蔡静玉，王　康，徐建华，丁长海

骨关节炎髌下脂肪垫与软骨缺损的相关性研究

蔡静玉，王康，徐建华，丁长海

摘要目的探讨膝骨关节炎（OA）患者髌骨下脂肪垫（IPFP）大小与软骨缺损之间的关系。方法收集174例膝OA患者，对患者一般情况行问卷调查，在核磁共振3D脂肪抑制T1加权回波序列上利用Osirix软件测量IPFP容积，在核磁共振T2加权质子密度加权快速自旋回波序列上对软骨缺损进行评级（0～4级），分析IPFP容积与软骨缺损之间的关系。结果放射性OA与非放射性OA患者IPFP体积差异无统计学意义；不同严重程度OA患者的IPFP体积差异有统计学意义（P＜0．05）；OA患者IPFP体积与性别呈负相关性，与身高、体重呈正相关性，差异有统计学意义（P＜0．05）；IPFP体积与膝关节内外侧股骨、外侧胫骨以及髌骨软骨缺损呈负相关性，差异有统计学意义（P＜0．05）。结论IPFP体积与软骨缺损及OA的病情严重程度相关，IPFP在OA发生发展中可能起保护作用。

关键词骨关节炎；髌骨下脂肪垫；软骨缺损；核磁共振

骨关节炎（osteoarthritis，OA）是世界上最常见的慢性疾病之一，随着人口老龄化和肥胖化，其发病率和患病率均呈逐年增加的趋势，其主要病理改变是关节软骨缺损。OA可以影响多个关节，以膝关节受累最常见。OA的危险因素包括：年龄、肥胖、遗传、外伤、关节承重等，但 OA的发病机制尚未完全清楚，所以深入研究OA的影响因素及发病机制尤为重要。髌骨下脂肪垫（infrapatella fat pad，IPFP）也称Hoffa’s脂肪垫，是由德国外科医师Albert Hoffa于1904年首次描述的。IPFP是膝关节内滑膜外的一团功能特殊的脂肪组织，填充于髌骨、股骨髁下方、胫骨髁上方和髌韧带之间的区域［1］，上方为髌下皱襞，前界为髌韧带，后界为胫骨关节间隙，IPFP含有丰富的血管神经丛，含有脂肪细胞可以分泌脂肪细胞因子及炎症因子。IPFP在OA中的作用目前还不清楚，国外关于IPFP在OA中的作用尚存在争议，而国内尚无这方面的研究报道。该研究拟对我国OA患者的IPFP与软骨缺损之间的关系进行研究。

1　材料与方法

1．1病例资料

收集2013年9月～2014年9月于安徽医科大学第一附属医院门诊就诊的膝OA患者206例，患者知情同意，按照美国风湿病学会的膝OA诊断标准明确诊断膝OA，排除标准：①合并其它免疫性疾病：如类风湿关节炎、银屑病关节炎、反应性关节炎、急性外伤等；②严重的OA患者，近1年内拟行膝关节置换术；③核磁共振（MRI）检查禁忌症者：如装有心脏起搏器、人工金属瓣膜、幽闭恐惧症等。最终纳入患者174例，女149例，男25例，详细记录患者的一般情况，如性别、年龄、病程、身高、体重、职业、外伤史等，同时行受累关节MRI检查。

1．2指标测量

1．2．1身高与体重测量

身高及体重均在去除帽子和鞋子的情况下按标准进行准确测量，身高以0．1 cm、体重以0．1 kg记录，并计算体重指数（body mass index，BMI），即体重（kg）／身高（m2）。

1．2．2MRI测量方法

对受试者膝关节进行3．0T全身 MRI扫描（GE Signa 3．0T HDXT），图像序列包括：①三维脂肪抑制T1加权梯度回波序列，翻转角30°，重复时间（repetition，TR）31 ms，回波时间（echo time，TE）6．71 ms，视野（field of view，FOV）16 cm，矩阵512×512，层厚1．5 mm，无间隔扫描60层，采集时间5 min 58 s；②T2加权快速自旋回波序列，翻转角90°，TR 3 067 ms，TE 112 ms，FOV 16 cm，矩阵228×256，层厚2 mm，层间隔0．5～1．0 mm，扫描15层，所有图像信息导入Osirix软件进行测量评定。软骨缺损在T2加权MRI上进行评定（0～4级），主要测量部位为髌骨软骨、内侧及外侧股骨软骨、内侧及外侧胫骨软骨，分级标准为：0级（正常软骨）；1级（仅有软骨内局灶性低信号改变或点状缺损，软骨面完整）；2级（软骨表面或基底层缺损，缺损厚度＜50%）；3级（较深的缺损，厚度＞50%）；4级（软骨全层缺损，暴露软骨下骨）。IPFP在三维T1

