動脈スティフネス
PWVはメーンズ・コルテベークの式により、動脈壁厚 h 、内径 D 、血液密度 ρ、増分弾性係数 Einc を用いて
P W V 2 = E i n c ⋅ h D ρ {\displaystyle PWV^{2}={\frac {E_{\mathrm {inc} }\cdot h}{D\rho }}}
と表される。即ちPWVは動脈壁の硬さおよび厚さに比例し、内径および血液密度に反比例すると考えられる。
PWVを測定するには、動脈長 L と脈波伝播の時間差 T を用いて
P W V = L T {\displaystyle PWV={\frac {L}{T}}}
で求められる。この動脈長として頸動脈~大腿動脈間を用いるのがcfPWV(carotid-femoral PWV)である。
心臓が収縮する時に生み出した心拍によるエネルギーは循環器系を通じて血管上を脈波として伝わり、その伝達速度は脈波伝播速度(pulse wave velocity、PWV)と呼ばれ、動脈の硬化度を表す尺度となる。また動脈壁の弾性・コンプライアンスも動脈の力学特性を表す尺度として用いられる。
動脈スティフネスと脈波伝播速度との関係は、1808年にトマス・ヤングによりイギリス王立協会のクルーニアン講義(Croonian lecture)の中で言及されたのがその端緒であるが、より一般化された形としてはメーンズ・コルテベークの式、もしくはブラムウェル・ヒルの式によって記述された。
大動脈の脈波伝播速度の測定は、大動脈の硬化に起因する大血管疾患の予後予測に関する有力な指標となり、末期腎不全、高血圧、糖尿病などを含む心血管疾患による死亡リスクの予測に際して有用であることが様々な報告により示されてきた。その結果を受け、動脈スティフネスを定量化する尺度(脈波伝播速度や脈波増大係数: augmentation index など)を測定する種々の医療機器が開発・販売されている。しかし、一般臨床における脈波伝播速度測定の意義は未だ確立しているとは言い難く、種々の研究が盛んに行われている。
圧力歪み弾性係数(Ep)は、静力学的な圧力と径変化の関係を基に定義された指標であり、動脈の内径をD 、その変化量をΔD、圧変化をΔP とした時、以下の様に定義される。
E p = Δ P Δ D / D {\displaystyle E_{p}={\frac {\Delta P}{\Delta D/D}}}
Ep は血管が硬くなるほど高くなる。また血圧の影響を受けやすいという特徴がある。