髌下脂肪垫在膝骨关节炎及全膝关节置换术中
2016-11-24 来源：本站原创 浏览次数：次本文原载于《中华外科杂志》年第4期
目前，随着全世界人口老龄化进程的加速，膝骨关节炎(kneeosteoarthritis，KOA)已成为中老年人群中最常见的膝关节疾病[1]。KOA虽然是一种膝关节软骨的退行性变，但现在很多学者认为其病理涉及包括软骨、软骨下骨、半月板、滑膜、关节囊在内的整个关节[2]。由于髌下脂肪垫(infrapatellarfatpad，IPFP)位于关节囊内、滑囊外[3]，而且IPFP作为脂肪组织具有其特殊的内分泌代谢特征，所以IPFP很可能在KOA及KOA患者全膝关节置换术(totalkneearthroplasty，TKA)中有重要作用。
一、IPFP概述在人膝关节前方存在IPFP、股四头肌脂肪垫、股前脂肪垫三大脂肪垫[4]。其中在功能上IPFP最为重要，它是位于髌骨、髌韧带、胫骨平台和股骨髁组成的间隙内的一块脂肪组织，其大小、形状和体积因人而异[5]。年，Hoffa[6]首次描述了IPFP，所以IPFP又称Hoffasfatpad。
有研究结果表明，半流质状态的IPFP可以填充关节死腔，维持关节正常的形态，为髌骨提供血供，还可以增加股骨髁和关节囊间的润滑程度；IPFP大部分切除后可以引起因摩擦诱导的膝关节疼痛，同时减少髌骨的血液供应[7,8]。Bohnsack等[9]认为在膝关节的极端运动过程中，尤其是膝关节在屈曲20°内和°以上的角度时，IPFP有稳定膝关节的作用。当股四头肌收缩时，IPFP可以作为衬垫来缓解髌韧带和股骨、胫骨的摩擦；同时变硬的IPFP还可以限制关节的过度活动而对关节起保护作用。此外，即使机体处于皮下脂肪组织逐渐消耗的极度饥饿状态下，IPFP也仍保持原状，这说明IPFP的储备功能与机体内其他脂肪不同，它对膝关节的功能可能会起到积极的保护性作用[10]。
二、IPFP在KOA中的双重作用来源于IPFP的生物化学因子、脂肪源性干细胞、免疫细胞、神经纤维、脂肪细胞成为了目前国际上的研究热点，众多学者认为在KOA中IPFP扮演着积极的角色，但这些结果并非完全一致[11]。
(一)IPFP在KOA时的保护性作用
由于IPFP位于关节软骨和骨表面，在生理情况下或KOA的早期阶段，它可能会减轻膝关节负荷，对膝关节起保护作用[12]。有文献报道，IPFP可以通过促进滑膜面积的增大来改善关节内关节液的分布，以减少运动中的摩擦[13]。年，Pan等[12]开展了一项针对1名社区人群的队列研究，他通过多变量分析发现，女性IPFP的最大面积与内侧胫骨平台、股骨面软骨损伤程度及坐、躺等休息时膝关节疼痛的WOMAC评分呈负相关；IPFP的面积每增加1cm2，2.6年后女性膝关节疼痛的评分则减少0.86分；但女性IPFP的最大面积与外侧胫骨平台软骨损伤程度及步行、上下楼梯时的WOMAC评分无关；男性人群未见上述关联。可见，IPFP至少与女性KOA患者疼痛症状相关并对软骨有保护作用。
年，Han等[14]对名社区人群进行横断面调查发现，IPFP的面积与年龄、身高、关节软骨体积呈明显正相关，而与体重指数(bodymassindex，BMI)无关，而BMI被公认为是KOA的危险因素；他们亦发现IPFP的面积与骨赘、软骨下骨髓水肿样变呈负相关，而这两项指标与膝前痛、软骨降解有关，是KOA时软骨下骨最常见的病变，也是膝关节置换的指征。此外，虽然IPFP的体积与健康人及KOA患者的BMI无关，但有研究者发现，其与年龄呈正相关，说明机体代谢的改变并不一定影响IPFP，也说明在KOA的早期阶段，IPFP可能并非起着致炎作用[15]。因此，IPFP可能在KOA的早期阶段起保护作用。
