Giải phẫu sinh lý cột sống

KHÁI QUÁT VỀ CỘT SỐNG

Có tổng cộng 33 đốt sống trong cột sống, nếu tính luôn 4 đốt sống cụt.

Các đốt sống riêng biệt được gọi tên tùy theo vùng và vị trí, từ trên xuống dưới là:

Phần cổ (cervical): 7 đốt sống (C1–C7)
 - C1 được gọi là "atlas" và nâng đỡ đầu, C2 là "trục", và C7 là đốt sống cổ nhỏ hay đốt sống cổ thứ 7
 - Quá trình hình thành gai đốt sống chẻ đôi không ở C1 và C7
 - Chỉ có đốt sống cụt có lỗ ngang
 - Thân nhỏ

Phần ngực (thoracic): 12 đốt (T1–T12)
 - Được phân biệt bởi sự có mặt của các mặt (khớp) biên để nối phần đầu của các xương sườn
 - Kích thước đốt trung bình giữa đốt sống lưng và cổ

Phần thắt lưng(lumbar): 5 đốt (L1–L5)
 - Có kích thước lớn
 - không có các mặt khớp biên cũng không có hình thành lỗ ngang

Đốt sống cùng (pelvic): 5 (hợp nhất) đốt (S1–S5)

Xương cụt: 4 (3–5) (hợp nhất) đốt (xương đuôi)

1. Đặc điểm giải phẫu sinh lý cột sống cổ

- Cột sống cổ có 7 đốt, từ C1 đến C7, có đường cong ưỡn ra trước, đốt C1 (đốt đội) không có thân đốt, đốt C7 có mỏm gai dài nhất sờ thấy rõ, lồi ngay dưới da nhất là khi ta cúi cổ, nên được dùng để làm mốc xác định các đốt sống cổ.

- Giữa đốt đội C1 với xương chẩm không có đĩa đệm, và cũng không có đĩa đệm giữa đốt đội và đốt trục C2. Do đó giữa xương chẩm và C1 cũng như giữa C1 và C2 không có lỗ tiếp hợp.

- Các đốt sống cổ kể từ C2 trở xuống liên kết với nhau bởi 3 khớp:

  + Khớp đĩa đệm gian đốt: đĩa đệm gian đốt luôn phải chịu áp lực tải trọng lớn, với đoạn cổ dưới khoảng 5,6kg/cm2 ở tư thế bình thường, và có thể lên tới 40kg/cm2 nếu không có trương lực cơ. Khi có sự cố định lâu trong một tư thế (do nghề nghiệp) hoặc do áp lực lệch trọng tải, sẽ dễ dẫn đến thoái hóa đĩa đệm và hình thành các gai xương ở các đĩa đệm cổ thấp.

  + Khớp sống - sống (còn gọi là khớp mấu lồi đốt sống, khớp nhỏ): tạo nên bởi các mấu sống trên và mấu sống dưới của hai thân đốt kế cận và được nhận biết trên phim chụp tư thế nghiêng. Khớp này có diện khớp thực thụ, có bao hoạt dịch, có chất synovial bôi trơn trong khớp.

  + Khớp bán nguyệt (còn có các tên gọi khác như: khớp mấu móc cột sống, khớp vô danh, khớp gian đốt sống, khớp bên trong thân đốt sống, khớp Luschka), chỉ duy nhất ở cột sống cổ mới có. Mỗi thân đốt sống có 2 mấu bán nguyệt ở góc trên ngoài, hợp với 2 góc dưới ngoài của thân đốt trên để tạo nên 2 khớp bán nguyệt ở mỗi khe gian đốt. Khớp này có liên quan đến cử động quay cổ, không có tổ chức sụn ở diện khớp, không có dịch khớp nên nó là khớp giả, nó rất yếu và rất dễ bị tổn thương và bị thoái hóa. Mấu bán nguyệt bình thường có hình gai hoa hồng dễ nhận biết trên phim X quang tư thế thẳng. Khi khớp bán nguyệt bị thoái hóa dễ chèn ép và động mạch đốt sống thân nền.

- Lỗ tiếp hợp (còn gọi là lỗ ghép): thành trong của lỗ tiếp hợp hình thành bởi phía ngoài là thân đốt sống và khớp Luschka. Khớp mấu lồi đốt sống hình thành bởi diện khớp mấu lồi đốt sống trên và diện khớp mấu lồi đốt sống dưới, khớp được bao bọc bởi bao khớp ở phía ngoài. Dây thần kinh hỗn hợp chạy dọc theo lỗ tiếp hợp và tách ra thành 2 phần cảm giác và vận động riêng biệt. Phần vận động còn gọi là rễ trước tiếp xúc với khớp Luschka, rễ sau nằm ở phía bên trong mỏm khớp và bao khớp. Rễ thần kinh bình thường chỉ chiếm khoảng 1/4-1/5 lỗ tiếp hợp.

