目前,，呼吸機(jī)相關(guān)肺損傷(VILI)的保護(hù)措施已從以低潮氣量發(fā)展到降低平臺(tái)壓和驅(qū)動(dòng)壓力為目標(biāo)。然而,，即使肺部的壓力得到了可靠的估計(jì),，僅憑借壓力指數(shù)并不能準(zhǔn)確地評(píng)估肺損傷的風(fēng)險(xiǎn);除了流速、吸入氧濃度和目前無(wú)法測(cè)量的機(jī)械微環(huán)境,，如形態(tài),、結(jié)構(gòu)脆性和血管灌注等，高風(fēng)險(xiǎn)周期頻率有助于評(píng)估潛在肺損傷的強(qiáng)度,。識(shí)別跨肺壓對(duì)肺損傷的閾值,、總能量負(fù)荷和應(yīng)變強(qiáng)度,，有助于統(tǒng)一由呼吸機(jī)能量轉(zhuǎn)移導(dǎo)致的VILI這一概念。目前,，對(duì)損傷過(guò)程中未被充分認(rèn)識(shí)的因素必須加以處理,，以盡量減少通氣支持帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)。

自2000年以來(lái),，避免發(fā)生呼吸機(jī)相關(guān)肺損傷(VILI)的措施已經(jīng)從降低潮氣量發(fā)展到降低平臺(tái)壓力,，開(kāi)放肺，降低驅(qū)動(dòng)壓,、跨肺壓,、驅(qū)動(dòng)功率,和減少有害張力的周期頻率 (圖1)。然而,，所有形式的損傷都包含一種概念,，即產(chǎn)生損傷所需要的能量和動(dòng)力。呼吸周期的高位拐點(diǎn)(峰壓和PEEP)的靜態(tài)壓是平衡的,，不需消耗能量,，也不會(huì)造成損傷，但只有在靜壓拐點(diǎn)間的轉(zhuǎn)換可以實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn),。

反過(guò)來(lái),，肺壓力和由此產(chǎn)生的應(yīng)變與呼吸過(guò)程中施加的跨肺壓有關(guān)。臨床醫(yī)生已認(rèn)識(shí)到氣道壓力并不能代表肺所承受壓力的全部,，而對(duì)采用食管球囊導(dǎo)管來(lái)估計(jì)其周?chē)鷫毫Ψ矫娴恼J(rèn)識(shí)也仍不足,。在床邊，大多數(shù)醫(yī)生大多依賴(lài)于測(cè)量氣道壓力和流量評(píng)估壓力,。這些指標(biāo)可以很好的跟蹤肺擴(kuò)張時(shí)呼吸機(jī)對(duì)呼吸系統(tǒng)(肺和胸壁)施加的能量,。在損傷肺中，實(shí)際的應(yīng)變?cè)诜螁卧]合和開(kāi)放的拐點(diǎn)增強(qiáng),。無(wú)論何時(shí),，單一的呼吸周期不會(huì)造成明顯的傷害。要了解呼吸機(jī)引起肺損傷的根本機(jī)械原因,，需要結(jié)合基本的機(jī)械能知識(shí),，因?yàn)殪o態(tài)壓不會(huì)對(duì)肺造成損傷。

 對(duì)物體所作的機(jī)械功,，以及由此所需要的能量,，定義為所施加的不平衡力乘以該力所移動(dòng)的距離。功率是單位時(shí)間內(nèi)做功的速度,，可以在任何時(shí)間尺度上測(cè)量,，例如分鐘、秒或呼吸過(guò)程中的某一部分,。物理學(xué)的一個(gè)重要原則是,，能量既不能被創(chuàng)造也不能被摧毀,，只能在各種形式之間轉(zhuǎn)換。能量有多種類(lèi)型(輻射能,、熱能,、核能等)，但在機(jī)械通氣過(guò)程中,，機(jī)械能和功是相互聯(lián)系的,。在這里，機(jī)械能在勢(shì)能和動(dòng)能之間發(fā)生相變,。后者用于產(chǎn)生熱能或產(chǎn)生變形和損傷,。在呼吸運(yùn)動(dòng)中，勢(shì)能儲(chǔ)存在彈性組織中,，如肺和胸壁膨脹期,。在呼氣過(guò)程中，這種勢(shì)能被用來(lái)克服組織,、氣道和人工設(shè)備(氣管內(nèi)管,、外部連接電路和呼氣閥)的阻力,。被動(dòng)吸氣過(guò)程中所做的功是壓力和體積的乘積,。壓強(qiáng)是單位面積上的力，體積是面積和長(zhǎng)度的乘積,。因此,，將壓力乘以體積得到的值定義為所做的機(jī)械功。當(dāng)壓強(qiáng)用厘米表示水的體積,，體積用升表示時(shí),，能量單位是焦耳(J)，瓦特是單位時(shí)間內(nèi)消耗的能量單位,，表示為1 J/s,。

