Cột sống là gì? Các nghiên cứu khoa học về Cột sống

Định nghĩa về cột sống

Cột sống (Vertebral Column) là trục xương chính của cơ thể người, nằm ở vị trí trung tâm phía sau, kéo dài từ nền sọ đến xương cụt. Đây là một cấu trúc xương linh hoạt nhưng vững chắc, đảm nhiệm vai trò nâng đỡ toàn bộ cơ thể, bảo vệ tủy sống – phần quan trọng của hệ thần kinh trung ương – và cho phép các vận động phức tạp của thân mình. Ngoài ra, cột sống còn đóng vai trò truyền lực giữa phần trên và phần dưới cơ thể.

Ở người trưởng thành, cột sống được tạo thành từ 33-34 đốt sống xếp chồng lên nhau, liên kết với nhau nhờ hệ thống đĩa đệm, dây chằng và cơ bắp. Các đốt sống này được chia thành nhiều đoạn giải phẫu khác nhau, mỗi đoạn có đặc điểm riêng về cấu trúc và chức năng. Cột sống không chỉ là khung nâng đỡ mà còn là một trong những bộ phận có tính cơ động cao nhất trong hệ xương.

Theo National Center for Biotechnology Information, ngoài vai trò cơ học và bảo vệ, cột sống còn là điểm bám của nhiều nhóm cơ quan trọng, đóng góp vào sự ổn định tư thế và phân phối lực hiệu quả khi cơ thể vận động hoặc chịu tải trọng.

Cấu tạo giải phẫu

Cột sống bao gồm các thành phần chính: đốt sống, đĩa đệm gian đốt sống, hệ thống dây chằng và các nhóm cơ bao quanh. Mỗi đốt sống có cấu tạo cơ bản gồm thân đốt sống chịu tải, cung đốt sống bảo vệ tủy sống và các mỏm xương để gắn cơ và dây chằng. Giữa các thân đốt sống là đĩa đệm với nhân nhầy đàn hồi, giúp giảm xung lực và hấp thụ chấn động.

Hệ thống dây chằng của cột sống gồm nhiều loại như dây chằng dọc trước, dây chằng dọc sau, dây chằng vàng, dây chằng gian gai… Các dây chằng này đóng vai trò giữ vững và điều chỉnh phạm vi chuyển động của từng đoạn cột sống. Bao quanh bên ngoài là các nhóm cơ sâu và nông, hỗ trợ duy trì tư thế và điều khiển động tác.

Các đoạn giải phẫu của cột sống:

• Cột sống cổ (Cervical spine) – 7 đốt sống: linh hoạt nhất, nâng đỡ và vận động đầu.
• Cột sống ngực (Thoracic spine) – 12 đốt sống: gắn kết với xương sườn, bảo vệ cơ quan ngực.
• Cột sống thắt lưng (Lumbar spine) – 5 đốt sống: chịu tải trọng lớn nhất, hỗ trợ vận động thân mình.
• Xương cùng (Sacrum) – 5 đốt sống dính liền: kết nối với khung chậu.
• Xương cụt (Coccyx) – 4-5 đốt sống dính liền: tàn tích của đuôi ở động vật.

Bảng tóm tắt cấu tạo cơ bản của cột sống người trưởng thành:

Đoạn	Số lượng đốt sống	Chức năng chính
Cổ	7	Nâng đỡ và vận động đầu, cổ
Ngực	12	Gắn xương sườn, bảo vệ cơ quan ngực
Thắt lưng	5	Chịu tải trọng lớn, vận động thân mình
Xương cùng	5 (dính liền)	Kết nối khung chậu
Xương cụt	4-5 (dính liền)	Tàn tích của đuôi

Chức năng sinh học

Cột sống thực hiện ba chức năng sinh học quan trọng: nâng đỡ cơ thể, bảo vệ tủy sống và tạo khả năng vận động linh hoạt. Nó giúp duy trì tư thế đứng thẳng, cân bằng trọng tâm và phân bổ đều lực xuống chi dưới. Các nhóm cơ và dây chằng liên kết với cột sống giúp cơ thể thực hiện các động tác phức tạp như cúi, ngửa, xoay và nghiêng.

