PHCN Online - ĐẶC ĐIỂM SINH CƠ HỌC CỦA KHỚP

Cập nhật lần cuối vào 21/03/2023

Khả năng vận động của một đoạn chi được xác định bởi cấu trúc và chức năng của khớp hoạt dịch của đoạn chi đó. Khớp hoạt dịch tạo nên sự nối khớp hai phần xương với độ ma sát thấp và có thể chịu lực ăn mòn. Phần này trình bày một số điểm cần lưu ý về đặc điểm cấu trúc và sinh cơ của khớp động.

Mục lục

CẤU TẠO VÀ PHÂN LOẠI KHỚP ĐỘNG

Khớp nói chung được chia thành khớp bán động (synarthroses), được củng cố bởi mô liên kết sợi và sụn, cho phép vận động rất ít; và khớp động (diarthroses), là khớp có khoang chứa chất hoạt dịch, cho phép vận động ở các mức độ khác nhau.

Các ví dụ của khớp sợi (xơ, fibrous joint) là khớp nối các xương sọ, khớp chày-mác dưới (syndesmosis)

Các ví dụ của khớp sụn (cartilaginous joint) là khớp mu (symphysis pubis), khớp giữa các thân đốt sống (bao gồm cả đĩa đệm).

Cấu tạo và đặc điểm của khớp động

*Hình. Các thành phần của khớp hoạt dịch.*

Các khớp động có khoang chứa chất hoạt dịch nên còn được gọi là khớp hoạt dịch (synovial joint).

Bao phủ hai đầu xương là bản tận (end plate) khớp, một lớp mỏng xương vỏ nằm trên xương xốp. Phủ trên bản tận là sụn khớp. Sụn khớp này chuyển lực ép qua khớp, làm khớp vững chắc hơn, cải thiện sự ăn khớp của mặt khớp, bảo vệ xương bên dưới, và cho phép khớp vận động với sự ma sát nhỏ nhất (bôi trơn).

Sụn khớp là một chất không mạch máu chứa 60% đến 80% nước và một chất nền đặc gồm collagen và proteoglycan. Collagen là một protein cung cấp các đặc tính cơ học như độ cứng, chịu lực…. Proteoglycan là chất gel ngậm nước.

Sụn khớp có đặc tính không đẳng hướng, nghĩa là nó có các đặc tính vật liệu khác nhau với những hướng khác nhau tương ứng với bề mặt khớp. Các đặc tính của sụn phù hợp để chống lại lực xé bởi vì nó đáp ứng với lực tải theo kiểu keo-đàn hồi. Nó biến dạng ngay khi chịu một lực tải nhẹ hoặc vừa, và nếu nhanh chóng chịu tải, nó cứng hơn và biến dạng trong thời gian dài hơn. Sự phân bố lực qua diện tích khớp xác định lực ép lên sụn và sự phân bố lực phụ thuộc vào độ dày của sụn.

Một thành phần quan trọng khác của khớp hoạt dịch là bao khớp, một mô liên kết sợi trắng được tạo thành chủ yếu từ collagen giúp bảo vệ khớp. Phần dày lên của khớp tạo nên dây chằng thường thấy khi cần nâng đỡ thêm. Bao khớp xác định khớp, tạo nên phần trong khớp với áp suất âm.

Lót mặt trong của bao khớp là màng hoạt dịch, một mô liên kết tiết chất hoạt dịch vào trong khớp để bôi trơn và cung cấp chất dinh dưỡng cho khớp.

Sự vững chắc trong một khớp hoạt dịch là do các cấu trúc dây chằng bao quanh khớp, bao khớp, sụn khớp, và các gân quanh khớp, áp lực âm trong khớp…..

Phân loại khớp động

Người ta chia khớp động thành 7 loại dựa trên sự khác nhau ở bề mặt khớp, các hướng vận động có được ở khớp và loại vận động xảy ra giữa các phân đoạn.

Khớp mặt phẳng (khớp trượt)

Ví dụ: các khớp xương cổ tay, cổ chân

Vận động ở khớp này được gọi là không trục vì nó gồm hai mặt phẳng trượt lên nhau chứ không quay quanh trục.

Khớp bản lề (Hinge Joint)

Ví dụ: các khớp ngón tay, khớp cánh tay-trụ

Đây là khớp vận động theo một mặt phẳng (gấp/duỗi), một trục.

Khớp xoay (Pivot Joint)

Ví dụ: khớp chẩm-đội, khớp quay trụ trên và dưới

Khớp xoay cũng cho phép vận động trong một mặt phẳng (xoay trong/xoay ngoài, sấp/ngửa), là khớp một trục.

Khớp lồi cầu (Condylar Joint)

Vận động chủ yếu ở một mặt phẳng (gập và duỗi) với một ít vận động ở một mặt phẳng khác (xoay). Ví dụ như các khớp bàn đốt, gian ngón, thái dương hàm. Khớp gối cũng được xem như là khớp lồi cầu vì khớp giữa hai lồi cầu xương đùi và mâm chày. Tuy nhiên, bởi vì có các dây chằng hạn chế vận động, khớp gối có thể được xem là khớp bản lề thay đổi.

Khớp dạng elip (Ellipsoid Joint)

Vận động trong hai mặt phẳng (gập-duỗi, dạng-khép) và là hai trục. Ví dụ như khớp quay cổ tay, khớp bàn ngón.

