估算患者在不发生auto-PEEP的情况下呼气所需的时间？
正如我们刚才向学员解释的那样，自然衰减方程包含呼吸系统阻力和顺应性的乘积（R × C）。R 和 C 的乘积称为呼气时间常数，用希腊字母 tau (t) 表示。上述自然衰减方程现在可以改写为
乍一看，大多数学习者都会觉得这个等式有些令人生畏。因此，我们通常不会让所有学员都学习这个等式。不过，对于想要掌握 auto-PEEP概念的研究员和其他学习者来说，对等式中每个变量的解释会让他们更加清晰，并让他们认识到该等式的临床应用。右侧的每个变量都代表了导致 auto-PEEP发生的一个因素。我们通常会在解释时圈出或突出显示每个变量。从 Vo 开始，我们注意到，输送到肺泡的初始容积（即潮气量）越大，呼气过程中任何时候残留在肺泡中的空气量（Vi）就越大。因此，潮气量过大是发生内源性 PEEP的一个危险因素。接下来，我们强调呼气时间（t）与 Vi 成反比。因此，发生内源性PEEP的另一个危险因素是呼气时间过短。最后，我们指出，呼吸系统的阻力和顺应性会随着 Vi 的变化而变化，因此，高 R 和高 C 也是发生auto-PEEP的危险因素。
我们如何进一步利用该等式中的概念来确定特定患者需要多少时间才能呼气，从而确定合适的呼吸频率以避免auto-PEEP？我们现在引入时间常数和 tau (t) 这一非常重要的概念，并提出问题："我们如何估算患者在不发生auto-PEEP的情况下呼气所需的时间？
正如我们刚才向学员解释的那样，自然衰减方程包含呼吸系统阻力和顺应性的乘积（R × C）。R 和 C 的乘积称为呼气时间常数，用希腊字母 tau (t) 表示。上述自然衰减方程现在可以改写为
学习者必须掌握呼气时间常数（t）表示肺部呼气到肺部只剩下初始容积的约 37% 所需的时间。我们通常会先绘制一张描述肺活量随时间衰减的曲线图（图 3A）来说明这一重要概念。我们将 y 轴标注为肺活量（本例中为潮气量），x 轴标注为时间，然后画出典型的衰减模式，注意 1 t 代表肺内残留 37% 初始肺活量的时间点。为了进一步说明，我们可以证明，在自然衰减方程中将 t 设置为呼气时间（t），Vi 始终等于 Vo / e，即 Vo 的 37%，因为 1 / e 约等于 0.37。然后我们显示，每增加一个时间常数，之前的值就会再减少 63%，这样经过两个时间常数后，肺中会残留 14% 的初始潮气量（37% 的 37%），经过三个时间常数后，呼气时肺中会残留 5% 的初始潮气量（14% 的 37%），依此类推（图 3A）。因此，患者需要超过三个时间常数的时间来适当呼出潮气量，然后再开始下一次呼吸。这是一个关键概念，我们经常向学员提问："我们应该确保患者有多少时间在呼吸机上充分呼气？"以此再次强调这一点。换句话说，要想最大限度地减少自肺排气时间，我们必须确保患者的呼气时间 (t) 至少大于 3 t。
长 t（高 R 和 C[即慢性阻塞性肺病]）患者比短 t（低 C[即 ARDS]）患者需要更多时间呼气。我们经常使用这样一个比喻：长 t 代表一个杂货袋被动地排空到一个直径较小的管道中，而短 t 则代表一个拉伸的橡胶轮胎排空到一个直径较大的管道中（图 3B）。在课堂教学中，为了在进入下一个主题之前评估学习者在这一时刻的理解程度，我们让学习者分成小组，让他们写出自然衰减方程，然后再现出容积在呼气过程中随时间衰减的曲线图。
有些学习者可能无法立即掌握时间常数的数学基础。如果是这种情况，通常只需强调一个一般概念，即病人至少需要 3 t 才能充分呼气，通过计算 t，我们现在就知道病人需要多少时间才能充分呼气。大多数学习者会对这一概念感到满意，并在接下来的课程中继续学习如何计算 t。如前所述，如果我们知道了 t，就可以确定患者的呼吸频率是否会导致auto-PEEP。现在，我们已经让学习者深入了解了auto-PEEP背后的生理学原理。现在，我们可以回到我们所讨论的临床基础："我们如何估算呼气时间常数 (t)？
