跑步者膝关节手术后髌下脂肪垫体积的性别差异及其与髌股关节相关症状的关联：TRAIL队列横断面研究

《Journal of Orthopaedic Research》：Sex-Differences in Infrapatellar Fat Pad Size in Runners After Knee Surgery and Associations With Patellofemoral-Related Symptoms: TRAIL Cohort Cross-Sectional Study

　　

本研究旨在探讨女性与男性跑步者中膝关节手术与髌下脂肪垫体积之间的关联，以及在既往有膝关节手术史的跑步者中脂肪垫体积与髌股关节相关症状之间的关联。本研究是对一项前瞻性队列研究的二次探索性分析。研究纳入有膝关节手术史（n=104，49%为女性）和无膝关节手术史（n=99，52%为女性）的女性与男性跑步者的数据。脂肪垫体积通过膝关节磁共振成像（magnetic resonance imaging, MRI）测量。髌股关节相关症状采用膝关节损伤和骨关节炎结局评分中的髌股关节疼痛和骨关节炎亚量表（patellofemoral pain and osteoarthritis subscale of the Knee injury and Osteoarthritis Outcome Score, KOOS-PF）进行评估。采用线性回归模型评估女性和男性中既往膝关节手术与脂肪垫体积的关联，并采用零膨胀β回归模型评估膝关节手术组中脂肪垫体积与髌股关节相关症状的关联。所有模型均调整了年龄、体重和身高。与对照组相比，既往有膝关节手术史的女性脂肪垫体积较小（平均差异[95%置信区间（confidence interval, CI）]：?1.80 cm³ [?3.02, ?0.57]，p=0.004）。然而，在男性中未观察到这一差异（0.30 cm³ [?1.39, 2.00]，p=0.723）。在既往有膝关节手术史的跑步者中，无论女性（平均边际效应[95% CI]：?0.035 [?0.831, 83.10]，p=0.931）还是男性（0.255 [?0.233, 23.30]，p=0.306），脂肪垫体积均与症状无关。与无手术史的对照组相比，女性（而非男性）在膝关节手术后表现出较小的脂肪垫体积。在既往有膝关节手术史的跑步者中，脂肪垫体积似乎与髌股关节相关症状无关。

跑步是一项广受欢迎的体育活动，具有改善肌肉骨骼和心血管健康、增强身体成分和心理幸福感等益处，但也与下肢损伤尤其是膝关节损伤相关。许多人在膝关节手术后希望恢复跑步，然而创伤性膝关节损伤和手术史与创伤后膝骨关节炎及持续症状风险增加有关。在可能影响膝关节健康的关节特征中，髌下脂肪垫（infrapatellar fat pad, IFP）受到越来越多的关注。IFP是位于髌腱下方、膝关节内高度血管化和神经支配的脂肪组织，能够产生多种细胞因子、白细胞介素、脂肪因子和生长因子，可能影响关节软骨和疼痛。由于手术过程可能干扰IFP，其体积可能与术后症状和关节健康有关，但既往研究结果并不一致：较大的脂肪垫体积曾被报道与髌腱病和髌股关节骨关节炎相关，而在前交叉韧带重建和膝骨关节炎人群中的发现则不一致；脂肪垫体积与膝痛的关联也缺乏一致性。此外，关于跑步者中既往膝关节手术与脂肪垫体积的关联，以及脂肪垫体积与髌股关节相关症状的关联，尚未见性别特异性研究。依据性与性别公平研究指南，有必要分别分析女性与男性。因此，该研究旨在分别探讨女性与男性跑步者中既往膝关节手术状态与IFP体积的关联，以及在手术组中IFP体积与髌股关节相关症状的关联，并假设手术史与较小脂肪垫体积相关，较小体积与更差症状相关。

研究人员使用TRAIL（跑步者膝关节健康轨迹）队列的基线横断面数据，纳入有手术史者104名（49%女性）和无手术史者99名（52%女性）。通过膝关节MRI测量IFP体积，使用KOOS-PF评估髌股关节相关症状。结果显示，女性有手术史者IFP体积较对照组小1.80 cm³（95% CI ?3.02至?0.57，p=0.004），男性无显著差异（0.30 cm³，95% CI ?1.39至2.00，p=0.723）。在手术组中，IFP体积与KOOS-PF评分在女性和男性中均无关联。该研究提示，膝关节术后脂肪垫体积变化存在性别差异，但IFP体积与髌股关节症状无明显关联，其临床意义仍不确定，需纵向研究进一步探索。