IPFP可能通过分泌具有保护作用的生物化学因子来保护膝关节。有研究者发现，健康人群中IPFP源性的脂肪调节介质中脂质介导的脂氧素A4含量较高，可以阻止KOA患者软骨的降解[16,17]。另外，KOA患者血清及关节液中的瘦素含量低于健康人，IPFP分泌的瘦素可以促进关节软骨蛋白多糖和Ⅱ型胶原的产生，在KOA的发病过程中起保护作用[18,19]。此外，IPFP源性的间充质干细胞比骨髓源性的间充质干细胞具有更大的成软骨作用，它也可以阻断OA患者滑膜及软骨细胞促炎性介质的分泌[20,21]；年的一项随机对照试验结果也表明，IPFP与Ⅰ型胶原支架混合移植于半月板损伤动物模型中较单纯Ⅰ型胶原支架移植具有更好的半月板修复作用，这样可以在一定程度缓解KOA的形成[22]。
另一个重要的原因可能是IPFP具有缓解震荡的作用，因为异常的生物力学负荷加载在KOA的发生、发展过程中有非常重要的作用[23]。同时，IPFP可能也与髌韧带一样，可以增加膝关节的稳定性，从而防止KOA的发生。
(二)IPFP在KOA时的破坏性作用
IPFP与滑膜层、关节软骨紧密接触，它能在关节腔局部产生细胞因子[24]。在KOA患者中，IPFP可以分泌较皮下脂肪更高水平的炎性因子、脂肪因子，如白细胞介素6、脂肪酶、酯联素、内脂素等，这些因子可以促进KOA的病理进程[25]。
最近有学者发现，肥胖不仅与膝关节这种负重关节的关节炎(osteoarthritis，OA)有密切关系，还与非负重的手部OA有关，机械负荷外的脂肪源性因子可能参与了OA的发生发展[10]。年，Ballegaard等[26]发现肥胖KOA患者的KOOS膝关节疼痛评分与其IPFP的MRI炎性信号变量呈明显正相关，所以肥胖患者KOA时炎性的IPFP可能会引起膝前痛。年Cowan的一项横断面研究结果也表明，髌股关节炎患者膝关节MRI上的IPFP较健康者体积更大，而且IPFP的大小与膝关节疼痛的KOOS评分也呈正相关[27]。KOA患者关节间隙的缩小可以导致IPFP发炎，IPFP的发炎在使髌韧带肿胀凸起的同时，可以使股骨髁表面的滑膜炎性因子分泌增加而引起疼痛[28,29]。另外，尽管IPFP分泌的瘦素对关节有保护作用，但它也可以促进炎症和分解代谢因子的分泌而在KOA进程中起破坏作用[30]。因此，炎性的IPFP在KOA的发病过程中也可能有负性作用。
三、IPFP在KOA时膝前痛中的作用在KOA患者中，膝前痛是患者十分重要的主诉，也是患者想迫切解决的问题。由于IPFP对于损伤很敏感，且含有大量的神经和血管，因此可能是KOA患者膝部常见的疼痛来源[31]。有学者通过对IPFP和周围滑膜组织的研究发现，IPFP中的P纤维物质是导致KOA患者膝前痛的一个重要原因[32,33]。P纤维物质可以增加机体对痛觉信号的敏感性，也可以通过扩血管、促血浆纤维蛋白的渗出、白细胞的黏附而引起炎性疼痛[34]。年，Zhang等[35]的研究结果表明，髌下和髁间IPFP的信号强度变化程度与KOA患者膝前痛症状的波动有密切关系。然而，切除IPFP并不能改善KOA患者的膝关节功能、运动幅度、膝前痛的症状[36]，IPFP和KOA时膝前痛之间的确切关系并未阐明。
四、IPFP在KOA患者TKA术中的作用目前，对于疼痛保守治疗无效的晚期KOA患者一般建议行TKA治疗。大多数术者是将IPFP大部分甚至全部切除，以取得良好的关节置换视野而利于测量工具、切割工具及假体的置入。近些年来，越来越多的国内外学者逐渐认识到，保护IPFP对于减少手术出血量及防治术后一些并发症的发生有重要的临床意义。
(一)IPFP与TKA术后低位髌骨并发症的关系
有研究结果显示，在IPFP中贯穿着两条垂直走行的动脉，它们来源于膝外上动脉的上外支和内支，这两条动脉分别与其膝外上动脉的下行支相吻合，并且还与走行于髌韧带下、髌骨上端、胫骨粗隆的若干条水平动脉相通[37,38]。由于在解剖上相邻，IPFP与髌韧带的血供来自同一套动脉系统[39]。全膝关节置换术中，切除IPFP可以使髌韧带因为缺血而挛缩，髌韧带长度的缩短使髌骨下移可导致术后膝关节的活动度降低[17]。TKA术后低位髌骨是很棘手的并发症，其发生率为10%～65%，低位髌骨可使术后髌骨和胫骨的摩擦加重，导致膝前痛及关节僵直，还可加重聚乙烯假体的碰撞磨损[40]。