我们强调在重症机械通气患者中常规计算 t 的重要性，以指导我们的机械通气设置（呼吸频率、吸气流量模式和频率以及潮气量）。床旁可采用多种策略。我们通常教授以下三种方法：
1. 测量方波流量、容量控制呼吸时的呼吸系统阻力和顺应性。如前所述，R 与 C 的乘积为 t：
图 3：（A）呼气时潮气量随时间下降的示意图。潮气量下降到初始值的 37% 所需的时间相当于一个时间常数。每增加一个时间常数，潮气量就会比之前的值再减少 63%。我们强调，在临床上，患者的呼气时间至少应大于三个时间常数，才能充分呼出潮气量，如箭头所示，潮气量减少到初始潮气量的 5%以下。(B) 两名患者不同时间常数（tau）的示意图。我们向学员强调，tau 较长的患者需要更长的呼气时间才能呼出一定量的气体。
长 t（高 R 和 C[即慢性阻塞性肺病]）患者比短 t（低 C[即 ARDS]）患者需要更多时间呼气。我们经常使用这样一个比喻：长 t 代表一个杂货袋被动地排空到一个直径较小的管道中，而短 t 则代表一个拉伸的橡胶轮胎排空到一个直径较大的管道中（图 3B）。在课堂教学中，为了在进入下一个主题之前评估学习者在这一时刻的理解程度，我们让学习者分成小组，让他们写出自然衰减方程，然后再现出容积在呼气过程中随时间衰减的曲线图。
有些学习者可能无法立即掌握时间常数的数学基础。如果是这种情况，通常只需强调一个一般概念，即病人至少需要 3 t 才能充分呼气，通过计算 t，我们现在就知道病人需要多少时间才能充分呼气。大多数学习者会对这一概念感到满意，并在接下来的课程中继续学习如何计算 t。如前所述，如果我们知道了 t，就可以确定患者的呼吸频率是否会导致auto-PEEP。现在，我们已经让学习者深入了解了auto-PEEP背后的生理学原理。现在，我们可以回到我们所讨论的临床基础："我们如何估算呼气时间常数 (t)？
我们强调在重症机械通气患者中常规计算 t 的重要性，以指导我们的机械通气设置（呼吸频率、吸气流量模式和频率以及潮气量）。床旁可采用多种策略。我们通常教授以下三种方法：
1. 测量方波流量、容量控制呼吸时的呼吸系统阻力和顺应性。如前所述，R 与 C 的乘积为 t：
写出这个等式通常会让学习者注意到，将 R 和 C 的单位相乘，得出的单位是秒，因此称为时间常数。这个值就是病人的时间常数 (t)，可以让我们估算出呼气所需的时间。我们举一个简单的例子：一个 C 值为 0.1 L/cmH20 和 R 值为 10 cm H20/L/s 的患者，计算出的 t 值为 1 秒，需要 3 秒多（.3 t）才能充分呼出给定的潮气量。如果我们假设吸气时间为 1 秒，那么如果总呼吸频率小于 15 次/分钟，该患者就不会出现明显的auto-PEEP，因为呼吸到呼吸的时间至少为 4 秒。使用此方法时需要告知学员的一个注意事项是，用于计算 R 和 C 的值是在吸气时获得的，因此代表的是吸气时间常数。如果呼气时气道阻力比吸气时大，这种方法可能会低估时间常数。此练习还可以结合床旁呼吸系统阻力和顺应性的计算过程，这是扩展呼吸系统生理学的宝贵机会。
2.评估容量。对于学习者来说，一个特别有价值的练习是通过检查呼吸机上的容量-时间标量，并注意特定容量下降到其值的 37% 左右所需的时间来估算呼气 t。这需要冻结呼吸机显示屏，并在容量-时间标量上放置两个标记，分别代表初始选择的容量 (Vo)，以及该初始值 37% 处的一个点。这两个标记之间的时间段代表 1 t。（数据补充中的视频 E1 回顾了这种评估 t 的方法，并举例说明了我们通常是如何评估学习者对这种方法的理解）。需要注意的是，初始容量（Vo）最好在呼气流量时间曲线初始快速偏转后记录，因为该曲线初始部分的解释会受到惯性效应、呼气瓣快速打开和患者潜在努力的干扰（8）。根据我们的经验，这种方法对学习者来说是最容易理解的，因为它提供了自然衰减的简单直观表示，而且可以在床边随时进行。