 經(jīng)典生理學(xué)將呼吸系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程描述為阻力壓力和彈性壓力的和。因此,，總膨脹壓力等于流量乘以阻力的和加上流量(F)的積分除以柔度(C)(后一個(gè)商稱(chēng)為驅(qū)動(dòng)壓力),，加上從通氣開(kāi)始的呼氣末總壓(PEEPtot =應(yīng)用PEEP 自動(dòng)PEEP)。最后得到：Ptot =FR VT/C PEEPtot

在一個(gè)呼吸周期結(jié)束時(shí),，消耗的能量是壓力和相應(yīng)潮氣量的乘積：Energy = VT×Ptot = VT ×（FR VT/2C PEEPtot）

 在這個(gè)表達(dá)式中,，VT必須除以2才能恰當(dāng)?shù)胤从称骄鶑椥?驅(qū)動(dòng))壓力。吸氣流量恒定時(shí)的充氣功可以看作是流量阻力,、驅(qū)動(dòng)壓力,、總PEEP三個(gè)能量分量之和，如圖2所示,。需要注意的是,，在恒定的流動(dòng)條件下,，時(shí)間和體積是呈線(xiàn)性關(guān)系，圖3顯示了被動(dòng)條件下實(shí)現(xiàn)的恒定吸氣氣流是由壓力-時(shí)間(體積) 的乘積決定了吸氣壓,。

將氣體推到肺泡平面時(shí)需要克服阻力,。在這一過(guò)程中，因肺泡膨脹而產(chǎn)生的摩擦傷不僅發(fā)生在氣道上皮細(xì)胞,，也發(fā)生在肺實(shí)質(zhì)本身,。事實(shí)上，ARDS患者的潛在損傷明顯高于健康人群,。因此,，在考慮流速對(duì)組織損傷的潛在影響時(shí)，這類(lèi)損傷是不容忽視的,。尤其是肺彈性阻力的特性與流體施加的摩擦應(yīng)力是密切相關(guān)的,。隨著肺的擴(kuò)張，這種應(yīng)力和應(yīng)變會(huì)隨著流速的增加而增加,。

 肺膨脹的第二個(gè)組成部分與驅(qū)動(dòng)壓有關(guān),，即潮氣量與呼吸系統(tǒng)順應(yīng)性的比值。在恒流過(guò)程中,，壓力-體積在潮氣量時(shí)達(dá)到最大值,，因此這個(gè)量必須除以2才能得到整個(gè)膨脹的平均值。然而,，盡管驅(qū)動(dòng)力可能是導(dǎo)致肺損傷的核心,，但它并不單獨(dú)起作用。壓力的流速不僅關(guān)系到因壓力而帶來(lái)的后果,，且在施加壓力前對(duì)組織產(chǎn)生的張力也會(huì)促使組織接近受損閾值,，從而影響驅(qū)動(dòng)壓值。后者受呼氣末壓力水平的制約,。

盡管PEEP并不被認(rèn)為是呼吸工作的主要組成部分,，但它確實(shí)為驅(qū)動(dòng)壓設(shè)置了壓力平臺(tái)。為了實(shí)現(xiàn)壓力到達(dá)既定值,，便不得不從較高的壓力水平開(kāi)始,。因此，當(dāng)從一個(gè)既定高值的壓力基線(xiàn)開(kāi)始呼吸時(shí),，需要更多的吸氣能量,。所以，當(dāng)給予PEEP時(shí),，達(dá)到給定潮氣量所需的較高壓力可能已超過(guò)了引起損傷的壓力閾值,。