Morphological Study of Adult Infrapatellar Fat Pad Thickness Measured by MRI
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摘要:
目的 探讨基于MRI测量成人髌下脂肪垫厚度的可行性及成人髌下脂肪垫厚度与性别、年龄、体重、身高的相关性，为全膝关节置换时考虑保留髌下脂肪垫厚度提供依据。 方法 随机抽取1 019例18～80岁成人膝关节磁共振扫描的影像作为研究对象，取膝关节正中矢状面影像作为测量层面，以髌下脂肪垫前缘画一基线，取其与脂肪垫后缘最远点的距离作为测量厚度，测量结果采用 SPSS26.0统计学软件包进行统计学分析。 结果 男性髌下脂肪垫平均厚度大于女性，分别为（28.08±4.64）mm 和（24.58±4.22）mm，差异有统计学意义（P < 0.05）；男性与女性年龄分别为（49.09±17.78）岁和（50.42±17.88）岁，差异无统计学意义（P > 0.05）；男性身高、体质量均大于女性，差异有统计学意义（P < 0.05），考虑为生理性差异；男性髌下脂肪垫厚度与年龄、身高、体重均无相关性（P > 0.05）；女性髌下脂肪垫厚度与体重具有相关性（P < 0.05），与年龄、 身高均无相关性（P > 0.05）。 结论 男性髌下脂肪垫平均厚度大于女性且与年龄、身高、体重没有相关性，而女性脂肪垫平均厚度与体重具有一定的关联。 Abstract:Objective To investigate the feasibility of measuring the thickness of adult subpatellar fat pad based on MRI and the correlation between the thickness of adult subpatellar fat pad and sex, age, weight and height, to provide the basis for keeping the thickness of subpatellar fat pad in total knee arthroplasty. Methods 1019 cases of 18-80-year-old adult knee MRI scan images were randomly selected as the research object, and the median sagittal image of the knee joint was taken as the measurement plane. The distance of the farthest point of the edge was used as the measurement thickness, the measurement results were statistically analyzed by SPSS26.0 statistical software package, the measurement data of normal distribution were expressed by $\bar x \pm s $ , and the comparison of measurement data of normal distribution between two groups was used two independent samples t Pearson correlation analysis was used for correlation analysis, and P < 0.05 indicated that the difference was statistically significant.Results The average thickness of the infrapatellar fat pad in males was greater than that in females, which were （28.08±4.64） mm and （24.58±4.22） mm, respectively, and the difference was statistically significant （P < 0.05）. The ages of males and females were （49.09±17.78） years old, respectively. and （50.42±17.88） years old, the difference was not statistically significant （P > 0.05）; the height and weight of males were greater than those of females, and the difference was statistically significant （P < 0.05）, which was considered as a physiological difference; male infrapatellar