3.容量流量比（V/F）法。另一种有助于在床边演示的估算 t 的方法是将剩余容量（V）除以同一时间点的呼气流速（F）：
V / F = RC = t
我们通常鼓励我们的研究员和其他希望掌握auto-PEEP概念的学习者从运动方程（索引页 E1）中推导出这一概念，因为它不仅解释了 t，还解释了许多其他重要的生理概念。可以计算多个时间点的 t，由于被动患者的流量-容量曲线斜率应该是线性的，因此所有时间点的 t 都应该是相似的。
为了进一步评估学员的理解程度，我们将让学员在床边（查房或床边教学课程中）计算 t。我们发现，容量/流量法最难让学员掌握。如果学员在学习容量/流量法时遇到困难，可以继续学习后续内容，下次再讨论这一概念，特别是考虑到上述 "评估容量 "方法通常更容易理解。
通过教授这三种方法，我们强调了计算 t 和确认患者呼气时间的重要性，以帮助预防auto-PEEP的发生。继续在床边应用我们所学的知识，现在我们将重点放在如何识别是否存在auto-PEEP。我们现在要问："呼吸机上的auto-PEEP征兆有哪些？
受训人员应认识到，对于不明原因的低血压、难以触发呼吸或躁动的机械通气患者，必须考虑使用auto-PEEP。在上述讨论的基础上，他们还应该识别出风险增加的患者（即呼吸频率高、呼气时间短和/或患有阻塞性气道疾病的患者）。此外，还有几种呼吸机波形模式也值得注意，这些模式提示存在auto-PEEP。我们重点介绍以下四种模式，这些模式最好在床旁的呼吸机上显示，但也可在课堂上以数字形式显示。
1. 流速-时间曲线面积不对称。我们首先引导学员注意床边的流速-时间标度（或在课堂上使用图示），然后开始提问："流速-时间曲线下的面积代表什么？我们解释说，吸气时，流速-时间曲线下的面积代表吸入潮气量；呼气时，该面积代表呼出量。患有严重气道阻塞的患者可能会因阻力过大而导致呼气流速很低，从而导致吸气和呼气流速-时间曲线明显不对称，使曲线下的面积看起来不相等（当患者最终以较高的呼气末肺活量达到稳定状态时，面积在数量上会变得相等）。虽然这一迹象表明气道阻塞而非自体肺扩张，但患有阻塞性疾病的患者特别容易出现auto-PEEP。这种不对称现象应促使临床医生进一步评估是否存在auto-PEEP，因为这是一种常见的征象（图 4A）。
2. 持续的呼气末流量。在开始教授这一概念时，我们会引导学员注意呼气流速-时间曲线，并提问："如果流速归零，这意味着什么？这就再次引入了之前介绍的欧姆定律概念，可能需要让学员再次写出方程式。这将使学习者明白，如果吸入的潮气量全部呼出，肺泡内的压力（Palv）现在应该等于 PEEPset。由于压力相等，因此不再存在压力梯度，流量应为零（图 4B）。然后我们问学员："如果呼气结束时仍有气流存在，这意味着什么？学员现在应该意识到，如果呼气结束时仍有气流，则肺泡中仍有高于 PEEPset 的压力在推动气流流出肺部。这个额外的压力就是内源性 PEEP。再次强调，结合之前讨论过的两室模型非常有助于说明这一概念。
3. 通过呼气末暂停进行测量。学习者需要理解的一个重要（但经常被误解）概念是，压力-时间波形将在整个呼气过程中显示 PEEPset（由临床医生确定）。Palv 会随着呼气量的增加而逐渐减小，但不会直接显示在显示屏上。我们发现，在呼气过程中绘制一个压力-时间标量样本，将气道压力作为 PEEPset（一条直线），并将肺泡压力-时间曲线以指数衰减的形式叠加在背景中，会很有帮助。现在我们强调，在呼气末暂停动作时，呼气阀关闭，气流停止。这使得 Palv 与气道压力达到平衡；因此，压力-时间标量现在将反映 Palv（图 4C）。呼气结束时测得的 Palv 就是总 PEEP（PEEPtotal）。高于 PEEP 设定值的压力即为auto-PEEP值：
