《Sports Medicine - Open》：Ultrasound Characteristics of the Infrapatellar Fat Pad Under Physiological and Pathological Conditions
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髌下脂肪垫（infrapatellar fat pad, IFP）是一种位于髌腱下方的关节囊内、滑膜外脂肪组织，在膝关节运动中发挥机械缓冲作用。此外，IFP拥有丰富的血管网络和强大的分泌能力，能够参与膝关节病变相关多种炎症过程的消退。磁共振成像（magneti
髌下脂肪垫（infrapatellar fat pad, IFP）是一种位于髌腱下方的关节囊内、滑膜外脂肪组织，在膝关节运动中发挥机械缓冲作用。此外，IFP拥有丰富的血管网络和强大的分泌能力，能够参与膝关节病变相关多种炎症过程的消退。磁共振成像（magnetic resonance imaging, MRI）广泛用于评估IFP，但受限于成本高、检查时间长以及无法提供实时动态评估。超声作为一种经济、便携且临床可及的成像方式，为IFP成像提供了替代方案。除可视化IFP的动态形态外，多普勒超声和弹性成像技术的进步使得评估其血液供应和力学特性成为可能。本综述总结了生理和病理条件下IFP的超声特征，探讨了其在IFP相关疾病诊断和评估中的潜在应用，并展望了未来方向，特别强调动态超声在运动医学中评估膝前部疾病的作用。
引言
髌下脂肪垫（IFP）是位于髌腱下方的关节囊内、滑膜外脂肪组织，在运动过程中缓冲膝关节的机械冲击，并已被证明具有丰富的血管网络、丰富的神经分布和强大的分泌能力。在炎症条件下，如膝骨关节炎（osteoarthritis, OA）和术后膝关节，IFP经历一系列变化，包括免疫细胞浸润、纤维化和血管化。这些病理改变与IFP减震功能的丧失和异常分泌表型密切相关，两者均促进临床症状的发生发展。
磁共振成像（MRI）在临床和研究中常用于评估IFP的炎症、纤维化和瘢痕形成。此外，MRI也是IFP相关疾病的重要诊断工具，包括滑膜病变，如滑膜炎、色素沉着绒毛结节性滑膜炎和有症状的髌下滑膜皱襞，以及一些相对罕见的IFP肿块样异常。然而，MRI受限于无法进行动态评估、成本高和检查时间长。
超声是一种便携、经济且临床可及的肌肉骨骼成像方式，为IFP评估提供了有前景的MRI替代方案。虽然超声广泛用于软组织评估，但只有有限数量的研究描述了其在评估IFP病理状况中的潜在作用。超声允许直接可视化IFP的动态形态特征。此外，近期研究进一步验证了B型超声和弹性成像在检测IFP硬度和结构改变中的临床实用性，加强了其在评估早期退行性改变中的转化价值。超声也被用于评估无症状高性能运动员的膝关节，揭示过劳性损伤的改变和内源性易感因素。尽管研究不断增多，但文献仍然零散：个别研究在特定条件下报道了孤立的声像图特征，但缺乏明确将超声发现与诊断和管理决策联系起来的临床导向综合。此外，支持许多应用的证据水平尚未经过严格评估，使得临床医生难以区分已确立的应用与实验性应用。因此，本综述旨在对IFP超声评估的现有证据进行聚焦综合，强调其在运动医学中的临床实用性，特别是涉及IFP可能受累的疾病。具体而言，研究人员检验B型、多普勒和弹性成像发现如何表征IFP异常并有助于IFP相关疾病的诊断和评估。本综述并非提供详尽的技术目录，而是严格评估超声目前能及不能揭示IFP病理的内容，并确定值得进一步研究的关键空白。