Bảo vệ tủy sống là chức năng sống còn của cột sống. Tủy sống nằm trong ống sống, được bao bọc và che chắn khỏi chấn thương cơ học. Tổn thương tủy sống thường dẫn đến hậu quả nghiêm trọng như mất cảm giác, liệt hoặc rối loạn chức năng cơ quan.

Cột sống cũng đóng vai trò truyền lực và hấp thụ xung động khi di chuyển hoặc chịu tải. Nhờ hệ thống đĩa đệm đàn hồi, lực tác động từ mặt đất khi đi, chạy hoặc nhảy được giảm thiểu đáng kể, bảo vệ các cấu trúc xương và khớp lân cận.

Đặc điểm hình thái và đường cong sinh lý

Cột sống người trưởng thành có bốn đường cong sinh lý giúp tăng khả năng chịu lực và duy trì thăng bằng: ưỡn cổ (lordosis cervical), gù ngực (kyphosis thoracic), ưỡn thắt lưng (lordosis lumbar) và gù cùng-cụt (kyphosis sacrococcygeal). Các đường cong này tạo thành một cơ chế giảm xóc tự nhiên, bảo vệ cấu trúc xương và tủy sống.

Độ cong sinh lý có thể được đo bằng góc Cobb, sử dụng trong chẩn đoán và theo dõi các biến dạng cột sống:

$\theta_{Cobb} = \arctan\left(\frac{\Delta y}{\Delta x}\right)$

Theo Johns Hopkins Medicine, sự thay đổi bất thường của đường cong như tăng gù, tăng ưỡn hoặc mất cong tự nhiên có thể gây ra các bệnh lý nghiêm trọng như gù bệnh lý (kyphosis), ưỡn bệnh lý (lordosis) hoặc vẹo cột sống (scoliosis).

Bảng tóm tắt các đường cong sinh lý:

Đoạn	Loại cong	Chức năng
Cổ	Ưỡn	Hỗ trợ vận động đầu, duy trì thăng bằng
Ngực	Gù	Bảo vệ tủy sống và cơ quan ngực
Thắt lưng	Ưỡn	Phân phối lực, nâng đỡ thân trên
Cùng-cụt	Gù	Ổn định khung chậu

Phân loại đốt sống

Các đốt sống của cột sống được phân loại dựa trên vị trí và đặc điểm chức năng. Mỗi loại đốt sống có cấu trúc hình thái riêng để thích nghi với nhiệm vụ cơ học và sinh học của mình. Đốt sống cổ thường nhỏ và linh hoạt, cho phép vận động đầu theo nhiều hướng. Đốt sống ngực có mỏm khớp để kết nối với xương sườn, bảo vệ lồng ngực và hỗ trợ hô hấp. Đốt sống thắt lưng to và chắc nhất, chịu tải trọng lớn từ phần trên cơ thể. Xương cùng và xương cụt hình thành nền tảng vững chắc cho khung chậu.

Bảng dưới đây mô tả một số đặc điểm cơ bản của các loại đốt sống:

Loại đốt sống	Vị trí	Đặc điểm hình thái	Chức năng chính
Đốt sống cổ	C1 - C7	Nhỏ, thân đốt dẹt, lỗ đốt sống lớn	Vận động đầu, bảo vệ đoạn tủy cổ
Đốt sống ngực	T1 - T12	Thân đốt hình tim, mỏm gai dài hướng xuống	Gắn xương sườn, bảo vệ cơ quan ngực
Đốt sống thắt lưng	L1 - L5	Thân đốt to, mỏm gai ngắn và dày	Chịu lực, nâng đỡ phần trên cơ thể
Xương cùng	S1 - S5 (dính liền)	Hình tam giác, khớp nối khung chậu	Phân phối lực xuống chi dưới
Xương cụt	4-5 đốt (dính liền)	Nhỏ, thoái hóa	Điểm bám của dây chằng và cơ

Vai trò của đĩa đệm và dây chằng

Đĩa đệm gian đốt sống là cấu trúc sụn sợi nằm giữa hai thân đốt sống, gồm hai thành phần chính: nhân nhầy (nucleus pulposus) ở trung tâm và vòng sợi (annulus fibrosus) bao quanh. Nhân nhầy giàu nước và proteoglycan giúp hấp thụ xung lực, còn vòng sợi đảm bảo tính bền vững cơ học. Đĩa đệm giúp duy trì khoảng cách giữa các đốt sống, cho phép vận động linh hoạt mà vẫn ổn định.

