Khớp gối là gì? Các bài báo nghiên cứu khoa học liên quan
Khớp gối là khớp bản lề phức tạp giữa xương đùi, xương chày và xương bánh chè, cho phép vận động gập – duỗi và xoay nhẹ trong khi chịu tải trọng cơ thể cao. Cấu trúc bao gồm sụn hoạt dịch, sụn chêm, dây chằng ACL, PCL, MCL, LCL cùng bao khớp và màng hoạt dịch, duy trì độ ổn định và bôi trơn khi vận động.
Cấu trúc giải phẫu
Khớp gối là khớp bản lề phức tạp bao gồm ba xương chính: xương đùi (femur), xương chày (tibia) và xương bánh chè (patella). Đầu dưới xương đùi có các lồi cầu hình tròn, khớp với mâm chày có bề mặt dẹt, trong khi xương bánh chè nhô lên trước để bảo vệ và tăng đòn bẩy cho cơ tứ đầu đùi.
Bên trong khớp, sụn hoạt dịch phủ đều bề mặt mâm chày và lồi cầu đùi, giảm ma sát khi vận động. Hai miếng sụn chêm (meniscus) hình liềm nằm ở giữa bề mặt khớp tăng độ sâu, phân phối lực và ổn định khớp khi chịu tải trọng. Mặt ngoài và mặt trong của khớp gối được giữ cố định bằng hệ thống dây chằng bên trong (MCL) và bên ngoài (LCL).
- Dây chằng chéo trước (ACL): ngăn cản xương chày trượt về trước so với xương đùi.
- Dây chằng chéo sau (PCL): giữ xương chày không trượt về sau khi gập gối.
- Dây chằng bên trong (MCL) & bên ngoài (LCL): ổn định khớp theo hướng bên.
Bao khớp và màng hoạt dịch bao quanh toàn bộ cấu trúc, tiết dịch bôi trơn và cung cấp dưỡng chất cho sụn không có mạch máu.
Chức năng và cơ chế vận động
Khớp gối cho phép hai loại vận động chính: gập – duỗi (flexion–extension) với phạm vi bình thường từ 0° đến khoảng 140°, và xoay nhẹ trong – ngoài (internal–external rotation) khi gối ở tư thế gập khoảng 30–40°.
Cơ chế vận động dựa trên sự tương tác giữa bề mặt sụn của xương đùi và chày, cùng với sụn chêm phân tán áp lực. Khi gập gối, đầu chày trượt lên lồi cầu đùi, sụn chêm co lại hướng ra phía sau, cho phép xoay nhẹ giúp thay đổi hướng vận động.
| Vận động | Phạm vi | Cơ chính tham gia |
|---|---|---|
| Duỗi (Extension) | 0°–10° (siêu duỗi ≤ 10°) | Cơ tứ đầu đùi (Quadriceps) |
| Gập (Flexion) | 0°–140° | Cơ chuối (Hamstrings), cơ bụng chân (Gastrocnemius) |
| Xoay trong (Internal Rotation) | 0°–30° khi gập | Cơ may (Sartorius), cơ bán gân (Semitendinosus) |
| Xoay ngoài (External Rotation) | 0°–40° khi gập | Cơ chậu đùi (Iliotibial band), cơ bán màng (Semimembranosus) |
Sự phối hợp giữa cơ và dây chằng, cùng khả năng cảm nhận vị trí khớp (proprioception), cho phép điều tiết lực và vận tốc phù hợp khi đi bộ, chạy và nhảy.
Máu nuôi dưỡng và thần kinh chi phối
Hệ thống mạch máu quanh khớp gối phong phú, đảm bảo cung cấp oxy và dưỡng chất cho sụn, dây chằng và cơ quanh khớp. Động mạch đùi sâu và động mạch khoeo phân nhánh thành động mạch mũ gối (genicular arteries) cung cấp máu cho bao hoạt dịch và sụn khớp.