为综合现有证据，研究人员对PubMed和Web of Science数据库进行了文献检索，检索时间从建库至2026年4月。检索策略采用以下布尔逻辑式：("infrapatellar fat pad" OR "Hoffa's fat pad") AND ("ultrasound" OR "sonography" OR "ultrasonography")。鉴于本综述的叙述性设计以及肌肉骨骼超声研究的快速演变特性，原始研究和有启发性的病例报告均被视为符合纳入条件。同时手动筛选所获文章的参考文献列表，以识别其他相关来源。
健康髌下脂肪垫的超声特征
健康髌下脂肪垫的一般超声特征
在健康受试者中，IFP表现出独特的双层回声结构。浅层和深层的回声性不同：深层显示更亮，表明各层之间的声阻抗存在差异。浅层呈异质性低回声，类似于紧邻髌腱的皮下脂肪，而深层呈均匀回声，缺乏显著的高回声结缔组织隔膜。这种双层声像解剖表现在无症状年轻受试者的初步研究中得到一致证实，浅层包含高回声隔膜，深层显得更均匀。然而，另一项研究报告了深层回声的异质性，这一观点与组织学发现相印证，即IFP在浅层具有较大的小叶，在深层具有较小的小叶和较厚的隔膜。
除回声性外，IFP的形态已成为大量研究的主题。IFP位于膝关节前室，其形状和位置受膝关节运动和肌肉收缩的影响。在膝关节伸展期间，IFP深部的运动速度显著快于浅部。关于屈曲期间厚度的变化，浅层经历显著减少（20.6%），伴随浅层小叶面积和周长的显著变化，而深层仅减少1.3%，深层小叶无显著变化。行走期间IFP的厚度显著大于仰卧位和站立位测量值。此外，步态周期中IFP厚度波形显示支撑相逐渐增加，摆动相减少。行走期间IFP的形态变化为1.35±0.42 mm，并与膝关节屈曲力矩显著相关。近期研究进一步阐明了肌肉活动与IFP动力学之间的关系，证明膝OA患者在步态支撑相期间股外侧肌和腘绳肌共收缩增加与形态变化受限（ΔIFP）相关。除膝关节伸展和行走外，股四头肌收缩也改变IFP的形状。它导致髌腱拉直，使IFP在髌腱两侧前方隆起并向深部髌下囊远端膨出。一项比较不同运动人群IFP特征的研究表明，室外足球运动员的IFP厚度与五人制足球运动员相比显著减少。然而，该差异仅在左腿具有统计学显著性。IFP的柔韧性与膝关节的功能和活动度密切相关。IFP在屈曲和伸展之间的厚度变化率常用于评估其柔韧性。在一项物理治疗研究中，研究人员在干预前后计算了IFP在90°和0°屈曲之间的厚度变化率，结果表明手法治疗和热敷干预均未导致IFP柔韧性显著改变。总之，运动引起的IFP形态大多数显著改变是瞬时发生的。然而，关于运动产生的机械负荷是否足以诱导IFP适应性结构改变，证据仍不确定。
健康髌下脂肪垫的血供和氧供超声评估
多项研究使用彩色多普勒成像评估了IFP血流的检出率。在Vera-Pérez等的研究中，55.5%的年轻健康无症状IFP中检测到血流。Nakanishi等提出股四头肌等长收缩（isometric contraction of the quadriceps, ICQ）可能影响IFP的硬度和血流。组织血红蛋白（hemoglobin, Hb）、氧合Hb、脱氧Hb和总Hb在ICQ期间显著下降，随后在ICQ后增加。此外，在15分钟跑步机运动后，最大血管直径显著扩张，无症状膝关节呈现扩张趋势。然而，运动引起的IFP血流和氧供改变对膝关节的长期后果仍需进一步研究。
健康髌下脂肪垫的超声弹性成像