PEEPtotal - PEEPset = auto-PEEP:
教育者应告知这种测量方法的一些局限性。首先，患者在整个操作过程中必须处于被动状态，这样患者的用力才不会改变测量值。其次，只有与气道相通的肺单位才会与气道压力保持平衡。在气道关闭的情况下，一些肺单位将无法与气道相通，因此auto-PEEP 可能会被低估。
4. 无效触发。如上所述，auto-PEEP 会增加患者触发呼吸机的难度，因为必须产生更高的负压才能克服auto-PEEP。这可能会影响患者触发机械呼吸的能力，这种现象被称为无效触发。首先让学员回忆患者如何在呼吸机上触发机械呼吸，并再次强调患者必须产生适量的吸气肌力以克服临床医生设置的压力或流量触发器，这可能会有所帮助。可以向学员展示无效的触发器，如流量-时间标量上的偏转，代表患者呼吸肌的努力未能触发机械呼吸。
除了在流量-时间标量上指出这一点外，再次绘制压力-时间标量并叠加呼气时无效触发时发生的肺泡压力变化也很有帮助（图 4D）。为了进一步评估学员的理解能力，向学员询问无效触发的其他原因通常会有所帮助。只要稍加引导，他们就应该意识到神经肌肉无力的患者可能没有足够的力量触发呼吸，或者触发灵敏度阈值设置过高可能会增加患者触发呼吸的难度。但是，学员应该明白，虽然神经肌肉无力和触发器设置不灵敏也可能导致触发无效，但auto-PEEP是迄今为止最常见的原因。
现在，我们的学员已经熟练掌握了如何预防和识别auto-PEEP，我们转而询问："如何解决auto-PEEP问题？
我们首先教导学生，在出现急性血流动力学不稳定的情况下，可以暂时断开呼吸机，让患者充分呼气。但是，我们强调，随后必须考虑采取策略，防止发生和再次发生auto-PEEP。
为了巩固这一复杂课题的生理学和数学基础，我们参考了自然衰减方程，强调并解释了在处理自发电位起搏时如何检查和处理每个变量。这样可以让学员对等式感到熟悉，并展示其实用性，尤其是在重症监护室环境中。
因此，我们首先要求学员写出自然衰减方程。然后我们强调，根据该等式，我们可以通过减少输送的潮气量（Vo）、增加呼气时间（t）和减少 t 来减少呼气结束时肺泡中的剩余容积（Vi），从而减少自体肺泡扩张（auto-PEEP）。如果患者的固有呼吸频率高于呼吸机的设定频率，则可能需要对患者进行镇静和/或肌松。在教授这一概念时，我们通常会绘制一张表格，要求学员填写不同呼吸频率下的呼气时间、吸气时间和呼气时间。学员通常会注意到，增加设定的吸气流速会缩短吸气时间，因为现在必须更快地提供设定的潮气量。但是，这种策略通常只会增加几分之一秒的呼气时间，而降低呼吸频率则会大大增加呼气时间。教育者还应该强调，尽管降低潮气量似乎是减少auto-PEEP的有效策略，但这种策略可能会导致患者内在呼吸频率的代偿性增加，从而最终减少呼气时间。最后，我们要求学员牢记 t 是 R 和 C 的乘积，通过使用支气管扩张剂、皮质类固醇和分泌物抽吸等干预措施将 R 降到最低将使呼气更快。
我们经常教授这样一个概念，即为了改善患者的呼吸功和无效触发，可以将 PEEPset 增加到略低于 PEEPtotal 的点。由于患者只需将气道压力降至 PEEPset 以下即可触发呼吸机，因此这一操作将减少患者为触发呼吸而必须克服的auto-PEEP 量。我们的方法通常是通过绘制压力-时间标量与肺泡压力-时间曲线的叠加来说明这一概念，如图 2 所示。另外，我们还采用互动性更强的方法，利用两名参与者的不同身高来演示呼气末肺泡压力和 PEEPset 之间的差异会增加触发呼吸所需的努力，如之前录制的视频所示。这一教学策略还有助于说明，通过增加 PEEPset 来减小这一差异可能会使患者更容易触发呼吸。