髌下脂肪垫在膝关节运动中的作用分析

1. 髌下脂肪垫简介

髌下脂肪垫（infrapatellar fat pad，IFP）又称为Hoffa脂肪垫，是一种位于股骨髁的前下方、胫骨平台前上方、髌骨下方及髌腱后方之间，填充于膝关节前方间室的关节囊内滑膜外的一团脂肪组织。髌下脂肪垫损伤的主要表现为脂肪垫肿胀和增厚，以膝关节过伸站立时酸痛无力，髌韧带及两膝眼（髌韧带两侧凹陷处）的部位肿胀，膨隆，有压痛等。

1.1 IFP解剖结构

IFP为一块区别于传统脂肪组织的特殊脂肪组织，以一种弹力纤维作为其网状支架结构的基础。IFP看起来类似于一个三角形形状，两个边缘的侧角沿着髌韧带的内、外两个侧缘向上方逐渐延伸，体积逐渐变薄，分别与外、内侧半月板前缘相连接。

IFP 主要包括三个部分：1:外侧叶，与股骨外侧髁上软骨等相接触；2:中央叶，附着于股骨髁间隙；3:内侧叶，与股骨内侧髁上软骨相接触 。

1.2 IFP血液供应

IFP有着丰富的血管供应网络，主要由围绕在髌骨下半部后方的膝上内侧动脉和膝上外侧动脉的分支及垂直供应髌腱后方IFP的膝下动脉的分支等构成，这些动脉血管分支互相吻合形成一种位于髌骨远端1.4cm、髌腱后方1.0cm、髌骨内、外侧缘0.5cm 区域之内的“密集血管网”向IFP、髌骨、髌腱及周围的滑膜等组织供应血液。

IFP具有丰富的血液供应有助于ACL及IFP其他周围组织的愈合，但也会促进IFP损伤后其炎症反应及纤维化的进程，进而所形成的纤维瘢痕组织，从而影响膝关节活动。

髌下脂肪垫血管示意图

B:髌腱; G:髌下脂肪垫; I:膝降动脉髌上支的降支; J:膝降动脉关节支的髌下支; K:膝下内侧动脉升支; L:膝上外侧动脉降支.

1.3 IFP神经支配

IFP具有多种神经共同支配，主要包括股内侧神经、股外侧神经、闭孔神经的终支、隐神经的髌下支以及腓总神经的一些分支，这些能产生疼痛的自主神经主要密集分布于髌下脂肪垫的中央和外侧部分以及周围的滑膜组织 ，而这种神经分布可以支持这些结构是膝关节前方疼痛的来源的观点。

1.4 IFP功能

目前关于IFP的确切的功能及作用机制尚不完全清楚。Chuckpaiwong研究发现在人体极度消瘦病例中，即使皮下脂肪组织基本消耗殆尽IFP并没有如同其他脂肪组织一样基本消失，这表明IFP与结构性脂肪作用不同，IFP是具有特殊生理功能的脂肪组织。

1.4.1生物力学作用：IFP和胫骨的距离比较近，且随着膝关节屈曲角度的增大，IFP和膝关节其中的一些结构的接触面积也越来越大，能够降低膝关节内受到的冲击载荷并吸收部分通过膝关节产生的力，同时IFP还具有一部分与内、外侧半月板功能相似的部分，可以减少机械力量过载。

1.4.2润滑关节面协助关节运动：当股四头肌产生收缩时，向上牵拉髌骨及髌腱，IFP内的压力也随之而升高，形成了一种较为坚硬的实体结构，填充于各关节面之间残留的剩余空间，可以相对限制膝关节，避免其过度活动，同时还可以避免或者减少摩擦和刺激，具有润滑和缓冲等作用。

1.4.3本体感觉功能：IFP含有丰富的血管神经，而这些神经分布位置是疼痛常见的表现位置，因此有学者认为IFP具有本体感觉功能。

1.4.4干细胞来源：与其他干细胞相比，髌下脂肪垫衍生干细胞（IFP-ASCs）具有增强的、与年龄无关的分化能力，这使得它们在基于干细胞的再生治疗中成为非常有前途的候选再生干细胞来源。

2. IFP在膝关节运动时的变化

有关IFP的研究较少，传统理论认为IFP只占据膝关节前侧未填充的空间，其运动时形态变化与关节腔的形状变化一致，有助于膝关节运动时的润滑。Stephen等人通过36具标本解剖发现，IFP最宽处（于内侧副韧带与外侧副韧带的附着点之间）为69.2±10.3mm，同时研究还发现IFP中叶底部有一部分借LMuc与ACL前部纤维相连，伸膝时将IFP拉伸至关节上方。屈曲时，髌腱与胫骨前缘的夹角减小，脂肪垫向后移位。膝关节伸直时，IFP从胫骨前移开。

A:股骨，B:髌骨, *:IFP,X:the ligamentum mucosum (LMuc)

膝关节屈伸脂肪垫变化

膝关节屈伸时髌下脂肪垫的变化，蓝色为股骨，黄色为胫骨，粉色为髌骨，紫色为髌下脂肪垫。

当膝关节逐渐伸直过程中，IFP受到股骨和胫骨前部、半月板前角和韧带间的压迫，IFP压力增加，这一情况可以解释为何髌下脂肪垫撞击患者不喜欢负重状态下伸直膝关节。

Bohnsack利用液压装置测试膝关节从屈曲120度到伸直状态下髌下组织压力，在膝关节屈曲>100度和<20度时，髌下压力显著增加。髌下空隙容积在屈曲120度和伸直状态下最小，此时IFP于间隙内分布最广，表明在极限状态下IFP具有稳定髌骨的作用。

3. 移除IFP对膝关节的影响

因IFP在手术中会遮挡视野，影响假体安装，所以髌下脂肪垫被全部切除或大部分切除。由于髌下脂肪垫的作用逐渐得到认识，切除髌下脂肪垫后可能会导致获得性低位髌骨，出现膝前痛等并发症，因此，近年来有学者认为术中不应该切除髌下脂肪垫。

完全切除髌下脂肪垫可使膝关节全屈曲角度下的髌股作用力减弱，这种减弱在屈曲20°-120°之间尤为显著，同时髌下脂肪垫全部切除后，膝关节全屈曲角度下的髌股接触面积显著减少，髌股接触压力显著减小、且髌股接触压力峰值平均下降 15%～25%。

房传武等人在全膝关节置换术中保留髌下脂肪垫，结果显示保留IFP能够有效改善膝关节活动度，膝关节功能恢复良好，对髌腱的影响小，未发现与髌腱相关的并发症，可以有效的防止髌腱短缩，膝前痛发生率低。

保留IFP膝关节置换前后评分

辛雨佳应用有限元分析，探讨不同屈膝角度IFP的接触力学变化及切除IFP后膝关节接触力学变化趋势。研究发现不同屈膝角度下切除IFP相较于保留IFP对于髌股关节接触力学无显著影响。但当髌下脂肪垫全切除后，将导致髌股接触面积的显著减少，IFP切除一定程度提高了股四头肌腱的生物力学效率，降低了髌股滑动阻力。

不同屈膝角度下IFP移除与否髌股关节接触应力比较

参考文献

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