2015－06－03接收

1．3统计学处理

2　结果

2．1一般情况

174例患者年龄38～74（55．5± 8．2）岁，身高（159．0±6．9）cm，体重（64．8±10．6）kg，BMI（25．6±3．8），病程37．5（14．8，92．3）个月，IPFP体积19．1（17．3，22．5）cm3。

2.2ROA与非 ROA组IPFP体积的比较

根据K-L分级将OA分为 ROA组和非ROA组，两组IPFP体积差异无统计学意义（t＝1．040，P＞0．05）。

2.3不同程度OA组之间IPFP体积的比较

根据关节软骨缺损程度将OA分为轻度（27例）、中度（78例）、重度（53例）3组，3组IPFP体积（21．61± 1．25）cm3vs（20．68±0．51）cm3vs（19．03±0．57）cm3，差异有统计学意义（F＝3．087，P＝0．048）。

2.4IPFP体积与患者一般情况的相关性分析

IPFP体积与病程、ROA呈负相关性，与年龄呈正相关性，差异无统计学意义；与性别呈负相关性，与身高、体重呈正相关性，差异有统计学意义（P＜0．05），见表1。

表1　IPFP与患者一般情况的相关性

2.5IPFP体积与软骨缺损的相关性分析

以关节软骨缺损、性别、年龄、身高、体重为自变量，IPFP体积为应变量，利用线性回归分析，结果显示IPFP体积与除内侧胫骨软骨缺损外其他各部位的软骨缺损均呈负相关性，差异有统计学意义（P＜0．05），见表2。

表2　IPFP与软骨缺损的多元分析

3　讨论

多个流行病学横断面和纵向研究［2］均表明肥胖与OA的患病率密切相关，体脂含量与OA患者膝关节疼痛及关节结构改变呈正相关性。IPFP是膝关节中的局部脂肪组织，尽管体脂在OA的发生发展中起促进作用，但目前IPFP作为局部脂肪组织在OA中发挥的作用不完全清楚，尚且存在争议。

OA的病理改变主要为关节软骨缺损，关节周围骨赘形成，从而导致患者关节疼痛，影响生活质量，而IPFP是位于关节腔内髌骨下的局部脂肪组织，从结构上来说可以起到衬垫作用，减缓关节的磨损，同时IPFP可以增加关节滑液的分布面积，在膝关节中起润滑和缓冲作用［3］。本研究结果显示严重程度不同的OA患者中，IPFP体积的差异有统计学意义，表明IPFP在OA的发病进程中扮演重要的角色。

研究［4］显示IPFP可以分泌炎症因子和脂肪细胞因子，如白介素-6和瘦素等，在OA中，IPFP可以分泌比皮下脂肪组织更多的炎症因子［5］，这表明IPFP在OA中起有害作用。Cowan et al［6］进行一项病例对照研究，35例有症状且放射性髌股骨OA患者和11例正常对照者，发现OA组IPFP体积比对照组高，且IPFP体积与OA患者的关节疼痛直接相关，这表明IPFP对OA具有促进作用。

研究［7］显示，IPFP可以抑制基质金属蛋白酶（matrix metalloproteinase，MMP-1）、MMP-3的产生和II型胶原的表达，从而抑制软骨分解代谢，减少软骨缺损发生，同时IPFP与半月板有相同的减缓机械压力和关节间摩擦的作用［3］，在膝关节屈曲＜20°和＞100°时，IPFP可以发挥生物力学作用，在膝关节运动时稳定髌骨，防止髌骨软骨损伤［8］。这充分证明IPFP在OA中有一定的保护作用。

Han et al［3］使用MRI测量IPFP最大面积，并报道了IPFP最大面积与年龄、性别、身高、体重均有关，但与BMI无关，本研究与之相符。

Chuckpaiwong et al［9］进行病例对照研究，膝OA组和正常对照组各15例，发现两组的IPFP无明显差异。但Han et al［3］通过横断面分析发现IPFP的最大面积与关节软骨容积以及内外侧胫骨软骨缺损有关，与内外侧股骨软骨缺损及髌骨软骨缺损无关，IPFP最大面积越大，软骨容积越大，内外侧胫骨软骨缺损越小。Pan et al［10］通过纵向研究发现，基线IPFP最大面积与外侧胫骨、外侧股骨及髌骨软骨缺损无关，而基线IPFP的最大面积越大，2．6年后女性患者内侧胫骨和内侧股骨软骨缺损的增加越小。考虑到样本含量以及IPFP最大面积代替其实际大小的可靠性，本研究增大样本含量，并且使用MRI技术测量IPFP体积，排除混杂因素影响，结果显示IPFP体积与膝关节外侧胫骨、内外侧股骨以及髌骨软骨缺损密切相关，IPFP体积越小，软骨缺损程度越大。

通过本研究进一步证实IPFP与OA关系密切，在OA中可能起保护作用，关注IPFP的存在及其作用，对于OA的预防和治疗有积极的意义，在膝关节手术中保留IPFP也显得尤为重要。