在向学员讲授后一点时应注意两点。首先，只要 PEEPset 保持在 PEEPtotal 以下，增加 PEEPset 就不应增加 PEEPtotal。为了让空气从呼吸机流向患者，气道中的压力必须高于肺泡中的压力。如果 PEEPset 始终低于 PEEPtotal，则气流梯度仍然是从患者流向呼吸机。其次，一个常见的误解是这一策略是治疗auto-PEEP的方法；指导员必须强化这一管理策略只是纠正无效的触发。事实上，如果让患者更频繁地触发呼吸机，理论上可能会加重auto-PEEP。
在教授机械通气原理时，需要将独特而令人兴奋的心肺生理学与临床应用相结合。这可能是一项非常有意义但又充满挑战的任务。在本文中，我们将为经常被忽视的auto-PEEP原理提供教学框架。我们提供的方法可用于床旁或课堂教学。此外，考虑到床边教学通常时间有限，上文介绍的几个部分可以通过一些简短的上下文进行有效的独立讲解。最重要的是，这些概念的有效教学需要教育者的实践和不断完善。我们希望这个框架能够为这一复杂课题的教学提供有力的指导。
2.评估容量。对于学习者来说，一个特别有价值的练习是通过检查呼吸机上的容量-时间标量，并注意特定容量下降到其值的 37% 左右所需的时间来估算呼气 t。这需要冻结呼吸机显示屏，并在容量-时间标量上放置两个标记，分别代表初始选择的容量 (Vo)，以及该初始值 37% 处的一个点。这两个标记之间的时间段代表 1 t。（数据补充中的视频 E1 回顾了这种评估 t 的方法，并举例说明了我们通常是如何评估学习者对这种方法的理解）。需要注意的是，初始容量（Vo）最好在呼气流量时间曲线初始快速偏转后记录，因为该曲线初始部分的解释会受到惯性效应、呼气瓣快速打开和患者潜在努力的干扰（8）。根据我们的经验，这种方法对学习者来说是最容易理解的，因为它提供了自然衰减的简单直观表示，而且可以在床边随时进行。
3.容量流量比（V/F）法。另一种有助于在床边演示的估算 t 的方法是将剩余容量（V）除以同一时间点的呼气流速（F）：
V / F = RC = t
我们通常鼓励我们的研究员和其他希望掌握auto-PEEP概念的学习者从运动方程（索引页 E1）中推导出这一概念，因为它不仅解释了 t，还解释了许多其他重要的生理概念。可以计算多个时间点的 t，由于被动患者的流量-容量曲线斜率应该是线性的，因此所有时间点的 t 都应该是相似的。
为了进一步评估学员的理解程度，我们将让学员在床边（查房或床边教学课程中）计算 t。我们发现，容量/流量法最难让学员掌握。如果学员在学习容量/流量法时遇到困难，可以继续学习后续内容，下次再讨论这一概念，特别是考虑到上述 "评估容量 "方法通常更容易理解。
通过教授这三种方法，我们强调了计算 t 和确认患者呼气时间的重要性，以帮助预防auto-PEEP的发生。继续在床边应用我们所学的知识，现在我们将重点放在如何识别是否存在auto-PEEP。我们现在要问："呼吸机上的auto-PEEP征兆有哪些？
受训人员应认识到，对于不明原因的低血压、难以触发呼吸或躁动的机械通气患者，必须考虑使用auto-PEEP。在上述讨论的基础上，他们还应该识别出风险增加的患者（即呼吸频率高、呼气时间短和/或患有阻塞性气道疾病的患者）。此外，还有几种呼吸机波形模式也值得注意，这些模式提示存在auto-PEEP。我们重点介绍以下四种模式，这些模式最好在床旁的呼吸机上显示，但也可在课堂上以数字形式显示。
1. 流速-时间曲线面积不对称。我们首先引导学员注意床边的流速-时间标度（或在课堂上使用图示），然后开始提问："流速-时间曲线下的面积代表什么？我们解释说，吸气时，流速-时间曲线下的面积代表吸入潮气量；呼气时，该面积代表呼出量。患有严重气道阻塞的患者可能会因阻力过大而导致呼气流速很低，从而导致吸气和呼气流速-时间曲线明显不对称，使曲线下的面积看起来不相等（当患者最终以较高的呼气末肺活量达到稳定状态时，面积在数量上会变得相等）。虽然这一迹象表明气道阻塞而非自体肺扩张，但患有阻塞性疾病的患者特别容易出现auto-PEEP。这种不对称现象应促使临床医生进一步评估是否存在auto-PEEP，因为这是一种常见的征象（图 4A）。
