Xương chày là gì? Các bài báo nghiên cứu khoa học liên quan

Giới thiệu về xương chày

Xương chày (tibia) là một xương dài, to và chắc nằm ở phần trước-trong của cẳng chân, chạy từ đầu gối đến mắt cá chân. Đây là xương chính của chi dưới dưới gối, nối liền khớp gối ở phía trên và khớp cổ chân ở phía dưới. Trong khi xương mác nằm bên ngoài và không chịu lực nhiều, thì xương chày chịu phần lớn trọng lượng cơ thể và là trụ chính cho hoạt động vận động của chân.

Xương chày không chỉ tham gia vào việc nâng đỡ trọng lượng mà còn đóng vai trò thiết yếu trong việc định hình khung xương chân và hỗ trợ các hoạt động vận động như đi bộ, chạy nhảy, leo cầu thang. Do là xương nằm nông, ngay dưới da ở phía trước cẳng chân, xương chày dễ bị tổn thương trong các tai nạn hoặc va chạm mạnh.

Trong giải phẫu học, xương chày được xem là một trong những xương dài nhất và mạnh nhất trong cơ thể, chỉ sau xương đùi. Nhờ vị trí chiến lược và đặc tính chịu lực cao, xương chày trở thành trung tâm của nhiều hoạt động cơ học trong sinh hoạt và thể thao hàng ngày.

Cấu trúc giải phẫu

Xương chày có dạng hình trụ, hơi cong và bao gồm ba phần chính: đầu trên (proximal end), thân xương (shaft) và đầu dưới (distal end). Mỗi phần có các đặc điểm cấu trúc riêng, phục vụ các chức năng khác nhau trong vận động và kết nối với các cấu trúc giải phẫu lân cận.

Đầu trên có hai lồi cầu: lồi cầu trong và lồi cầu ngoài, tiếp khớp với lồi cầu tương ứng của xương đùi để tạo nên khớp gối. Giữa hai lồi cầu là vùng gồ lên gọi là gai chày (intercondylar eminence), nơi bám của dây chằng chéo trước và sau. Ngay dưới lồi cầu trước là mào chày (tibial tuberosity) — điểm bám của gân bánh chè. Phần này rất dễ nhận biết qua hình ảnh X-quang và thường được dùng làm mốc giải phẫu.

Thân xương có hình tam giác với ba mặt và ba bờ. Mặt trong nhẵn, không có cơ bám nên dễ sờ thấy. Mặt ngoài tiếp xúc với cơ chày trước và cơ dép. Bờ trước nổi bật thành một đường lồi, được gọi là “xương ống quyển”, dễ cảm nhận bằng tay. Đầu dưới xương chày dày lên, tạo thành mắt cá trong (medial malleolus), góp phần tạo nên khớp cổ chân cùng với xương sên và xương mác.

Dưới đây là bảng liệt kê một số thành phần giải phẫu nổi bật của xương chày:

Thành phần	Vị trí	Chức năng
Lồi cầu trong & ngoài	Đầu trên	Tiếp khớp với xương đùi
Gai chày	Giữa lồi cầu	Bám dây chằng chéo
Mào chày	Mặt trước	Bám gân bánh chè
Mắt cá trong	Đầu dưới	Tham gia khớp cổ chân

Phát triển và tăng trưởng

Xương chày phát triển thông qua quá trình cốt hóa nội sụn, bắt đầu từ tuần thứ 7 đến 8 của thai kỳ. Ba trung tâm cốt hóa chính gồm: trung tâm thân xương xuất hiện đầu tiên trong thời kỳ bào thai, tiếp theo là các trung tâm ở đầu trên và đầu dưới trong thời kỳ sau sinh. Sự phát triển chiều dài xương diễn ra ở các bản tăng trưởng (epiphyseal plates) nằm giữa thân xương và hai đầu.

Trong giai đoạn dậy thì, các bản tăng trưởng hoạt động mạnh, đóng vai trò quyết định trong việc đạt được chiều cao trưởng thành. Sau khi hợp nhất (closure) — thường vào khoảng 14–18 tuổi ở nữ và 16–20 tuổi ở nam — xương chày ngừng tăng chiều dài. Thời điểm hợp nhất có thể thay đổi tùy theo yếu tố di truyền, nội tiết và dinh dưỡng.

Biểu đồ thời gian hợp nhất các điểm cốt hóa chính:

Vị trí	Thời gian xuất hiện	Thời gian hợp nhất
Thân xương	Tuần 7 thai kỳ	—
Đầu trên	Khoảng 34 tuần thai	14–18 tuổi
Đầu dưới	1 tuổi	15–19 tuổi

Các bất thường trong phát triển có thể dẫn đến biến dạng như lệch trục chi dưới (genu varum, genu valgum), chênh lệch chiều dài hai chân, hoặc bệnh Blount — một rối loạn tăng trưởng ở vùng đầu trên xương chày.