**关键方法**

数据来自TRAIL前瞻性队列研究的基线横断面样本。纳入标准为18-50岁、过去6个月平均每周跑步≥3次且≥10 km的跑步者；手术组包括前/后交叉韧带、半月板、软骨成形、侧副韧带或关节镜手术史者，对照组为无下肢手术史者；排除近6个月有需要非负重≥24小时损伤者。MRI使用3T扫描仪，脂肪垫体积由4名评估者采用3D Slicer软件手动分割并计算，组间信度可靠（组内相关系数[ICC]，95% CI=0.982[0.956,0.995]）。症状采用KOOS-PF评分（原始分数0-100，分数越低症状越重）。统计方法：分别对女性和男性建立线性回归模型（调整年龄、体重、身高）评估手术与IFP体积；采用零膨胀β回归模型（因KOOS-PF呈偏态分布并需处理0分数）评估IFP体积与症状，通过DHARMa诊断调整非线性项，报告平均边际效应。

**研究结果**

**参与者特征**

共纳入手术组104例（女性51例，男性53例）和对照组99例（女性52例，男性47例）。手术组KOOS-PF评分普遍较高（中位数95.5），表明髌股关节相关症状水平较低；女性25.5%和男性42.3%达到满分。IFP体积在女性对照组为22.41±3.46 cm³，女性手术组为21.17±4.13 cm³；男性对照组为29.92±4.32 cm³，男性手术组为29.93±5.09 cm³。

**手术与IFP体积**

通过线性回归分析发现，在女性跑步者中，既往膝关节手术与较小的IFP体积相关（β=?1.80 cm³，p=0.004），而男性无此关联（β=0.30 cm³，p=0.723）。敏感性分析仅纳入前交叉韧带重建（anterior cruciate ligament reconstruction, ACLR）者，结果类似（女性β=?1.98 cm³，p=0.008；男性β=0.34 cm³，p=0.772）。

**IFP体积与髌股关节相关症状**

通过零膨胀β回归分析，在手术组中，IFP体积与KOOS-PF评分在女性和男性中均无显著关联。女性预测KOOS-PF分数在IFP体积12-34 cm³范围内从88到87，平均边际效应为?0.035（95% CI ?0.831至83.10，p=0.931）；男性预测分数在体积20-42 cm³范围内从95到98，平均边际效应为0.255（95% CI ?0.233至23.30，p=0.306）。

**讨论与结论**

研究结果部分支持假设。女性手术组IFP体积较小，但男性未观察到。与既往混合性别研究比较，本研究中手术组平均体积小于ACL重建后1年人群的35 cm³，可能反映术后约10年较长病程的影响，或与本研究纳入跑步者的人群特征有关。性别间手术类型分布不同（女性71%为ACL重建，男性47%；男性49%为半月板手术，女性18%），不同手术方式可能对IFP结构产生不同影响，但敏感性分析显示ACL重建者结果相似。观察到的性别差异可能反映损伤、恢复和适应的性别特异性模式，可能与激素和身体成分等因素有关。尽管女性有手术史者IFP体积差异有统计学意义，但幅度<10%，临床意义不明确。

IFP体积与症状无关联，可能与手术组跑步者症状负担较轻有关；也可能单纯体积不是疼痛的关键决定因素，而脂肪垫纤维化、炎症等慢性改变更相关。此外，术后平均约10年的时长可能导致关联减弱。研究局限性包括横断面设计无法推断因果关系、未在主要分析中按手术类型分层、性别亚组样本量较小、症状变异范围窄等。未来需要纵向研究探讨脂肪垫形态学和组成的性别特异性作用。

研究结论：与未受伤的对照组相比，既往有膝关节手术史的女性跑步者（而非男性）髌下脂肪垫体积较小；在既往有手术史的女性或男性跑步者中，脂肪垫体积似乎与髌股关节相关症状无关。