2. 持续的呼气末流量。在开始教授这一概念时，我们会引导学员注意呼气流速-时间曲线，并提问："如果流速归零，这意味着什么？这就再次引入了之前介绍的欧姆定律概念，可能需要让学员再次写出方程式。这将使学习者明白，如果吸入的潮气量全部呼出，肺泡内的压力（Palv）现在应该等于 PEEPset。由于压力相等，因此不再存在压力梯度，流量应为零（图 4B）。然后我们问学员："如果呼气结束时仍有气流存在，这意味着什么？学员现在应该意识到，如果呼气结束时仍有气流，则肺泡中仍有高于 PEEPset 的压力在推动气流流出肺部。这个额外的压力就是内源性 PEEP。再次强调，结合之前讨论过的两室模型非常有助于说明这一概念。
3. 通过呼气末暂停进行测量。学习者需要理解的一个重要（但经常被误解）概念是，压力-时间波形将在整个呼气过程中显示 PEEPset（由临床医生确定）。Palv 会随着呼气量的增加而逐渐减小，但不会直接显示在显示屏上。我们发现，在呼气过程中绘制一个压力-时间标量样本，将气道压力作为 PEEPset（一条直线），并将肺泡压力-时间曲线以指数衰减的形式叠加在背景中，会很有帮助。现在我们强调，在呼气末暂停动作时，呼气阀关闭，气流停止。这使得 Palv 与气道压力达到平衡；因此，压力-时间标量现在将反映 Palv（图 4C）。呼气结束时测得的 Palv 就是总 PEEP（PEEPtotal）。高于 PEEP 设定值的压力即为auto-PEEP值：
PEEPtotal - PEEPset = auto-PEEP:
教育者应告知这种测量方法的一些局限性。首先，患者在整个操作过程中必须处于被动状态，这样患者的用力才不会改变测量值。其次，只有与气道相通的肺单位才会与气道压力保持平衡。在气道关闭的情况下，一些肺单位将无法与气道相通，因此auto-PEEP 可能会被低估。
4. 无效触发。如上所述，auto-PEEP 会增加患者触发呼吸机的难度，因为必须产生更高的负压才能克服auto-PEEP。这可能会影响患者触发机械呼吸的能力，这种现象被称为无效触发。首先让学员回忆患者如何在呼吸机上触发机械呼吸，并再次强调患者必须产生适量的吸气肌力以克服临床医生设置的压力或流量触发器，这可能会有所帮助。可以向学员展示无效的触发器，如流量-时间标量上的偏转，代表患者呼吸肌的努力未能触发机械呼吸。
除了在流量-时间标量上指出这一点外，再次绘制压力-时间标量并叠加呼气时无效触发时发生的肺泡压力变化也很有帮助（图 4D）。为了进一步评估学员的理解能力，向学员询问无效触发的其他原因通常会有所帮助。只要稍加引导，他们就应该意识到神经肌肉无力的患者可能没有足够的力量触发呼吸，或者触发灵敏度阈值设置过高可能会增加患者触发呼吸的难度。但是，学员应该明白，虽然神经肌肉无力和触发器设置不灵敏也可能导致触发无效，但auto-PEEP是迄今为止最常见的原因。
图 4. auto-PEEP征象。(A) 曲线下的面积不对称。由于曲线明显不对称，吸气流量-时间标度下的面积比呼气流量-时间标度下的面积大。(B) 持续的呼气末流量，表明肺泡压力和 PEEPset 之间存在持续的压力梯度，这是因为auto-PEEP的缘故。(C）呼气末保持动作。虚线代表整个呼吸周期的肺泡压力（只有在气流暂停时才能测量）。(D）无效触发。在此示例中，由于内源性正呼气末正压（auto-PEEP）较高，患者无法将肺泡压降至触发阈值以下。内源性呼气末正压（auto-PEEP）= 内源性呼气末正压；PEEPset = 呼吸机上设置的 PEEP。