参考文献

［1］Clockaerts S，Bastiaansen-Jenniskens Y M，Runhaar J，et al．The infrapatellar fat pad should be considered as an active osteoarthritic joint tissue：a narrative review［J］．Osteoarthritis Cartil，2010，18 （7）：876－82．

［2］Ding C，Stannus O，Cicuttini F，etal．Body fat is associated with increased and leanmasswith decreased knee cartilage loss in older adults：a prospective cohortstudy［J］．Int JObes（Lond），2013，37（6）：822－7．

［3］Han W，Cai S，Liu Z，et al．Infrapatellar fat pad in the knee：is local fat good or bad for knee osteoarthritis［J］．Arthritis Res T-her，2014，16：R145．

［4］Hui W，Litherland G J，Elias M S，et al．Leptin produced by jointwhite adipose tissue induces cartilage degradation via upregulation and activation ofmatrixmetalloproteinases［J］．Ann Rheum Dis，2012，71（3）：455－62．

［5］Klein-W ieringa I R，Kloppenburg M，Bastiaansen-Jenniskens Y M，et al．The infrapatellar fat pad of patients with osteoarthritis has an inflammatory phenotype［J］．Ann Rheum Dis，2011，70 （5）：851－7．

［6］Cowan SM，Hart H F，Warden S J，et al．Infrapatellar fat pad volume is greater in individuals with patellofemoral joint osteoarthritis and associated with pain［J］．Rheumatol Int，2015：［Epub ahead of print］．

［7］Bastiaansen-Jenniskens Y M，Clockaerts S，Feijt C，etal．Infrapatellar fat pad of patients with end-stage osteoarthritis inhibits catabolicmediators in cartilage［J］．Ann Rheum Dis，2012，71（2）：288－94．

［8］王飞，徐建中，田科．髌下脂肪垫对全膝关节置换术后髌骨高度的影响［J］．河南医学研究，2014，23（1）：34－6．

［9］Chuckpaiwong B，Charles H C，Kraus V B，etal．Age-associated increases in the size of the infrapatellar fatpad in knee osteoarthritis asmeasured by 3TMRI［J］．JOrthop Res，2010，28（9）：1149－54．

［10］Pan F，HanW，Wang X，etal．A longitudinalstudy of the association between infrapatellar fat pad maximal area and changes in knee symptoms and structure in older adults［J］．Ann Rheum Dis，2014，73（5）：1－7．

中图分类号R 684．3

文献标志码A

文章编号1000－1492（2015）10－1483－04

基金项目：国家自然科学基金（编号：81172865）

作者单位：安徽医科大学第一附属医院风湿免疫科，合肥230022

作者简介：蔡静玉，女，硕士研究生；丁长海，男，教授，博士生导师，责任作者，E-mail：changhai．ding＠utas．edu．au加权MRI上测量，首先测量每个层面的IPFP面积，然后通过软件计算IPFP体积，多次测量的可靠系数为95%。Kellgren-Lawrence分级（K-L分级）标准为：0级（正常）；1级（关节间隙无狭窄，可疑骨赘）；2级（关节间隙正常或可疑狭窄，轻度骨赘）；3级（中度骨赘，关节间隙狭窄，软骨下骨部分硬化）；4级（重度骨赘，关节间隙明显狭窄，软骨下骨严重硬化，明显关节畸形）。K-L分级≥2定义为放射性OA（radiographic osteoarthritis，ROA）。

Association between infrapatellar fat pad and cartilage defects in patients with osteoarthritis

Cai Jingyu，Wang Kang，Xu Jianhua，et al
（Dept of Rheumatology and Immunology，The First Affiliated Hospital of Anhui Medical University，Heifei230022）

AbstractObjectiveTo examine the association between infrapatellar fat pad（IPFP）volume and cartilage defects in patients with knee osteoarthritis（OA）．Methods174 subjects participated in this study．The fat suppressed 3-dimensional T1-weighted spoiled gradient recall（SPGR）magnetic resonance imaging（MRI）was used to measure IPFP volume．T2-weighted fast spin echo MRIwas utilized to assess cartilage defects．ResultsTherewas no significant difference in IPFP volume between patients with radiographic osteoarthritis and those without radiographic osteoarthritis．There were significant differences in IPFP volume among groups with mild，moderate andsevere diseased groups（P＜0．05）．IPFP volume was significantly and positively associated with height and weight （P＜0．05），andmen had more IPFP volume than women（P＜0．05）．Therewere significantand negative associations between IPFP volume and cartilage defects at all sites except formedial tibial site（P＜0．05）．Conclusion IPFP volume is negatively associated with cartilage defects severity in knee OA，suggesting that infrapatellar fat pad may play a protective role in knee OA．

Key wordsosteoarthritis；infrapatellar fat pad；cartilage defect；magnetic resonance imaging