Gân hamstring là gì? Các bài nghiên cứu khoa học liên quan

Tóm tắt

Gân hamstring là chuỗi gân nối ba cơ sau đùi (biceps femoris, semitendinosus, semimembranosus) với xương chày và ổ chậu, chịu trách nhiệm chính cho duỗi hông và gấp gối, đồng thời ổn định khớp gối khi vận động. Nhóm gân này có cấu trúc collagen dạng bậc thang, chịu tải cao và dao động đàn hồi, đóng vai trò quan trọng trong hoạt động đi bộ, chạy nước rút và duy trì tư thế thẳng đứng.

Nắm vững định nghĩa, giải phẫu, chức năng cơ học và sinh lý gân hamstring là cơ sở để chẩn đoán chấn thương, xây dựng chương trình phục hồi chức năng và thiết kế các biện pháp phòng ngừa chấn thương hiệu quả.

Định nghĩa gân hamstring

Gân hamstring là các dải mô sợi collagen chắc khỏe, liên kết ba cơ thuộc nhóm sau đùi với các mấu bám trên xương chày và cột sống chậu. Thành phần chủ yếu là collagen type I, cho độ bền kéo cao và tính đàn hồi vừa phải. Gân này truyền lực từ cơ bắp đến khớp, giúp thực hiện duỗi hông và gấp gối.

Ba cơ chính tạo nên nhóm gân hamstring bao gồm:

• Biceps femoris: gồm hai đầu dài và ngắn, đầu dài khởi nguyên từ ụ ngồi, đầu ngắn từ mặt sau xương đùi.
• Semitendinosus: cơ có gân dài mảnh mai, khởi nguyên từ ụ ngồi.
• Semimembranosus: cơ rộng, khởi nguyên từ ụ ngồi và bám tận vùng sau lồi cầu trong xương chày.

Nhóm gân này chạy dọc mặt sau đùi, vòng qua khe khoeo và tách ra bám lên các vị trí khác nhau của xương chày, đóng vai trò then chốt trong tạo chuyển động và ổn định khớp gối.

Giải phẫu chi tiết

Tất cả các cơ hamstring đều khởi nguyên từ ụ ngồi (ischial tuberosity) và chạy dọc xuống dưới, điểm dừng tại xương chày, nhưng mỗi cơ có đường đi, góc chạy và điểm bám tận khác nhau:

Cơ	Nguyên ủy	Đường đi	Điểm bám tận
Biceps femoris (dài)	Ụ ngồi	Chạy dọc mặt sau đùi, xuống khe khoeo	Mấu chuyển nhỏ xương chày và đầu trên xương mác
Biceps femoris (ngắn)	Mặt sau xương đùi giữa thân xương	Chạy song song với đầu dài	Giao với gân đầu dài tại khe khoeo
Semitendinosus	Ụ ngồi	Chạy ở mặt sau đùi, nằm giữa hai cơ còn lại	Bờ trong xương chày dưới lồi cầu trong
Semimembranosus	Ụ ngồi	Chạy dọc mặt sau đùi, nông hơn semitendinosus	Bờ sau lồi cầu trong xương chày

Mỗi gân được bao quanh bởi endotenon (mô liên kết lỏng), gom lại thành fascicle, rồi được bảo vệ bởi peritenon (màng nhiều lớp) và cuối cùng là epitenon (mô sợi dày chịu lực). Cấu trúc này thúc đẩy tính đàn hồi, phân tán lực đều và bảo vệ gân khi chịu tải lớn.

Chức năng cơ học

Gân hamstring chịu trách nhiệm cho hai động tác chính:

• Duỗi hông: khi cơ hamstring co rút, gân kéo xương chày và thân xương đùi ngả ra sau, tạo góc mở giữa thân và đùi, cần thiết cho động tác như đứng lên, leo cầu thang, chạy nước rút.
• Gấp gối: co cơ hamstring kéo cẳng chân gập vào sau đùi, quan trọng trong đi bộ, chạy, ngồi xổm và duy trì tư thế gấp gối.

Ngoài ra, gân hamstring còn đóng vai trò ổn định khớp gối ở cuối hành trình gấp, kiểm soát chuyển động duỗi quá mức (hyperextension) và giúp phân tán lực truyền qua khớp khi tiếp đất sau nhảy.

Biên độ và lực sinh ra bởi hamstring phụ thuộc vào góc gối và hông. Trong thử nghiệm động lực học cơ bắp, lực đỉnh thường đạt 1.5–2.5 lần trọng lượng cơ thể ở vận động viên chuyên nghiệp.

