膝の怪我のメカニズム

膝の脂肪体と怪我との関係について

膝の怪我には様々なものがありますが、膝周りの脂肪体の状態が膝周りのコンディションを反映していることがあります。膝の脂肪体の働きや怪我との関係性を理解することで、より最適な膝のケアができるかもしれません。

 

ポイント

  • 膝の脂肪体には炎症時に化学物質を放出する役割があります。
  • 膝の脂肪体が腫れている時には膝の軟骨などにも負荷がかかっていることがあります。
  • 関節の不安定さやアライメント不良などにより脂肪体にも影響が及ぶようです。

 

膝の脂肪体の解剖

(stephen et al 2018より引用)

膝の脂肪体は滑膜に近いところにあり、衝撃吸収や関節の動きの円滑化といった役割があると考えられています。

膝関節の動きに合わせて脂肪体も動くようで、脂肪体を取り除くと膝の動きに影響が及びます

(Jarraya et al 2018より引用)

 

膝の脂肪体と炎症における役割

膝の脂肪体には炎症時に脂肪体から様々な化学物質を放出すると考えられています4〜6

膝の腫れ

膝の脂肪体には他の脂肪とは違う特徴があるようで、うまく利用すれば再生医療につながるのではないか?という可能性も模索されているようです5〜6

 

軟骨との関係について

膝の脂肪体の状態は膝の軟骨と密接に関係しており、膝の脂肪体が腫れて体積が大きくなっている時には注意が必要かもしれません。

 

膝蓋下脂肪体

脂肪体の量は膝の軟骨のダメージとの関連があります。

(Teichtahl et al 2015より引用)

  • 膝の脂肪体の量が多いとその後の膝の痛みやの減少や軟骨のダメージが少ない傾向にあるようです7〜10
  • 軟骨の状態が改善すると膝の脂肪体の量が減少することが報告されています11
  • 一方で膝の脂肪体の量と膝の痛みに関連性がみられない12、むしろ脂肪体の量が多いと痛みが悪化しやすいという報告もあります13

脂肪体の量と症状の進行の関係に賛否両論ありますが、脂肪体の量は膝周りの炎症反応を表しているのかもしれません。

 

上外側脂肪体

上外側の脂肪体の腫れも膝の軟骨へのダメージに関連しているようです。

(Haj-Mirzaian et al 2018より引用)

  • 上外側の脂肪体の腫れは変形性膝関節症の発症リスクを高める可能性があるそうです14・15
  • 上外側の脂肪体の腫れは軟骨のダメージに関連していたことが報告されています16
  • 変形性膝関節症を抱えていた人は上外側の脂肪体が腫れている傾向にあったそうです17

 

 

膝の脂肪体への負荷の要因

膝の脂肪体への負荷には様々な要因が関わっています。

 

膝の角度

膝を深く曲げたり、膝が伸びきった状態が膝の脂肪体への負荷が高まるそうです18

  • 献体による研究では膝の屈曲が20°以下の場合と100°以上の場合に膝蓋下脂肪体への圧力が高まりやすいことが報告されています19
  • 下りのランニング時には膝が伸びた状態で着地することから負荷が高まりやすいという意見もあります18
  • 膝を深く曲げた時に膝のスペースが小さくなることが膝の脂肪体を圧迫する理由のひとつのようです20

 

膝蓋骨の高さ

膝蓋骨の高さによって負荷が高まりやすくなる可能性があります。

(Weintraub and Sebro 2018より引用)

  • 上外側の脂肪体の腫れを抱えている人は膝蓋骨の位置が高い傾向にあるようです14・16・21〜25
  • 膝蓋下脂肪体の腫れを抱えている人も膝蓋骨の位置が高い傾向にあるという報告があります26

膝蓋骨の高さが変わることで膝への負担も変わってきます。詳細は次の記事をご覧ください。

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膝蓋骨の外側へのアライメント

膝蓋骨が外側にあることも負荷を高める可能性があります。

  • 上外側の脂肪体の腫れを抱えている人は膝蓋骨が外側に位置している傾向にあるようです16・23〜25
  • 膝蓋下脂肪体の腫れを抱えている人も膝蓋骨が外側に位置していたという報告があります26

一般的に外側広筋が膝蓋骨を外側へ引っ張っていると考えられていますが、ここには議論があります。

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Sulcus angle

骨の形状も膝の脂肪体の腫れに影響している可能性があります。

(Kim et al 2019より引用)