IFP的弹性已通过两种弹性成像技术进行评估：应变弹性成像（strain elastography, STE）和剪切波弹性成像（shear wave elastography, SWE）。在健康无症状受试者中，STE显示IFP浅层的弹性大于深层。与上述两层之间的组织学差异一致，有限元建模显示微腔室中的脂肪小叶比宏腔室中的小叶变形更小，部分解释了两层之间力学特性的差异。SWE是一种利用声辐射力脉冲振动目标组织并测量产生的剪切波传播速度的弹性成像技术。与STE相比，SWE提供IFP的定量评估且操作者依赖性较低。既往研究表明，IFP硬度（以SWE反映）在股四头肌收缩期间增加，这可能同时压迫局部血管并诱导短暂缺血状态。在社区老年人中，较高水平的轻度体力活动与较低的IFP硬度相关，提示体力活动可能在维持IFP力学健康方面发挥保护作用。
髌下脂肪垫炎性病理变化的超声特征
由于IFP对炎症有主动反应，超声上可观察到相应变化，包括IFP厚度、脂肪小叶形态特征和回声强度的改变。其中一些变化与临床症状密切相关，特别是膝前痛（anterior knee pain, AKP），已被证明降低日常活动和运动参与的能力。在IFP炎症性疾病中，最常报道的是IFP撞击、IFP参与髌腱病、术后IFP改变和OA相关的IFP改变。
IFP撞击的超声特征
急性创伤或重复性微创伤可导致髌腱病和IFP撞击，引起IFP内炎症和纤维化改变及相关症状。在IFP撞击患者中，超声检查可能显示IFP增厚和水肿。在有症状的IFP撞击膝关节中观察到一定程度的慢性纤维化，表现为IFP小叶的可压缩性降低。运动后，有症状膝关节的可压缩性向更正常的百分比增加，考虑到运动通常增加血流和水肿，这一结果符合预期。此外，在IFP撞击患者的IFP中观察到血管扩张。然而，运动后这些异常IFP中的血管出现收缩或保持不变，与健康对照组运动后观察到的血管扩张形成对比。这种异常反应可能归因于IFP的微瘢痕形成和肥大，并表明循环功能受损。
髌腱病中的IFP受累
髌腱病是跳跃和跑步运动员中最常见的过劳性损伤之一。近端髌腱与IFP前上部之间的密切解剖关系意味着脂肪垫经常参与疾病过程。一项近期高分辨率超声研究提出了评估髌腱-IFP界面的标准化方案，证明现代超声设备可以可视化IFP前上部和深部腱旁组织的疏松结缔组织及其微血管丛，作为近端髌腱病患者潜在疼痛源。高灵敏度彩色和能量多普勒可进一步评估该界面髌腱下方软组织的微循环。这些发现提示IFP受累可能导致髌腱病运动员所经历的疼痛和功能障碍。然而，当前证据仅限于少量方法学和概念验证研究。IFP影像特征在髌腱病中的预后价值尚未确立；一项近期队列研究发现基线影像异常（包括MRI上IFP水肿）与运动疗法后24周临床结局之间无显著关联。需要进一步研究来确定髌腱病中IFP受累的具体声像图特征及其临床相关性。
膝关节手术后IFP的超声特征
在膝关节手术背景下，IFP经常因可能阻挡手术视野而接受部分切除。此外，膝关节手术本身可刺激IFP，导致炎症反应。前交叉韧带重建术（anterior cruciate ligament reconstruction, ACLR）是临床实践中最常见的膝关节手术之一。ACLR后IFP炎症性改变的超声表现已在众多研究中记录，并报道了不同术后时间点的改变超声特征。
