動脈コンプライアンスとWindkessel効果

動脈コンプライアンスは動脈圧変化に対する容量変化「C = ΔV/ΔP」を示す。Windkessel効果は、大動脈などの弾性が収縮期の拍出を一時的に蓄え、拡張期にも連続的な血流を維持する作用である。

心臓から間欠的に送られる水を、柔らかい風袋がいったん膨らんで受け止め、ポンプが止まる間にゆっくり押し出すイメージである。

収縮期に心室から流入する量が末梢へ即時流出する量を上回ると、弾性動脈が伸展して圧と弾性エネルギーを蓄える。拡張期には動脈壁が反跳し、末梢抵抗へ向けて血流を維持する。単純な2要素Windkesselモデルでは動脈コンプライアンスCと末梢抵抗Rの積が圧低下の時定数を決める。加齢や動脈硬化でCが低下すると収縮期圧と脈圧が上昇しやすい。

若い弾性の高い大動脈では収縮期の圧上昇が緩衝される。動脈硬化が進むと同じ一回拍出量でも圧上昇が大きく、拡張期圧維持も弱くなる。

Windkesselモデルは循環を単純化した近似で、圧波伝播と反射を完全には表さない。コンプライアンスと血管抵抗は別の性質である。