fat pad There was no correlation between the thickness and age, height and weight （P > 0.05）; the thickness of the infrapatellar fat pad in women was correlated with body weight （P < 0.05）, but not with age and height （P > 0.05）. Conclusion The average thickness of subpatellar fat pad in male is larger than that in female and has no correlation with age, height and weight. -
膝关节骨关节炎是导致老年人疼痛、功能丧失和生活质量下降的最普遍的慢性疾病之一[1-2]。全膝关节置换术是一种成熟的外科干预措施，其预期好处是减轻疼痛和改善功能。尽管目前的报道约有80%以上的患者对他们的膝关节置换满意，但大量患者的日常生活还是受到术后持续的膝关节疼痛和术后功能损害的影响。现有研究表明在全膝关节置换术（total knee arthroplasty，TKA）中保留髌下脂肪垫可能是减少伤口并发症的首选技术[3]，但国内外目前并无相关研究及参数指导髌下脂肪垫保留的厚度。随着影像技术的发展，MRI已成为膝关节研究的金标准，包括 Hoffa 的脂肪垫[4-5]。最近，髌下脂肪垫的形态和厚度已成为人们感兴趣的主题，本研究旨在证明MRI测量髌下脂肪垫厚度的方法的可行性及成人髌下脂肪垫厚度与性别、年龄、体重、身高的相关性，为全膝关节置换时考虑保留髌下厚度和诊断髌下脂肪垫肥大综合征、水肿等提供依据。
1. 资料与方法
1.1 研究对象
回顾分析于2020年10月至2022年08月在云南省中医医院已行膝关节磁共振扫描的MRI影像作为研究对象，随机抽取1019例，其中男性383例，女性636例，年龄范围18～80岁，平均年龄为（49.92±17.85）岁。纳入标准：MRI影像示膝关节无明显退变、积液、增生、水肿、无外伤等。排除标准：（1）膝关节存在畸形；（2）髌下脂肪垫水肿；（3）脂肪垫后缘不显影或者前缘不规则。本试验已通过云南省中医医院伦理委员会审批。
1.2 扫描方法
使用荷兰飞利浦1.5T磁共振仪扫描，常规扫描膝关节的矢状面、横轴面和冠状面：FSE PDWI（回波时间 = 32 ms，重复时间 = 4 000～4 200 ms），FSET1WI（回波时间 = 11 ms，重复时间 = 450～550 ms）；层厚设置为2 mm，激励次数设置为3，视野设置为150 mm×150 mm，层距设置为0.5 mm，扫描体位:膝关节置于自然伸直位，膝盖外旋大约10°～15°（膝关节置于检查床中间，中心线置于关节腔）[6]。
1.3 测量方法
选择接近膝关节中点并垂直关节面的矢状位图像为测量图像，以髌下脂肪垫前缘画一基线，取其与脂肪垫后缘最远的点之间的距离作为测量厚度，得出髌下脂肪垫厚度a（图1）。所有的测量影像均放大3倍并同时由3名临床医师分别完成测量，最后取三者平均值作为最终结果，应用计算机自带测量工具，测量工具精确度为0.01 mm。
图 1 髌下脂肪垫厚度a测量示意图a：髌下脂肪垫厚度。Figure 1. Schematic diagram of measurement of thickness a of infrapatellar fat pad1.4 观察指标
髌下脂肪垫厚度（a）：髌下脂肪垫前缘画一基线，取其与脂肪垫后缘最远的点之间的距离。
1.5 统计学处理
采用 SPSS 26.0 统计学软件包进行统计学分析，正态分布计量资料用
$\bar x \pm s $ 表示，2组间比较采用两独立样本t 检验，相关性分析采用 Pearson 相关性分析，P < 0.05 表示差异具有统计学意义。2. 结果
男性髌下脂肪垫平均厚度大于女性，分别为（28.08±4.64）mm 和（24.58±4.22）mm，差异有统计学意义（P < 0.05）；男性与女性年龄分别为（49.09±17.78）岁和（50.42±17.88）岁，差异无统计学意义（P > 0.05）；男性身高、体质量均大于女性，差异具有统计学意义（P < 0.05），见表1；男性髌下脂肪垫厚度与年龄、身高、体重均无相关性（P > 0.05），见图2～图4；女性髌下脂肪垫厚度与体重具有相关性（P < 0.05），与年龄、 身高均无相关性（P > 0.05），见图5～图7。
表 1 男、女一般情况比较（$ \bar x \pm s $ ）Table 1. General situation comparison between male and female （$ \bar x \pm s $ ）指标 男 女 t p 脂肪垫厚度
（mm）28.08 ± 4.64 24.58 ± 4.22 12.351 < 0.001* 年龄（岁） 49.09 ± 17.78 50.42 ± 17.88 −1.157 0.247 身高（cm） 170.37 ± 6.09 159.00 ± 5.74 19.900 < 0.001* 体重（kg） 69.13 ± 10.12 57.77 ± 7.94 29.904 < 0.001* *P < 0.05。 3. 讨论