IFP的柔韧性直接关系到膝关节的柔韧性。通常使用超声在0°、10°、30°和90°膝关节屈曲角度下测量IFP浅层的厚度，并计算变化率，定义为（0°屈曲时厚度-90°屈曲时厚度）/0°时厚度×100%，以反映IFP的柔韧性。ACLR后3个月，与对侧膝关节相比，重建膝在90°膝关节屈曲时IFP浅层厚度显著减少，IFP厚度变化率显著下降。即使在创伤较小的关节镜手术后也记录了类似的术后改变。在一项对经中央髌骨入路行单纯半月板切除术患者的横断面研究中，平均随访28个月时的超声检查显示髌腱显著增厚以及IFP内轮廓不规则伴局灶性低回声区，尽管没有临床症状。更近期的一项动态超声研究表明，ACLR术后患者在行走期间IFP形态变化不足，与健康对照组不同，ΔIFP与膝关节屈曲力矩之间的正常相关性缺失，表明步态期间对机械负荷的动态响应受损。在ACLR术后3个月的患者中，能够盘腿坐的组IFP厚度变化率显著大于不能盘腿坐的组。此外，IFP的柔韧性也与AKP相关。骨-髌腱-骨自体移植物ACLR后术后AKP发生率高达18.5%-50.0%，腘绳肌腱移植物ACLR后为9.0%-30.0%。在ACLR术后3个月的患者中，较小的IFP厚度变化率已被确定为下蹲时AKP的促成因素。在腘绳肌腱自体移植物ACLR术后6个月的患者中，除前述厚度变化率与AKP的相关性外，血流增加也与AKP相关。单变量分析显示年龄、股四头肌力量和IFP血流增加与AKP的存在显著相关。多变量逻辑回归分析进一步表明IFP血流增加是与AKP相关的独立因素。据报道，超过三分之一的个体在ACLR术后10年内会发展为影像学OA。在ACLR术后1-5年的患者中，超声可检测到IFP持续的炎症改变；具体而言，在MRI确诊的IFP滑膜炎患者中发现IFP回声强度的肢体对称指数值较高。IFP回声强度改变的早期检测可作为即将发生的ACLR术后OA关节改变的易于识别的标志物，从而能够及时干预。
此外，超声在全膝关节置换术（total knee arthroplasty, TKA）后纤维化膝关节的评估中显示出实用性。在临床诊断为TKA后关节纤维化的患者中，灰阶和能量多普勒超声显示滑膜增厚显著增加，值得注意的是，与功能良好的假体无症状对照组相比，IFP内新生血管增强。IFP内充血的存在提示持续的局部炎症或脂肪垫纤维化重塑可能促成了TKA后关节纤维化特征性的整体关节僵硬。更广泛地说，超声可以将IFP瘢痕形成识别为关节成形术后膝关节周围疼痛的促成因素。这些发现将IFP声像图评估的术后相关性从韧带重建扩展到关节置换后遗症。
骨关节炎相关IFP改变的超声特征
虽然超声传统上用于膝OA中评估软骨形态、滑膜炎和骨赘，但越来越多的认识到IFP在OA发病机制中的积极作用已将注意力转向其声像图评估。在健康个体中，ICQ增加IFP硬度，随后氧合Hb浓度增加，与反应性充血一致。然而，在膝OA组中，ICQ期间IFP硬度和Hb浓度的这些变化不显著，可能提示OA-IFP局部微循环受损。IFP纤维化不仅可能改变其回声表现并影响其血液供应，还可能影响其弹性。在一项膝OA患者的研究中，IFP硬度在单变量分析与AKP显著相关，并且在调整年龄、性别、股胫Kellgren-Lawrence分级和MRI发现（包括IFP滑膜炎和骨髓病变）后的多变量分析中该关联仍保持显著。这一发现得到证据支持，显示较高的IFP剪切模量与膝关节症状严重程度增加相关，并且OA患者深度屈膝期间IFP硬度显著增加。此外，浅层内侧IFP回声强度的超声评估，以及内侧半月板挤压，已被确定为社区老年人膝关节症状独立相关的因素。此外，行走期间IFP受限的形态变化已被揭示为症状性膝OA特有的动态特征，与KOOS疼痛评分显著正相关。
报道不足的IFP病变中的超声发现