Hệ tĩnh mạch cạn và sâu dẫn lưu máu trở về tĩnh mạch đùi, giữ cân bằng áp suất trong bao khớp. Bất kỳ tắc nghẽn nào cũng có thể gây tràn dịch hoặc phù nề quanh khớp.
- Thần kinh đùi (Femoral nerve): chi phối cơ tứ đầu, cảm giác mặt trước gối.
- Thần kinh khoeo (Sciatic nerve): nhánh thần kinh chày (Tibial nerve) chi phối cơ chuối, cảm giác mặt sau gối.
- Thần kinh mác chung (Common peroneal nerve): chi phối cơ duỗi cổ chân và cảm giác mặt ngoài gối.
Sự đồng bộ giữa mạch và thần kinh giúp điều hòa dinh dưỡng và phản xạ bảo vệ khi khớp chịu chấn thương hoặc quá tải.
Sinh lý tải trọng và sinh học mô
Khớp gối chịu tải trọng lên đến 3–7 lần trọng lượng cơ thể khi đi bộ, và lên đến 10 lần khi chạy hoặc nhảy. Áp lực này phân bố chủ yếu qua sụn chêm, giảm tổn thương cho sụn hoạt dịch mỏng.
Sụn chêm có cấu trúc lưới collagen và proteoglycan hút nước, tạo áp lực thẩm thấu ngăn nứt vỡ dưới tải trọng. Sụn hoạt dịch mỏng hơn nhưng dẻo dai, chịu ma sát thấp, giúp trượt êm giữa xương đùi và chày.
| Hoạt động | Tải trọng lên gối |
|---|---|
| Đứng thẳng | ≈1× trọng lượng cơ thể |
| Đi bộ | 3× trọng lượng cơ thể |
| Leo cầu thang | ≈4× trọng lượng cơ thể |
| Chạy | 5–7× trọng lượng cơ thể |
Mô sụn khớp tự tái tạo rất hạn chế do thiếu mạch máu, vì vậy các vi chấn thương lặp lại theo thời gian dẫn đến thoái hóa, viêm và đau khớp gối.
Chẩn đoán hình ảnh
Chẩn đoán hình ảnh khớp gối bắt đầu với X-quang thường qui (AP và lateral) để đánh giá khe khớp, gai xương, vôi hóa và các biến đổi loãng xương. Hẹp khe khớp, gai xương và xơ cứng dưới sụn là dấu hiệu điển hình của thoái hóa khớp (Radiopaedia OA).
Chụp cộng hưởng từ (MRI) cho hình ảnh chi tiết dây chằng, sụn chêm và sụn hoạt dịch, giúp phát hiện rách sụn chêm, giãn hoặc đứt dây chằng chéo trước (ACL) – tổn thương phổ biến ở vận động viên (AAOS ACL Guide).
- Siêu âm khớp: quan sát tràn dịch, viêm bao hoạt dịch, thường dùng trong cấp cứu và theo dõi điều trị viêm.
- CT scan: đánh giá cấu trúc xương chi tiết, hỗ trợ lập kế hoạch phẫu thuật tái tạo khớp hoặc sửa xương mâm chày.
Các bệnh lý và chấn thương phổ biến
Thoái hóa khớp gối (osteoarthritis) là bệnh mạn tính do mất cân bằng sinh học giữa tạo và hủy sụn, biểu hiện lâm sàng bằng đau, cứng khớp, hạn chế vận động và có thể kèm sưng viêm. Tuổi > 50, thừa cân, chấn thương gối trước đó là các yếu tố nguy cơ chính.
Rách sụn chêm (meniscal tear) thường gặp do xoay gối khi chịu tải, gây lục khục, đau ở khe khớp. Có thể chia rách theo hình dáng: dọc dài, ngang, mảnh sợi xoắn hoặc mảnh vỡ tự do gây kẹt khớp.
Đứt dây chằng chéo trước (ACL) xảy ra khi khớp gối gập và xoay quá mức, thường phải phẫu thuật tái tạo để khôi phục ổn định và phòng ngừa thoái hóa thứ phát.