Lemon等[41]的一项前瞻性病例对照试验结果表明，TKA术后3年IPFP切除组有4.9%的患者髌韧带发生了明显缩短，而IPFP未切除组髌韧带长度则无明显变化，他认为切除IPFP并不一定引起髌韧带缩短，但切除IPFP是髌韧带缩短的一个重要原因；保留IPFP时髌韧带周围的损伤较小，这可减少髌韧带周围瘢痕的形成及挛缩的发生，从而使髌韧带缩短发生率降低。年，Pinsornsak等[42]进行了一项针对微创TKA的随机对照试验，90例手术患者随机分为IPFP切除组和IPFP保留组，随访时间最长为1年，结果显示在髌韧带长度、膝关节功能评分方面IPFP切除组和IPFP保留组无差别，但IPFP切除组膝前痛的发生率明显高于IPFP保留组。
另外，髌韧带功能的维持除了受血供影响外，IPFP中的脂肪源性干细胞也参与了髌韧带的修复。最近Liu等[40]发现，关节手术中过度损伤IPFP可使脂肪源性干细胞减少，并打破髌韧带修复平衡导致髌韧带缩短，这可能是TKA术后发生低位髌骨的另一种解释。Takatoku等[43]在随机对照实验中将实验组幼兔IPFP切除，术后不同时间点该组兔子髌韧带较IPFP未切除组发生了明显挛缩；IPFP切除后移植IPFP组虽有髌韧带挛缩，但其髌韧带挛缩较单纯IPFP切除组明显减轻。年Jibri等[44]进行的一项每组各例的病例对照试验结果表明，IPFP损伤患者与IPFP正常对照相比，前者的髌韧带有很明显的挛缩现象，这也支持了上述髌韧带修复的平衡假说。因此，TKA时切除IPFP是术后发生低位髌骨并发症的重要原因，TKA时是否切除IPFP应该慎重考虑。
(二)IPFP与TKA术后膝前痛并发症的关系
膝前痛是TKA术后常见并发症。Lehner等[45]发现，感觉神经纤维可以传导痛觉、分泌促炎因子P物质，而交感神经纤维可以分泌抗炎的去甲肾上腺素和内源性阿片肽来减轻疼痛；在IPFP部分切除的TKA患者IPFP中感觉神经纤维的分布密度与KOA患者IPFP中的感觉神经纤维分布密度虽然相同，但前者IPFP中P物质含量明显高于KOA患者，他认为部分切除IPFP的TKA术后膝前痛患者IPFP中感觉神经纤维多于交感神经纤维、P物质的增多可能促进炎症反应并加剧了术后患者膝前痛的发生。另外，TKA术后膝前痛也可能是前述低位髌骨时髌骨与胫骨摩擦增加造成的。
(三)IPFP在TKA术中处理的新进展
在TKA过程中切除IPFP虽然会导致严重并发症，但并不意味着不处理IPFP。Macule等[46]对68例需进行TKA的KOA患者进行了前瞻性随机对照试验，手术过程中发现有许多患者的IPFP已经发生严重纤维化，术后6个月IPFP切除组患者膝前痛发生率低于IPFP未切除组，他认为TKA时切除纤维化或发生损伤的IPFP可以降低术后膝前痛的发生率。髌骨周围去神经化是一种切断髌骨与炎性IPFP神经联系的方法，许多随机对照试验结果表明，这种操作可以很大程度降低患者术后膝前痛的发生率[47,48]。另外，肥胖患者进行TKA时，如果IPFP严重影响了假体的植入，为了取得良好的手术效果，必须切除影响操作的部分IPFP[42]。
五、展望综上所述，IPFP有其特殊的解剖及生理功能，它在KOA的发生、发展过程中具有双重作用，但是总的来说其保护作用远远大于其不利影响。鉴于IPFP在KOA中的保护作用及切除IPFP带来的髌韧带挛缩、低位髌骨、膝前痛加剧等严重并发症，TKA时是否切除IPFP应慎重考虑。TKA术中如果手术视野良好，术者应尽量保护IPFP；如果有必要改善手术视野，可以切除纤维化或影响操作的部分IPFP，以取得良好的手术效果。
参考文献（略）
（收稿日期：-07-27）
（本文编辑：李静）
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