髌下脂肪垫 （infrapatellar fat pad，IPFP），也称为Hoffa的脂肪垫，是前膝关节的一种囊内滑膜外结构 [7-8]。它受到前面的髌腱和后面的滑膜衬里膝关节的限制，附着在髌骨的下表面，并与股骨滑车的软骨相邻和在下方到达胫骨的骨膜 [9-10]。IPFP在结构上由类似于皮下脂肪的脂肪组织组成[6]，并在减少膝关节负荷所产生力的影响方面发挥重要的生物力学作用[11]。另外IPFP 在膝关节代谢和关节炎症中具有重要作用[12-13]，因为它会产生细胞因子，如白细胞介素 （IL）-6、肿瘤坏死因子 （TNF）-α和脂肪因子，如瘦素[3]。IPFP 厚度和形态的变化导致脂肪组织细胞数量的变化，可能会引起炎症细胞因子水平的改变，从而可能导致关节组织病理学上变化[7]；而且在膝关节退行性骨关节病后期只能通过全膝关节置换来缓解膝关节疼痛，改善功能，而研究表明全膝关节置换术中保留髌下脂肪垫，可以有效提高术后膝关节活动度，改善膝关节功能，术中对髌腱可以起到保护作用，还可以有效防止术后髌腱短缩，降低膝前痛出现的概率[8, 12]，而且保留髌下脂肪垫有利于髌骨高度的恢复[11]。因为IPFP是位于髌韧带下方的脂肪团，其中包含供应髌骨和膝关节前部的髌下横动脉，切除IPFP会中断髌周动脉环，理论上会导致髌骨缺血性坏死和骨折，而且IPFP 是胫骨前平台和髌腱之间的缓冲垫；它的移除会导致膝前部撞击，下髌骨、膝前部疼痛以及 TK后屈曲度降低[12]。因此研究IPFP厚度为全膝关节置换术提供保留IPFP厚度的参数，有利于指导临床诊疗，提高全膝关节置换术的精准性、改善术后膝关节活动度和功能，缓解术后膝关节疼痛。但目前国内并无相关研究，随着TKA手术率的增加，如何预防术后并发症越来越受到重视。因此，对于是否切除IPFP的决策需要更好地理解不同的手术如何产生潜在的好处，从而改进了TKA的指导方针，并有助于提供规范的手术决策。Yao B[14]团队提出虽然IPFP切除后患者满意度、ISR或KSS评分没有差异，但对PTL、膝关节疼痛和膝关节屈曲的影响在研究中是不同的。因此，研究正常成人IPFP厚度的意义重大，有助于指导临床医生通过术前MRI片考虑全膝关节置换术过程中应该保留IPFP的厚度，而且有助于临床诊断IPFP肥大综合征、水肿等。
本研究采用MRI扫描技术对髌下脂肪垫的影像学资料进行回顾性研究，替代传统尸体研究，而且尽可能增大了样本量，有助于建立正常成人髌下脂肪垫厚度的参考值范围，为全膝关节置换时保留髌下脂肪垫厚度和诊断髌下脂肪垫肥大综合征、水肿等提供依据。本研究结果显示，男性髌下脂肪垫平均厚度大于女性，分别为（28.08±4.64）mm 和（24.58±4.22）mm，且差异具有统计学意义（P < 0.05）；关于脂肪垫厚度的研究目前国内外较少，而笔者阅读大量的文献并未找到与此研究相关的文献，此处结论是一种创新，期待更多的学者参与研究并验证；男性身高、体质量均大于女性，差异有统计学意义（P < 0.05），符合男女生理特点[15]，间接证实了本研究数据的准确性。男性髌下脂肪垫厚度与年龄、身高、体重均无相关性（P > 0.05）；女性髌下脂肪垫厚度与体重具有相关性（P < 0.05），与年龄、 身高均无相关性（P > 0.05），这个结果说明髌下脂肪垫厚度与年龄、身高的关系不大，仅仅跟女性的体重有一定的关联性，本研究不过多深入，因为目前没有相关的研究支持笔者的结论，尽管笔者尽可能地扩大了研究的样本，同时测量影像均放大3倍并由3名临床医师分别完成测量，取三者平均值作为最终结果，这样尽可能减少了误差[16]，但是这仍需要更多的学者进一步验证，进一步完善相关参数。
总之，基于MRI测量研究成人髌下脂肪垫厚度与性别、年龄、体重、身高的相关性，有助于建立正常成人髌下脂肪垫厚度的参考值范围，为全膝关节置换时考虑保留髌下脂肪垫厚度的评估和诊断髌下脂肪垫肥大综合征、水肿等疾病提供依据，具有一定的临床指导意义。
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图 1 髌下脂肪垫厚度a测量示意图
a：髌下脂肪垫厚度。
Figure 1. Schematic diagram of measurement of thickness a of infrapatellar fat pad
表 1 男、女一般情况比较（
$ \bar x \pm s $ ）Table 1. General situation comparison between male and female （
$ \bar x \pm s $ ）指标 男 女 t p 脂肪垫厚度
（mm）28.08 ± 4.64 24.58 ± 4.22 12.351 < 0.001* 年龄（岁） 49.09 ± 17.78 50.42 ± 17.88 −1.157 0.247 身高（cm） 170.37 ± 6.09 159.00 ± 5.74 19.900 < 0.001* 体重（kg） 69.13 ± 10.12 57.77 ± 7.94 29.904 < 0.001* *P < 0.05。 
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