Sinh lý gân và cơ chế chịu lực

Gân hamstring chứa thành phần chính là collagen type I (90% khô trọng lượng), elastin (5–10%) và chất nền ngoại bào proteoglycan. Collagen được tổ chức thành fibril nhỏ, bó thành sợi và fascicle, tạo cấu trúc bậc thang giúp gân chịu lực kéo và đàn hồi.

Cơ chế truyền lực từ cơ vào gân và xương diễn ra qua vùng tiếp giáp cơ–gân (myotendinous junction) với cấu trúc nêm và nhánh collagen bám sâu vào màng tế bào cơ, tăng diện tích truyền lực và giảm ứng suất tập trung.

• Ứng suất và biến dạng: dưới tải, gân trải qua biến dạng khoảng 4–5% trước khi đạt đến giai đoạn tuyến tính, sau đó có thể chịu đến 12–15% biến dạng trước khi tổn thương.
• Khả năng phục hồi: cấu trúc collagen cho phép gân hồi phục sau co giãn, tuy nhiên lặp lại tải cao hoặc giãn đột ngột có thể gây vi chấn và suy giảm tính cơ học.

Trong thí nghiệm sinh lực, gân hamstring trung bình chịu lực cắt 8–12 kN trước khi đứt, cho thấy khả năng chịu tải lớn nhưng cũng dễ tổn thương khi vượt quá ngưỡng bền cơ học.

Chấn thương và bệnh lý thường gặp

Chấn thương gân hamstring thường xảy ra đột ngột khi cơ co mạnh trong trạng thái giãn, đặc biệt ở vận động viên chạy nước rút hoặc đá bóng. Tổn thương có thể ở mức vi microtear, rách một phần hoặc đứt hoàn toàn, thường gặp tại vùng nối cơ–gân (myotendinous junction) và vùng gần ụ ngồi.

Mức độ tổn thương gân được chia thành ba cấp độ chính:

• Grade I: tổn thương vi điểm, đau nhẹ, không mất chức năng cơ, hồi phục trong 1–3 tuần.
• Grade II: rách một phần gân, đau rõ rệt, sưng nề và bầm tím khu trú, mất sức cơ trung bình, thời gian hồi phục 4–8 tuần.
• Grade III: đứt hoàn toàn hoặc gần hoàn toàn gân, mất chức năng ngay lập tức, sưng to, bầm rộng, thường cần phẫu thuật khâu nối hoặc tái tạo.

Các yếu tố nguy cơ bao gồm mất cân bằng cơ bắp (hamstring/quadriceps ratio < 0,6), thiếu linh hoạt, mệt mỏi cơ và khởi động không đủ. Phân tích sinh cơ cho thấy lực kéo tại vùng cơ–gân có thể vượt ngưỡng bền của collagen khi bước đà của chân sau đạt tốc độ cao.

Phương pháp chẩn đoán

Chẩn đoán lâm sàng phối hợp kiểm tra bệnh sử và khám cơ học, bao gồm kiểm tra điểm đau ở khe khoeo, đánh giá biên độ gấp duỗi gối và thử nghiệm gân (hamstring flexibility tests). Tuy nhiên, hình ảnh y học là tiêu chuẩn vàng để xác định mức độ và vị trí tổn thương.

Siêu âm cơ xương: cho hình ảnh thời gian thực, phát hiện vi rách, dịch viêm và đo kích thước vết rách; ưu điểm nhanh, chi phí thấp, có thể lặp lại nhiều lần.

MRI: cung cấp hình ảnh phân giải cao vùng cơ–gân, xác định chính xác cấp độ tổn thương, khoảng cách rách gân và mô hoại tử; tiêu chuẩn vàng cho Grade II/III.

Phương pháp	Ưu điểm	Nhược điểm
Siêu âm	Giá rẻ, di động, đánh giá vi rách	Phụ thuộc người thực hiện, độ phân giải thấp hơn MRI
MRI	Phân giải cao, định vị chính xác	Chi phí cao, thời gian chụp dài
Khám lâm sàng	Nhanh, không xâm lấn	Khó phân biệt mức độ nặng và vị trí chính xác

Kết hợp đo điện cơ (EMG) có thể đánh giá hoạt động thần kinh cơ sau chấn thương kéo dài, đặc biệt trong chấn thương mãn tính hoặc tái phát.