Hội chứng bánh chè – đùi (patellofemoral pain syndrome) là đau mặt trước gối do mất cân bằng cơ và trục bánh chè, tăng khi ngồi lâu hoặc leo cầu thang.
Điều trị bảo tồn
Điều trị bảo tồn ưu tiên giảm đau, cải thiện chức năng và duy trì tầm vận động:
- Vật lý trị liệu: bài tập tăng cường cơ tứ đầu, cơ chuối; kéo giãn cân cơ; bài tập proprioception.
- Thuốc: NSAIDs (ibuprofen, naproxen), acetaminophen, tiêm corticosteroid vào khớp giảm viêm ngắn hạn.
- Hỗ trợ cơ học: đai gối truyền lực, miếng lót chân chỉnh trục gối (orthotics) giúp phân bổ tải trọng.
- Tiêm chất nhờn (viscosupplementation): hyaluronic acid cải thiện bôi trơn và giảm đau trong thoái hóa nhẹ – vừa.
Phẫu thuật và can thiệp xâm lấn
Nội soi khớp gối (arthroscopy) là phương pháp ít xâm lấn, dùng camera và dụng cụ nhỏ để cắt góc sụn chêm, làm sạch mảnh vỡ và khâu sửa dây chằng chéo trước. Thời gian nằm viện ngắn, phục hồi nhanh hơn mổ mở truyền thống.
Tái tạo ACL/PCL: ghép gân tự thân (semitendinosus, patellar tendon) hoặc đồng loại, cố định bằng vít sinh học hoặc kim loại. Phẫu thuật cải thiện độ ổn định, giảm nguy cơ tổn thương sụn thứ phát.
Thay khớp gối toàn phần (TKA) hoặc bán phần (UKA) cho bệnh nhân thoái hóa nặng, đau khớp dây chằng còn tốt. Mặt khớp bằng hợp kim cobalt-chrome và polyethylene, tuổi thọ trung bình 15–20 năm.
Phục hồi chức năng và phòng ngừa
- Giai đoạn cấp (0–2 tuần): kiểm soát đau sưng, nâng gối, chườm đá, tập vận động nhẹ ROM (range of motion) và co cơ tĩnh (isometric).
- Giai đoạn phục hồi (2–6 tuần): tăng tầm vận động, khởi đầu tập trọng tải một phần, bài tập cân bằng, chống gập gối quá mức.
- Giai đoạn tăng lực (6–12 tuần): bài tập tăng cường cơ tứ đầu, chuỗi sau, bắt đầu chạy bộ nhẹ và hoạt động thể thao không va chạm.
- Phòng ngừa: duy trì cân nặng lý tưởng, tập đa dạng vận động, sử dụng giày phù hợp và bảo vệ gối khi tham gia thể thao.
Chương trình tập luyện phối hợp với chuyên gia vật lý trị liệu và bác sĩ giúp cá nhân hóa kế hoạch, giảm nguy cơ tái chấn thương và bảo vệ khớp lâu dài.
Tài liệu tham khảo
- Felson DT, Zhang Y. “An update on the epidemiology of knee and hip osteoarthritis.” Arthritis Rheum. 1998;41(8):1343–1355. DOI:10.1002/1529-0131(199808)41:8<1343::AID-ART5>3.0.CO;2-9.
- Griffin LY, et al. “Understanding and Preventing Noncontact ACL Injuries.” Am J Sports Med. 2006;34(9):1512–1532. DOI:10.1177/0363546506286866.
- American Academy of Orthopaedic Surgeons. “Knee Arthroscopy.” aaos.org.
- Radiopaedia. “Osteoarthritis.” radiopaedia.org.
- Parkkari J, et al. “Prevention of ACL injuries in female team handball players.” J Bone Joint Surg Am. 2001;83-A(8):114–120.
- Baker BE, et al. “Meniscal repair.” J Bone Joint Surg Am. 1997;79(8):1168–1174.
Các bài báo, nghiên cứu, công bố khoa học về chủ đề khớp gối:
- 1
- 2
- 3
- 4
- 5
- 6
- 10