Khớp yên ngựa (Saddle Joint)

Khớp yên ngựa, chỉ thấy ở khớp cổ bàn đốt ngón cái, cho phép vận động hai mặt phẳng (gấp/duỗi, dạng/khép) và một ít vận động xoay. Chức năng tương tự như khớp dạng elip.

Khớp ổ-cầu (ball and socket joint)

Khớp ổ cầu cho phép vận động ở cả ba mặt phẳng và là khớp vận động nhiều nhất. Ví dụ khớp vai, khớp háng.

ĐẶC ĐIỂM SINH CƠ HỌC CỦA DÂY CHẰNG

Dây chằng là một dải ngắn mô liên kết xơ chắc gắn kết xương với xương và được tạo thành từ các sợi collagen, elastin, và reticulin. Dây chằng thường giúp nâng đỡ theo một hướng và hòa lẫn với bao khớp.

Dây chằng có thể nằm ở bao khớp, ngoài bao khớp hoặc trong khớp.

Các dây chằng bao khớp đơn giản chỉ là phần dày lên ở thành bao khớp, như các dây chằng ổ chảo-cánh tay.
Các dây chằng ngoài bao khớp nằm ngoài khớp, như các dây chằng bên ở khớp gối.
Các dây chằng trong khớp, như dây chằng chéo ở khớp gối nằm bên trong khớp.

Lực tối đa mà một dây chằng có thể chịu được liên quan đến diện tích cắt ngang của nó. Dây chằng có đặc tính keo-đàn hồi, giúp kiểm soát sự phân tán lực và kiểm soát khả năng chấn thương. Dây chằng đáp ứng với lực tải bằng cách trở nên càng lúc càng mạnh hơn và cứng hơn. Các sợi collagen trong dây chằng được sắp xếp sao cho dây chằng có thể chịu được cả lực căng và lực xé, tuy nhiên tốt nhất vẫn là lực căng. Hình 11 mô tả đặc tính keo-đàn hồi của dây chằng. Các sợi collagen trong dây chằng có cấu trúc gần như song song. Khi không chịu tải, chúng có dạng lượn sóng. Với lực tải thấp, sự lượn sóng trong các sợi collagen của dây chằng biến mất. Lúc này, dây chằng đáp ứng gần như tuyến tính, hơi căng và trong giới hạn sinh lý. Với các lực lớn hơn, dây chằng rách, một phần hoặc toàn bộ. Nói chung, khi lực căng tác động vào khớp rất nhanh, dây chằng có thể phân tán lực nhanh và khả năng bị tổn thương dễ xảy ra ở xương hơn là dây chằng. Mức tải sinh lý bình thường của hầu hết các dây chằng là biến dạng căng 2-5%, tương đương với tải khoảng 500 N ở dây chằng chéo trước¸ trừ những dây chằng đòi hỏi tính đàn hồi cao như dây chằng vàng ở cột sống (có thể kéo dãn đến hơn 50% chiều dài khi nghỉ). Mức biến dạng tối đa của hầu hết các dây chằng và gân là khoảng 8-10%.

Ở cuối tầm vận động khớp, dây chằng căng để kết thúc vận động. Các dây chằng là vật cản thụ động và chuyển lực đến xương. Bởi vì dây chằng làm vững, kiểm soát, và giới hạn vận động khớp, tổn thương dây chằng sẽ ảnh hưởng vận động khớp. Tổn thương dây chằng có thể dẫn đến lỏng lẻo khớp (không vững), do đó làm thay đổi chuyển động học của khớp, thay đổi sự phân bố lực tải và làm khớp dễ bị chấn thương.

CÁC TƯ THẾ KHỚP KHÓA VÀ KHỚP LỎNG

Khi vận động qua một tầm vận động, vùng tiếp xúc thật sự giữa các mặt khớp thay đổi.

Tư thế khớp làm cho hai mặt xương vừa khít nhau và tiếp xúc tối đa gọi là tư thế khớp khoá (Close-Packed position, CPP). Đây là tư thế đè ép tối đa của khớp, các dây chằng và bao khớp căng. Ví dụ như gối duỗi hết tầm, duỗi cổ tay, duỗi khớp gian ngón, gấp mu chân tối đa.

Tất cả những tư thế khớp khác được gọi là tư thế khớp lỏng bởi vì hai đầu xương ít tiếp xúc nhau và diện tiếp xúc thường xuyên thay đổi. Ở tư thế khớp lỏng hai đầu xương trượt và lăn nhiều hơn, cho phép vận động liên tục, giảm ma sát trong khớp. Tư thế khớp mà dây chằng và bao khớp lỏng (ít căng) nhất, cho phép mặt khớp vận động nhiều nhất được gọi là tư thế nghỉ hay tư thế khớp mở (open- packed position, OPP).

XEM THÊM: ĐẠI CƯƠNG KỸ THUẬT DI ĐỘNG KHỚP. PHẦN 1.

*Hình: Tư thế khớp khóa (A) và khớp lỏng (B) ở khớp gối.*

Mặc dù tư thế khớp lỏng ít vững hơn tư thế khớp khóa, nó ít bị chấn thương bởi vì tính vận động của nó, trong khi ở tư thế khóa, khớp rất vững nhưng dễ bị chấn thương bởi vì các cấu trúc bị căng và hai mặt khớp ép vào nhau. Khớp dễ bị chấn thương nếu bị tác động bởi một lực ngoài, như đánh vào gối khi gối duỗi.