  • 上外側の脂肪体の腫れを抱えている人はSulcus angleが大きい傾向にあるようです16
  • 通常は約140°のSulcus angleのようです。
  • 一方でSulcus angleと上外側の脂肪体の腫れに関係は見られなかったという報告もあります23

 

膝蓋骨周りのスペース

膝周りのスペースも脂肪体への負荷に影響しているかもしれません。

(Campagna et al 2012より引用)

  • 上外側の脂肪体の腫れを抱えている人は膝蓋骨と脛骨の距離が小さい傾向にあるようです21

 

膝の脂肪体の評価と改善

怪我の評価や治療については、千差万別と考えられるため概要についてさらっと説明するにとどめておきたいと思います。

 

評価

Hoffa's Testと呼ばれるものが一般的なもので、指で圧迫しながら膝を伸ばした時に痛みがあれば何らかの障害がある可能性があります27

 

 

改善

膝の脂肪体の障害の改善には様々な選択肢がありますが、エクササイズなどにも一定の効果があるようです27

膝の脂肪体に負荷がかかるメカニズムを理解できれば、膝の負荷を和らげるように身体を整えていくことがやりやすくなるかと思います。

 

まとめ

膝の脂肪体の働きや怪我との関係性を理解することで、より最適な膝のケアができるかもしれません。

最後まで読んでいただき、ありがとうございました。

 

