[1584] 膝関節周囲の脂肪体の大腿四頭筋の収縮による変化
Keywords:脂肪組織, 超音波画像診断, 膝関節
【はじめに，目的】
変形性膝関節症（以下，膝OA）など膝関節周辺に整形外科的疾患を持つ患者にとって，膝関節に関節可動域制限が生じると，歩行をはじめとする日常生活に制限が生じることが知られている。膝関節の関節可動域制限をもたらす因子としては皮膚，筋，腱といった周辺軟部組織によるものと骨，関節包など関節構成体によるものが挙げられている。
膝関節周辺には近位部のPrefemoral Fat Pad（以下，PFP）とQuadriceps Fat Pad（以下，QFP），遠位部にはInfrapatellar Fat Pad（以下，IFP）の3つの脂肪体が存在しているが，大腿四頭筋収縮時の定量的観察や膝OAでの変化などは検討されていない。
そこで本研究では若年健常者を対象とし，膝関節周辺の脂肪体，特に近位部に存在するPFPとQFPに着目し，超音波診断装置を用いてリアルタイムで大腿四頭筋収縮時の脂肪体の変化を明らかにすることを目的とした。
【方法】
若年健常者で下肢に侵襲のある外科的治療の既往がない男性7名，女性5名の計12名23肢を対象とした。年齢は21.2±0.90歳，身長は166.6±7.69 cm，体重は60.1±8.26 kg，BMIは21.6±1. 64 kg/m2であった。
超音波診断装置での観察は，HYDROMUSCULATOR GT160（OG技研）を用いて対象者の膝の屈曲角度を0°，30°，60°，90°に変え，各膝屈曲角度で大腿四頭筋の最大等尺性収縮を行わせ，収縮前後のPFPの厚さとQFPの長さと厚さの変化を計測した。PFPの遠位端は膝蓋骨の深層に潜り込むため，全体像を超音波画像で描出することが困難なため，厚さのみの計測とした。PFPは大腿骨から膝蓋上嚢までの距離をPFPの厚さとして計測した。QFPは長軸像で近位端から遠位端までを長さとし，表層部から最深部までを厚さとして計測した。測定機器はデジタル超音波診断装置HI VISION Avius（日立メディコ）を使用した。測定箇所は膝蓋骨の正中，上縁部から近位でPFPおよびQFPを長軸像でモニター上に描出した。
【倫理的配慮，説明と同意】
本研究はヘルシンキ宣言に基づき，対象者には研究の趣旨および目的，研究への参加の任意性とプライバシーの保護について十分な説明を行い，同意を得た。
【結果】
大腿四頭筋の等尺性収縮の前後でPFPの厚さは，膝屈曲角度0°（6.27±1.51 vs 9.33±1.64 mm,p＜0.001），30°（10.91±2.51 vs 13.0±2.72 mm,p＜0.001），60°（9.46±2.68 vs 13.9±2.72 mm,p＜0.001），90°（5.23±1.64 vs 6.01±1.26 mm,p=0.007）と，いずれの角度でも有意に厚くなっていた。
QFPの長さは大腿四頭筋の等尺性収縮の前後で，膝屈曲角度0°（14.81±3.41 vs 18.65±3.47 mm,p=0.002），30°（17.30±3.19 vs 19.79±3.48 mm,p=0.005），60°（15.06±2.80 vs 16.80±2.79 mm,p=0.016）と，有意に伸長していた。90°では大腿四頭筋の収縮による有意な変化は見られなかった。
一方QFPの厚さはいずれの屈曲角度でも大腿四頭筋の等尺性の収縮の前後では有意な変化は見られなかった。
【考察】
健常若年者では大腿四頭筋の収縮によって，有意にPFPの厚さとQFPの長さが増加することが明らかとなった。PFPとQFPは，膝関節の運動の際に滑走性が重要視されている膝蓋上嚢の前後に存在しており，脂肪体の形態変化が膝蓋上嚢の滑走性に関与していると考えられた。また大腿四頭筋の共同腱と膝蓋上嚢の間に位置しているQFPは，膝伸展位では大腿四頭筋の収縮により長軸方向へ伸長するが，屈曲位では収縮時の形態変化は見られなかったことから，膝伸展位での機能が大きいと推測できた。若年者での脂肪体の厚さや長さの変化は，脂肪体自体に柔軟性が存在していることを示しており，高齢者や膝OA患者では柔軟性が保たれているのか等，今後は比較検討が必要と思われた。
【理学療法学研究としての意義】
これまで超音波診断装置を利用した研究は数多くされているが，膝関節周辺の脂肪体に着目した研究報告は少ない。本研究は若年健常者を対象とし，大腿四頭筋の収縮と連動した脂肪体の変化に関する基礎的な研究である。今後は膝OA患者をはじめ，関節可動域制限をもつ症例の脂肪体の変化を測定し，健常若年者のデータと比較することができる。