Vai trò sinh lý và cơ học

Xương chày chịu lực chủ yếu trong quá trình vận động đứng và di chuyển. Khi con người đứng thẳng, xương chày tiếp nhận khoảng 85–90% trọng lượng cơ thể từ đùi xuống bàn chân, phần còn lại do xương mác gánh đỡ. Nhờ liên kết với các nhóm cơ lớn và dây chằng quanh khớp gối và cổ chân, xương chày giúp duy trì tư thế, điều phối vận động và hấp thụ lực trong các hoạt động có cường độ cao.

Xét về cơ học, xương chày tham gia truyền mô-men lực xoắn từ thân xuống bàn chân, đặc biệt trong các chuyển động như xoay người hoặc đổi hướng. Mô hình cơ học cơ bản mô tả mô-men xoắn tác động lên xương chày:

$T = I \cdot \alpha$

Trong đó $T$ là mô-men xoắn, $I$ là mô-men quán tính của xương và $\alpha$ là gia tốc góc. Khi lực xoắn vượt quá khả năng chịu đựng của xương, có thể dẫn đến gãy xương xoắn, thường thấy trong chấn thương thể thao.

Để tăng hiệu quả phân bổ lực, các khớp tại hai đầu xương chày có các cấu trúc đệm — bao gồm sụn khớp, sụn chêm (meniscus) và bao hoạt dịch — giúp giảm ma sát và hấp thụ lực tác động. Mọi tổn thương tại đây đều có thể ảnh hưởng tiêu cực đến chức năng cơ học của toàn bộ chi dưới.

Các bệnh lý và chấn thương thường gặp

Xương chày là một trong những xương dễ bị tổn thương do vị trí bề mặt và vai trò chịu lực của nó. Các chấn thương phổ biến bao gồm gãy xương do chấn thương trực tiếp (tai nạn giao thông, va chạm thể thao) hoặc do lực xoắn. Gãy xương chày có thể xảy ra ở bất kỳ phần nào: đầu trên, thân hoặc đầu dưới. Mức độ nghiêm trọng phụ thuộc vào loại gãy, mức độ di lệch và sự liên quan đến mô mềm xung quanh.

Phân loại gãy xương chày:

• Gãy ngang: đường gãy vuông góc với trục xương, thường do lực trực tiếp
• Gãy xoắn: do lực vặn, thường gặp trong thể thao
• Gãy phức tạp (comminuted): xương vỡ thành nhiều mảnh
• Gãy kín và gãy hở: trong gãy hở, xương xuyên qua da, nguy cơ nhiễm trùng cao

Điều trị gãy xương chày phụ thuộc vào loại và mức độ tổn thương. Các phương pháp chính bao gồm bó bột, cố định ngoài, đóng đinh nội tủy hoặc kết hợp xương bằng nẹp vít. Thời gian liền xương trung bình là từ 3 đến 6 tháng, có thể lâu hơn nếu có biến chứng.

Viêm xương chày (osteomyelitis) là một biến chứng nguy hiểm, thường xảy ra sau chấn thương hở hoặc phẫu thuật. Tình trạng nhiễm trùng xương cần được điều trị kháng sinh dài ngày và có thể yêu cầu phẫu thuật làm sạch ổ nhiễm trùng. Ngoài ra, hội chứng chèn ép khoang (compartment syndrome) — tình trạng áp lực tăng trong khoang cơ — có thể xảy ra sau chấn thương xương chày, đòi hỏi phẫu thuật cấp cứu để giải phóng áp lực.

Chẩn đoán và hình ảnh học

Để đánh giá chính xác tổn thương xương chày, các phương pháp hình ảnh học là không thể thiếu. Tùy theo tình huống lâm sàng, bác sĩ có thể chỉ định một hoặc nhiều kỹ thuật sau:

• X-quang (X-ray): là phương pháp đầu tay để phát hiện gãy xương, lệch trục, thoái hóa khớp hoặc tổn thương cấu trúc.
• CT scan: cung cấp hình ảnh chi tiết của cấu trúc xương, đặc biệt hữu ích trong gãy phức tạp hoặc đánh giá khớp chày-đùi.
• MRI: đánh giá phần mềm xung quanh như dây chằng, sụn chêm, mô cơ và tổn thương tủy xương.
• Bone scan hoặc PET-CT: áp dụng trong các trường hợp nghi ngờ viêm xương hoặc di căn xương.

Trong trường hợp nhiễm trùng hoặc viêm xương, các xét nghiệm bổ sung như CRP, ESR, công thức máu, cấy máu hoặc chọc hút ổ viêm được sử dụng để xác định nguyên nhân và mức độ nghiêm trọng.