<参考文献>

  1. Macchi V, Stocco E, Stecco C, et al. The infrapatellar fat pad and the synovial membrane: an anatomo-functional unit. J Anat. 2018;233(2):146-154. doi:10.1111/joa.12820
  2. Stephen JM, Sopher R, Tullie S, Amis AA, Ball S, Williams A. The infrapatellar fat pad is a dynamic and mobile structure, which deforms during knee motion, and has proximal extensions which wrap around the patella. Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc. 2018;26(11):3515-3524. doi:10.1007/s00167-018-4943-1
  3. Bohnsack M, Wilharm A, Hurschler C, Rühmann O, Stukenborg-Colsman C, Wirth CJ. Biomechanical and kinematic influences of a total infrapatellar fat pad resection on the knee. Am J Sports Med. 2004;32(8):1873-1880. doi:10.1177/0363546504263946
  4. Paduszyński W, Jeśkiewicz M, Uchański P, Gackowski S, Radkowski M, Demkow U. Hoffa’s Fat Pad Abnormality in the Development of Knee Osteoarthritis. Adv Exp Med Biol. 2018;1039:95-102. doi:10.1007/5584_2017_77
  5. Sun Y, Chen S, Pei M. Comparative advantages of infrapatellar fat pad: an emerging stem cell source for regenerative medicine. Rheumatology (Oxford). 2018;57(12):2072-2086. doi:10.1093/rheumatology/kex487
  6. do Amaral RJFC, Almeida HV, Kelly DJ, O’Brien FJ, Kearney CJ. Infrapatellar Fat Pad Stem Cells: From Developmental Biology to Cell Therapy. Stem Cells Int. 2017;2017:6843727. doi:10.1155/2017/6843727
  7. Teichtahl AJ, Wulidasari E, Brady SRE, et al. A large infrapatellar fat pad protects against knee pain and lateral tibial cartilage volume loss. Arthritis Res Ther. 2015;17. doi:10.1186/s13075-015-0831-y
  8. Cai J, Xu J, Wang K, et al. Association Between Infrapatellar Fat Pad Volume and Knee Structural Changes in Patients with Knee Osteoarthritis. J Rheumatol. 2015;42(10):1878-1884. doi:10.3899/jrheum.150175
  9. Pan F, Han W, Wang X, et al. A longitudinal study of the association between infrapatellar fat pad maximal area and changes in knee symptoms and structure in older adults. Ann Rheum Dis. 2015;74(10):1818-1824. doi:10.1136/annrheumdis-2013-205108
  10. Han W, Cai S, Liu Z, et al. Infrapatellar fat pad in the knee: is local fat good or bad for knee osteoarthritis? Arthritis Res Ther. 2014;16(4):R145. doi:10.1186/ar4607
  11. Masaki T, Takahashi K, Hashimoto S, et al. Volume change in infrapatellar fat pad is associated not with obesity but with cartilage degeneration. J Orthop Res. 2019;37(3):593-600. doi:10.1002/jor.24201
  12. Steidle-Kloc E, Culvenor AG, Dörrenberg J, Wirth W, Ruhdorfer A, Eckstein F. Relationship Between Knee Pain and Infrapatellar Fat Pad Morphology: A Within- and Between-Person Analysis From the Osteoarthritis Initiative. Arthritis Care Res (Hoboken). 2018;70(4):550-557. doi:10.1002/acr.23326
  13. Cowan SM, Hart HF, Warden SJ, Crossley KM. Infrapatellar fat pad volume is greater in individuals with patellofemoral joint osteoarthritis and associated with pain. Rheumatol Int. 2015;35(8):1439-1442. doi:10.1007/s00296-015-3250-0
  14. Haj-Mirzaian A, Guermazi A, Hafezi-Nejad N, et al. Superolateral Hoffa’s fat pad (SHFP) oedema and patellar cartilage volume loss: quantitative analysis using longitudinal data from the Foundation for the National Institute of Health (FNIH) Osteoarthritis Biomarkers Consortium. Eur Radiol. 2018;28(10):4134-4145. doi:10.1007/s00330-018-5334-1
  15. Jarraya M, Guermazi A, Felson DT, et al. Is superolateral Hoffa’s fat pad hyperintensity a marker of local patellofemoral joint disease? – The MOST study. Osteoarthritis and Cartilage. 2017;25(9):1459-1467. doi:10.1016/j.joca.2017.05.020
  16. Kim JH, Lee SK, Jung J-Y. Superolateral Hoffa’s fat pad oedema: Relationship with cartilage T2* value and patellofemoral maltracking. Eur J Radiol. 2019;118:122-129. doi:10.1016/j.ejrad.2019.07.012
  17. Weintraub S, Sebro R. Superolateral Hoffa’s Fat Pad Edema and Trochlear Sulcal Angle Are Associated With Isolated Medial Patellofemoral Compartment Osteoarthritis. Can Assoc Radiol J. 2018;69(4):450-457. doi:10.1016/j.carj.2018.07.010
  18. McConnell J. Running Injuries: The Infrapatellar Fat Pad and Plica Injuries. Phys Med Rehabil Clin N Am. 2016;27(1):79-89. doi:10.1016/j.pmr.2015.08.009
  19. Bohnsack M, Hurschler C, Demirtas T, Rühmann O, Stukenborg-Colsman C, Wirth C-J. Infrapatellar fat pad pressure and volume changes of the anterior compartment during knee motion: possible clinical consequences to the anterior knee pain syndrome. Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc. 2005;13(2):135-141. doi:10.1007/s00167-004-0561-1
  20. Dragoo JL, Phillips C, Schmidt JD, et al. Mechanics of the anterior interval of the knee using open dynamic MRI. Clin Biomech (Bristol, Avon). 2010;25(5):433-437. doi:10.1016/j.clinbiomech.2010.01.011
  21. Campagna R, Pessis E, Biau DJ, et al. Is superolateral Hoffa fat pad edema a consequence of impingement between lateral femoral condyle and patellar ligament? Radiology. 2012;263(2):469-474. doi:10.1148/radiol.12111066
  22. Subhawong TK, Eng J, Carrino JA, Chhabra A. Superolateral Hoffa’s fat pad edema: association with patellofemoral maltracking and impingement. AJR Am J Roentgenol. 2010;195(6):1367-1373. doi:10.2214/AJR.10.4668
  23. Widjajahakim R, Roux M, Jarraya M, et al. Relationship of Trochlear Morphology and Patellofemoral Joint Alignment to Superolateral Hoffa Fat Pad Edema on MR Images in Individuals with or at Risk for Osteoarthritis of the Knee: The MOST Study. Radiology. 2017;284(3):806-814. doi:10.1148/radiol.2017162342
  24. Matcuk GR, Cen SY, Keyfes V, Patel DB, Gottsegen CJ, White EA. Superolateral Hoffa Fat-Pad Edema and Patellofemoral Maltracking: Predictive Modeling. American Journal of Roentgenology. 2014;203(2):W207-W212. doi:10.2214/AJR.13.11848
  25. Jarraya M, Diaz LE, Roemer FW, Arndt WF, Goud AR, Guermazi A. MRI Findings Consistent with Peripatellar Fat Pad Impingement: How Much Related to Patellofemoral Maltracking? Magn Reson Med Sci. 2018;17(3):195-202. doi:10.2463/mrms.rev.2017-0063
  26. Jibri Z, Martin D, Mansour R, Kamath S. The association of infrapatellar fat pad oedema with patellar maltracking: a case-control study. Skeletal Radiol. 2012;41(8):925-931. doi:10.1007/s00256-011-1299-8
  27. Dragoo JL, Johnson C, McConnell J. Evaluation and treatment of disorders of the infrapatellar fat pad. Sports Med. 2012;42(1):51-67. doi:10.2165/11595680-000000000-00000

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