Phục hồi chức năng

Phục hồi gân hamstring được chia làm ba giai đoạn chính:

1. Giai đoạn cấp (0–2 tuần): giảm viêm và đau bằng phương pháp RICE (Rest–Ice–Compression–Elevation), sử dụng nẹp hỗ trợ nếu cần, hạn chế gánh nặng lên gân.
2. Giai đoạn phục hồi (2–6 tuần): tăng phạm vi vận động khớp gối và hông thông qua bài tập kéo giãn tĩnh và động, kết hợp co cơ đồng tâm và lệch tâm với tải trọng nhẹ; bắt đầu kích thích điện cơ (TENS) giảm đau và tăng tuần hoàn.
3. Giai đoạn tái hòa nhập (6–12+ tuần): tăng dần kháng lực bài tập bằng dây kháng lực, nâng cao sức bền cơ và plyometric (nhảy, bật); tập chạy chậm đến chạy nước rút, chú trọng kỹ thuật mở rộng gân an toàn.

Chương trình tập cần cá thể hoá dựa trên mức độ tổn thương, tuổi và mục tiêu vận động của người bệnh. Theo dõi định kỳ bằng siêu âm hoặc MRI để đánh giá tiến triển liền gân và thay đổi kế hoạch tập.

• Kéo giãn hamstring 3 lần/ngày, mỗi lần giữ 30 giây, lặp lại 5–8 lần.
• Co cơ lệch tâm: ngồi gập gối chống lực ngược dần từ 0 lên 90°.
• Plyometric: bật nhảy thấp trước, sau tăng dần chiều cao và số lần.

Phẫu thuật tái tạo

Chỉ định phẫu thuật cho tổn thương Grade III, gân kéo cách ụ ngồi >2 cm hoặc rách tái phát sau điều trị bảo tồn. Mục tiêu là khâu nối nhuần nhuyễn gân hoặc sử dụng allograft/tự ghép gân (ví dụ gân Achilles) khi thiếu hụt mô.

Quy trình phẫu thuật bao gồm:

• Rạch da vùng khe khoeo, đánh giá tổn thương gân và xác định đầu gân lành.
• Khâu nối gân bằng chỉ không tiêu (FiberWire), kỹ thuật Krakow stitch tăng diện tích bám và độ bền nối.
• Trong trường hợp mô gân mất nhiều, sử dụng allograft hoặc ghép gân tự thân từ chuỗi bắp chân (gân Achilles) để tái tạo bắc cầu.

Hậu phẫu cần bất động gối 20–30° trong 2 tuần, sau đó thực hiện chương trình phục hồi chức năng nêu trên. Tỷ lệ thành công phẫu thuật khâu nối gân đạt >85% với khả năng trở lại hoạt động thể thao sau 4–6 tháng.

Hướng nghiên cứu tương lai

Ứng dụng mô kỹ thuật (tissue engineering) để tạo giàn giá collagen 3D giúp tái tạo gân nhanh và bền hơn, kết hợp tế bào gốc mesenchymal (MSCs) để tăng tổng hợp collagen type I và giảm sẹo xơ. Nghiên cứu trên mô hình động vật cho thấy MSCs nồng độ 1×10⁶ đạt liền gân nhanh hơn 30% so với nhóm đối chứng.

Công nghệ sinh học phân tử hướng đến việc sử dụng growth factors như TGF-β1, IGF-1 để kích thích biệt hóa nguyên bào gân (tenocyte) và tăng chất nền ngoại bào. Phương pháp phóng thích có kiểm soát (controlled release) qua hydrogel hoặc microparticle giúp duy trì nồng độ yếu tố tăng trưởng tại vết thương.

• Scaffold polycaprolactone (PCL) sợi nano in 3D kết hợp MSCs cho lực kéo 12 kN/cm².
• Hydrogel alginate chứa IGF-1 phóng thích trong 14 ngày, tăng biểu hiện collagen I gấp 2 lần.
• CRISPR/Cas9 chỉnh sửa gene tenomodulin (TNMD) trong tế bào gốc để cải thiện tính chất cơ học của mô gân tái tạo.

Mô phỏng cơ học phần tử hữu hạn (Finite Element Analysis) kết hợp dữ liệu sinh lực thực nghiệm giúp tối ưu góc và tải trong tập phục hồi, dự báo nguy cơ tái chấn thương và cá thể hóa chương trình tập an toàn.