超声被广泛认为是评估膝关节周围浅表肿块的宝贵工具。鉴于IFP是位于髌腱下方的关节囊内、滑膜外结构，涉及该组织的占位性病变可以被容易地检测到。然而，大多数报道的病变总体上是罕见的，证据仅限于病例报告。为提供更广泛的鉴别诊断而不过度扩展文本，研究人员在表2中总结了较常见病变类型的关键超声特征。代表性真性占位性病变的声像图如图所示。
与真性肿块病变不同，IFP疝出发生在关节内组织通过局灶性缺损突出时，最常见于外侧髌骨支持带。临床上表现为在膝关节屈曲时变得明显的无痛性肿块。特发性IFP疝出在儿童中似乎更常见；然而，也可能发生在成人中，特别是在术后环境中。应注意，该区域的疝出性肿块也可能提示其他潜在疾病，包括滑膜软骨瘤病、局灶性色素沉着绒毛结节性滑膜炎、骨软骨瘤和软骨肉瘤。超声成像显示IFP组织通过外侧支持带缺损在髌下区域局灶性疝出。重要的是，这一声像图发现通常仅在膝关节屈曲的动态扫描中才能显示，因此在膝关节伸展位进行的MRI上可能被遗漏。除自发性疝出外，关节镜手术后可能发生医源性纤维脂肪组织嵌顿。一例髌上囊内脂肪垫嵌顿病例被描述为IFP和内侧滑膜皱襞切除后的罕见术后并发症，突出了动态超声在识别固定于入路部位的移动性游离体方面的实用性。因此，明智地使用动态超声对于准确诊断IFP疝出至关重要，从而避免不必要的MRI检查和潜在的镇静。
讨论
本综述综合了超声在生理和病理状态下表征IFP中不断演变的作用。虽然MRI仍是全面软组织评估的常规参考标准，但超声提供了超越单纯形态描绘的独特优势。其实时动态成像能力揭示了功能性缺陷，如步态期间受限的形态变化或屈曲期间柔韧性降低，而这些在静态MRI检查中是无法辨别的。此外，SWE和彩色多普勒成像的整合提供了组织硬度和血管分布的定量生物标志物，这些已越来越多地与膝OA和术后队列中报告的症状相关联。在一项涉及143例AKP患者的前瞻性诊断准确性研究中，以MRI为参考标准，超声检测各种关节周围异常的总体敏感性为85.3%，特异性为100%。这一诊断性能水平证实了超声作为膝前室疼痛性疾病（包括源自IFP的疾病）初始筛查和评估的可靠一线影像方式的作用。
尽管取得了这些进展，若干局限性削弱了这些发现的即时临床转化。首先，IFP病理中许多超声应用的证据有限且异质。病例报告、小型观察性研究和较大队列研究在文献中常被赋予相似权重。在本综述中，研究人员尝试明确区分已确立的临床用途（如ACLR后IFP活动度的动态评估）与新兴或推测性用途（如早期肌腱病的弹性成像）。其次，虽然超声可以量化回声性、硬度和血管分布，但这些测量的精确生物学和结构意义仍未完全理解。例如，SWE值与组织学纤维化分级之间的相关性尚未经过严格验证，回声强度的变化可能反映纤维化、水肿或脂肪浸润。在解读声像图发现时必须明确承认这一不确定性。第三，通过超声诊断IFP占位性病变目前仅限于病例报告。虽然动态扫描对于检测间歇性疝出或血管畸形非常宝贵，但其相对于MRI对深部关节内肿块的敏感性尚未经过严格确立。第四，超声测量的可重复性，特别是回声强度和硬度，可能受到探头方向和操作者依赖性的干扰，在广泛临床采用之前需要标准化采集方案。
结论
超声是一种临床上有价值的成像工具，提供关于IFP形态、柔韧性、血管分布和硬度的有用信息。动态B型超声可靠地评估IFP变形，厚度变化率作为ACLR后的功能标志物。多普勒成像检测与术后和过劳性疾病中AKP相关的IFP血管增生，而SWE量化与肌腱病和早期退变相关的硬度变化。在肿块病变中，超声结合动态操作有助于鉴别诊断，尽管MRI仍然是参考标准。当前证据异质，且对回声强度和硬度等参数的生物学解释仍存在局限性。需要标准化方案和更大规模的纵向研究来将这些发现整合到常规临床和重返运动决策中。