现在，我们的学员已经熟练掌握了如何预防和识别auto-PEEP，我们转而询问："如何解决auto-PEEP问题？
我们首先教导学生，在出现急性血流动力学不稳定的情况下，可以暂时断开呼吸机，让患者充分呼气。但是，我们强调，随后必须考虑采取策略，防止发生和再次发生auto-PEEP。
为了巩固这一复杂课题的生理学和数学基础，我们参考了自然衰减方程，强调并解释了在处理自发电位起搏时如何检查和处理每个变量。这样可以让学员对等式感到熟悉，并展示其实用性，尤其是在重症监护室环境中。
因此，我们首先要求学员写出自然衰减方程。然后我们强调，根据该等式，我们可以通过减少输送的潮气量（Vo）、增加呼气时间（t）和减少 t 来减少呼气结束时肺泡中的剩余容积（Vi），从而减少自体肺泡扩张（auto-PEEP）。如果患者的固有呼吸频率高于呼吸机的设定频率，则可能需要对患者进行镇静和/或肌松。在教授这一概念时，我们通常会绘制一张表格，要求学员填写不同呼吸频率下的呼气时间、吸气时间和呼气时间。学员通常会注意到，增加设定的吸气流速会缩短吸气时间，因为现在必须更快地提供设定的潮气量。但是，这种策略通常只会增加几分之一秒的呼气时间，而降低呼吸频率则会大大增加呼气时间。教育者还应该强调，尽管降低潮气量似乎是减少auto-PEEP的有效策略，但这种策略可能会导致患者内在呼吸频率的代偿性增加，从而最终减少呼气时间。最后，我们要求学员牢记 t 是 R 和 C 的乘积，通过使用支气管扩张剂、皮质类固醇和分泌物抽吸等干预措施将 R 降到最低将使呼气更快。
我们经常教授这样一个概念，即为了改善患者的呼吸功和无效触发，可以将 PEEPset 增加到略低于 PEEPtotal 的点。由于患者只需将气道压力降至 PEEPset 以下即可触发呼吸机，因此这一操作将减少患者为触发呼吸而必须克服的auto-PEEP 量。我们的方法通常是通过绘制压力-时间标量与肺泡压力-时间曲线的叠加来说明这一概念，如图 2 所示。另外，我们还采用互动性更强的方法，利用两名参与者的不同身高来演示呼气末肺泡压力和 PEEPset 之间的差异会增加触发呼吸所需的努力，如之前录制的视频所示。这一教学策略还有助于说明，通过增加 PEEPset 来减小这一差异可能会使患者更容易触发呼吸。在向学员讲授后一点时应注意两点。首先，只要 PEEPset 保持在 PEEPtotal 以下，增加 PEEPset 就不应增加 PEEPtotal。为了让空气从呼吸机流向患者，气道中的压力必须高于肺泡中的压力。如果 PEEPset 始终低于 PEEPtotal，则气流梯度仍然是从患者流向呼吸机。其次，一个常见的误解是这一策略是治疗auto-PEEP的方法；指导员必须强化这一管理策略只是纠正无效的触发。事实上，如果让患者更频繁地触发呼吸机，理论上可能会加重auto-PEEP。
结论
在教授机械通气原理时，需要将独特而令人兴奋的心肺生理学与临床应用相结合。这可能是一项非常有意义但又充满挑战的任务。在本文中，我们将为经常被忽视的auto-PEEP原理提供教学框架。我们提供的方法可用于床旁或课堂教学。此外，考虑到床边教学通常时间有限，上文介绍的几个部分可以通过一些简短的上下文进行有效的独立讲解。最重要的是，这些概念的有效教学需要教育者的实践和不断完善。我们希望这个框架能够为这一复杂课题的教学提供有力的指导。
来源：How I Teach Auto-PEEP :Applying the Physiology of Expiration
DOI: 10.34197/ats-scholar.2022-0024HT
出处：斌哥话重症
END
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