Hệ thống dây chằng cột sống bao gồm:

• Dây chằng dọc trước (anterior longitudinal ligament) – ngăn quá ưỡn.
• Dây chằng dọc sau (posterior longitudinal ligament) – ngăn quá gập.
• Dây chằng vàng (ligamentum flavum) – duy trì độ đàn hồi của ống sống.
• Dây chằng gian gai và trên gai – hạn chế xoay và nghiêng quá mức.

Sự phối hợp của đĩa đệm và dây chằng giúp cột sống vừa linh hoạt vừa bền vững, đồng thời giảm thiểu chấn thương khi vận động hoặc chịu tải trọng đột ngột.

Các bệnh lý thường gặp

Cột sống dễ bị tổn thương và mắc bệnh lý do vai trò chịu lực và vận động liên tục. Một số bệnh phổ biến gồm:

• Thoát vị đĩa đệm: Nhân nhầy thoát ra ngoài qua vòng sợi, chèn ép rễ thần kinh.
• Thoái hóa cột sống: Mòn sụn khớp và giảm chất lượng đĩa đệm, thường gặp ở người cao tuổi.
• Vẹo cột sống (scoliosis): Biến dạng cột sống sang bên, thường xuất hiện ở tuổi thiếu niên.
• Gù bệnh lý (kyphosis) và ưỡn bệnh lý (lordosis): Mất cân bằng đường cong sinh lý.
• Chấn thương cột sống: Gãy, trật hoặc tổn thương tủy sống do tai nạn.

Những bệnh lý này có thể gây đau lưng mãn tính, giảm chức năng vận động, và trong trường hợp nặng có thể dẫn đến tàn tật vĩnh viễn.

Chẩn đoán hình ảnh và đo lường

Chẩn đoán bệnh lý cột sống dựa trên kết hợp thăm khám lâm sàng và kỹ thuật hình ảnh y học. Các phương pháp phổ biến:

• X-quang: Đánh giá hình thái xương, đường cong cột sống, phát hiện gãy xương.
• CT scan: Cung cấp hình ảnh chi tiết cấu trúc xương, phát hiện tổn thương nhỏ.
• MRI: Quan sát mô mềm, đĩa đệm, tủy sống và rễ thần kinh.
• Đo mật độ xương (DEXA): Đánh giá nguy cơ loãng xương và gãy xương.

Các kỹ thuật này giúp bác sĩ xác định chính xác loại bệnh lý, mức độ nghiêm trọng và vị trí tổn thương để lập kế hoạch điều trị phù hợp.

Điều trị và phục hồi chức năng

Điều trị bệnh lý cột sống phụ thuộc vào nguyên nhân, mức độ nghiêm trọng và tình trạng sức khỏe tổng quát của bệnh nhân. Các phương pháp điều trị chính:

• Điều trị bảo tồn: Nghỉ ngơi, vật lý trị liệu, thuốc giảm đau, tiêm corticosteroid.
• Điều trị can thiệp: Phẫu thuật loại bỏ chèn ép thần kinh, thay đĩa đệm nhân tạo, cố định cột sống.
• Phục hồi chức năng: Bài tập tăng cường cơ lưng, cải thiện tư thế, duy trì linh hoạt.

Phục hồi chức năng đóng vai trò quan trọng sau điều trị, giúp bệnh nhân lấy lại khả năng vận động, giảm đau và ngăn ngừa tái phát.

Tài liệu tham khảo

1. National Center for Biotechnology Information. Anatomy, Back, Vertebral Column
2. Johns Hopkins Medicine. Spine Anatomy
3. American Association of Neurological Surgeons. Spinal Cord and Spinal Column
4. Mayo Clinic. Spine anatomy: Overview