Các kỹ thuật tái tạo hình ảnh 3D từ CT scan đang ngày càng phổ biến trong phẫu thuật chỉnh hình, giúp bác sĩ lập kế hoạch phẫu thuật chính xác và hạn chế tổn thương mô lành.

Điều trị và phục hồi chức năng

Điều trị tổn thương xương chày bao gồm hai hướng chính: bảo tồn và phẫu thuật. Trong trường hợp gãy không di lệch hoặc di lệch nhẹ, bó bột có thể đủ để cố định. Tuy nhiên, gãy xương ở vị trí chịu lực hoặc gãy phức tạp thường cần can thiệp phẫu thuật để phục hồi trục chi và khả năng vận động.

Các phương pháp phẫu thuật phổ biến:

• Đóng đinh nội tủy (intramedullary nailing)
• Nẹp vít (plate and screw fixation)
• Khung cố định ngoài (external fixator) – thường dùng trong trường hợp chấn thương hở hoặc xương mất đoạn

Phục hồi chức năng sau chấn thương hoặc phẫu thuật xương chày là bước không thể thiếu để đạt được kết quả điều trị tối ưu. Chương trình phục hồi bao gồm:

1. Vận động chủ động và thụ động để tránh dính khớp
2. Bài tập tăng cường cơ tứ đầu đùi, cơ cẳng chân
3. Huấn luyện chịu lực dần dần lên chân tổn thương
4. Điều chỉnh dáng đi, sử dụng nạng hoặc dụng cụ hỗ trợ khi cần

Việc tuân thủ phục hồi chức năng đóng vai trò quan trọng trong việc tránh các biến chứng lâu dài như cứng khớp, teo cơ, lệch trục hoặc gãy lại.

Các dị tật bẩm sinh và rối loạn phát triển

Xương chày có thể bị ảnh hưởng bởi một số dị tật bẩm sinh hoặc rối loạn phát triển. Các tình trạng này có thể được phát hiện từ nhỏ và nếu không điều trị, sẽ ảnh hưởng nghiêm trọng đến dáng đi, chiều cao và chức năng vận động của trẻ.

Một số bệnh lý điển hình:

• Blount disease: gây cong trong cẳng chân (genu varum), ảnh hưởng đến đầu trên xương chày, tiến triển theo thời gian nếu không điều trị.
• Hemimelia xương chày: thiểu sản hoặc không có một phần hoặc toàn bộ xương chày, gây rút ngắn chi dưới nghiêm trọng.
• Loạn sản sụn chày: ảnh hưởng đến sự phát triển chiều dài xương, có thể gây chênh lệch chiều cao hai chân.

Phương pháp can thiệp bao gồm nẹp chỉnh hình, kéo dài chi bằng khung Ilizarov hoặc phẫu thuật chỉnh trục. Trong các trường hợp nặng, trẻ có thể cần cấy ghép xương hoặc dùng chân giả tùy theo mức độ tổn thương.

Tiến bộ trong nghiên cứu và cấy ghép xương chày

Các công nghệ y học tiên tiến đang mở ra nhiều hướng đi mới trong điều trị các tổn thương nghiêm trọng của xương chày, đặc biệt trong các trường hợp mất đoạn xương hoặc gãy không liền. Các kỹ thuật cấy ghép xương, sử dụng tế bào gốc và in 3D vật liệu sinh học đang được nghiên cứu và ứng dụng thực tiễn.

Những tiến bộ đáng chú ý bao gồm:

• Sử dụng khung Ilizarov để kéo dài xương chày bị thiếu hụt
• Cấy ghép xương đồng loại hoặc xương nhân tạo để tái tạo vùng mất xương
• Ứng dụng in 3D khung scaffold sinh học chứa tế bào gốc

Một số trung tâm y học quốc tế như Johns Hopkins Orthopaedics và Mayo Clinic Center for Regenerative Medicine đang tiên phong trong các thử nghiệm lâm sàng ứng dụng tế bào gốc để tăng tốc độ lành xương chày ở bệnh nhân có tổn thương nặng hoặc bệnh lý chuyển hóa xương.

Tài liệu tham khảo

1. Standring, S. (Ed.). (2020). *Gray's Anatomy: The Anatomical Basis of Clinical Practice* (42nd ed.). Elsevier.
2. Netter, F. H. (2018). *Atlas of Human Anatomy* (7th ed.). Elsevier.
3. American Academy of Orthopaedic Surgeons. “Tibia Fractures.”
4. Radiopaedia. “Tibia - Radiographic Anatomy.”
5. NIH National Library of Medicine. “Anatomy, Bony Pelvis and Lower Limb, Tibia.”
6. Children’s Hospital of Philadelphia. “Blount Disease.”
7. Mayo Clinic. “Center for Regenerative Medicine.”
8. Hopkins Medicine. “Department of Orthopaedic Surgery.”