変形性膝関節症（以下，膝OA）など膝関節周辺に整形外科的疾患を持つ患者にとって，膝関節に関節可動域制限が生じると，歩行をはじめとする日常生活に制限が生じることが知られている。膝関節の関節可動域制限をもたらす因子としては皮膚，筋，腱といった周辺軟部組織によるものと骨，関節包など関節構成体によるものが挙げられている。
膝関節周辺には近位部のPrefemoral Fat Pad（以下，PFP）とQuadriceps Fat Pad（以下，QFP），遠位部にはInfrapatellar Fat Pad（以下，IFP）の3つの脂肪体が存在しているが，大腿四頭筋収縮時の定量的観察や膝OAでの変化などは検討されていない。
そこで本研究では若年健常者を対象とし，膝関節周辺の脂肪体，特に近位部に存在するPFPとQFPに着目し，超音波診断装置を用いてリアルタイムで大腿四頭筋収縮時の脂肪体の変化を明らかにすることを目的とした。
【方法】
若年健常者で下肢に侵襲のある外科的治療の既往がない男性7名，女性5名の計12名23肢を対象とした。年齢は21.2±0.90歳，身長は166.6±7.69 cm，体重は60.1±8.26 kg，BMIは21.6±1. 64 kg/m2であった。
超音波診断装置での観察は，HYDROMUSCULATOR GT160（OG技研）を用いて対象者の膝の屈曲角度を0°，30°，60°，90°に変え，各膝屈曲角度で大腿四頭筋の最大等尺性収縮を行わせ，収縮前後のPFPの厚さとQFPの長さと厚さの変化を計測した。PFPの遠位端は膝蓋骨の深層に潜り込むため，全体像を超音波画像で描出することが困難なため，厚さのみの計測とした。PFPは大腿骨から膝蓋上嚢までの距離をPFPの厚さとして計測した。QFPは長軸像で近位端から遠位端までを長さとし，表層部から最深部までを厚さとして計測した。測定機器はデジタル超音波診断装置HI VISION Avius（日立メディコ）を使用した。測定箇所は膝蓋骨の正中，上縁部から近位でPFPおよびQFPを長軸像でモニター上に描出した。
【倫理的配慮，説明と同意】
本研究はヘルシンキ宣言に基づき，対象者には研究の趣旨および目的，研究への参加の任意性とプライバシーの保護について十分な説明を行い，同意を得た。
【結果】
大腿四頭筋の等尺性収縮の前後でPFPの厚さは，膝屈曲角度0°（6.27±1.51 vs 9.33±1.64 mm,p＜0.001），30°（10.91±2.51 vs 13.0±2.72 mm,p＜0.001），60°（9.46±2.68 vs 13.9±2.72 mm,p＜0.001），90°（5.23±1.64 vs 6.01±1.26 mm,p=0.007）と，いずれの角度でも有意に厚くなっていた。
QFPの長さは大腿四頭筋の等尺性収縮の前後で，膝屈曲角度0°（14.81±3.41 vs 18.65±3.47 mm,p=0.002），30°（17.30±3.19 vs 19.79±3.48 mm,p=0.005），60°（15.06±2.80 vs 16.80±2.79 mm,p=0.016）と，有意に伸長していた。90°では大腿四頭筋の収縮による有意な変化は見られなかった。
一方QFPの厚さはいずれの屈曲角度でも大腿四頭筋の等尺性の収縮の前後では有意な変化は見られなかった。
【考察】
健常若年者では大腿四頭筋の収縮によって，有意にPFPの厚さとQFPの長さが増加することが明らかとなった。PFPとQFPは，膝関節の運動の際に滑走性が重要視されている膝蓋上嚢の前後に存在しており，脂肪体の形態変化が膝蓋上嚢の滑走性に関与していると考えられた。また大腿四頭筋の共同腱と膝蓋上嚢の間に位置しているQFPは，膝伸展位では大腿四頭筋の収縮により長軸方向へ伸長するが，屈曲位では収縮時の形態変化は見られなかったことから，膝伸展位での機能が大きいと推測できた。若年者での脂肪体の厚さや長さの変化は，脂肪体自体に柔軟性が存在していることを示しており，高齢者や膝OA患者では柔軟性が保たれているのか等，今後は比較検討が必要と思われた。
【理学療法学研究としての意義】
これまで超音波診断装置を利用した研究は数多くされているが，膝関節周辺の脂肪体に着目した研究報告は少ない。本研究は若年健常者を対象とし，大腿四頭筋の収縮と連動した脂肪体の変化に関する基礎的な研究である。今後は膝OA患者をはじめ，関節可動域制限をもつ症例の脂肪体の変化を測定し，健常若年者のデータと比較することができる。