2. Đốt sống lưng.

Có 12 đốt sống lưng

Thân đốt sống khá dày, hai bên thân có 4 diện khớp để khớp với đầu sau xương sườn. Lỗ đốt sống tròn. Mỏm ngang có diện khớp với củ sườn. Mỏm gai to và chúc nhiều xuống dưới.

3. Đốt sống thắt lưng :

Cột sống thắt lưng có 5 đốt sống với đặc điểm:

- Thân đốt sống rất to và chiều ngang rộng hơn chiều trước sau. Ba đốt sống thắt lưng cuối có chiều cao ở phía trước thấp hơn phía sau nên khi nhìn từ phía bên trông như một cái chêm.

- Chân cung (cuống sống) to, khuyết trên của chân cung nông, khuyết dưới sâu.

- Mỏm ngang dài và hẹp, mỏm gai rộng, thô, dày, hình chữ nhật đi thẳng ra sau.

- Mặt khớp của mỏm khớp nhìn vào trong và về sau, mặt khớp dưới có tư thế ngược lại.

Đây là đoạn cột sống đảm nhiệm chủ yếu các chức năng của cả cột sống, đó là chức năng chịu tải trọng và chức năng vận động. Các quá trình bệnh lý liên quan đến yếu tố cơ học thường hay xảy ra ở đây, do chức năng vận động bản lề, nhất là ở các đốt cuối L4, L5.

4. Khớp đốt sống.

Khớp đốt sống là khớp thực thụ, có diện khớp là sụn, bao hoạt dịch, hoạt dịch và bao khớp. Bao khớp và đĩa đệm đều cùng thuộc một đơn vị chức năng thống nhất. Do vị trí của khớp đốt sống ở hướng đứng thẳng dọc nên cột sống thắt lưng luôn có khả năng chuyển động theo chiều trước sau trong chừng mực nhất định. ở  tư thế ưỡn và gù lưng, các diện khớp cũng chuyển động theo hướng dọc thân.

- Sự tăng hay giảm áp lực cơ học lên đĩa đệm sẽ làm tăng hoặc giảm trọng lực trong bao và chiều cao của khoang gian đốt sống. Đĩa đệm và khớp đốt sống do đó đều có khả năng đàn hồi để chống đỡ với động lực mạnh, nếu bị chấn thương mạnh thì đốt sống sẽ bị gẫy trước khi đĩa đệm và khớp đốt sống bị tổn thương.

- Khi đĩa đệm bị thoái hóa hoặc thoát vị, chiều cao khoang gian đốt bị giảm làm các khớp đốt sống bị lỏng, dẫn đến sai lệch vị trí khớp, càng thúc đẩy thêm quá trình thoái hóa khớp đốt sống và đau cột sống. Ngược lại, nếu chiều cao khoang gian đốt tăng quá mức sẽ làm tăng chuyển nhập dịch thể vào khoang trong đĩa đệm, dẫn tới giãn quá mức bao khớp cũng gây đau.

5. Đĩa đệm gian đốt.

- Cấu tạo: đĩa đệm được cấu tạo bởi 3 thành phần là nhân nhầy, vòng sợi và mâm sụn.

+ Nhân nhầy: được cấu tạo bởi một màng liên kết, hình thành những khoang mắt lưới chứa các tổ chức tế bào nhầy keo, ở người trẻ các tế bào tổ chức này kết dính với nhau rất chặt làm cho nhân nhầy rất chắc và có tính đàn hồi rất tốt (ở người già thì các tế bào tổ chức đó liên kết với nhau lỏng lẻo nên nhân nhầy kém tính đàn hồi). Bình thường nhân nhầy nằm ở trong vòng sợi, khi cột sống vận động về một phía thì nó bị đẩy chuyển động dồn về phía đối diện, đồng thời vòng sợi cũng bị giãn ra.

+ Vòng sợi: gồm những vòng sợi sụn (fibro-caetilage) rất chắc chắn và đàn hồi đan vào nhau theo kiểu xoắn ốc, ở vùng riềm của vòng sợi lại được tăng cường thêm một giải sợi. Giữa các lớp của vòng sợi có vách ngăn, ở phía sau và sau bên của vòng sợi tương đối mỏng và được coi là điểm yếu nhất, nơi dễ xảy ra lồi và thoát vị đĩa đệm.

+ Mâm sụn: gắn chặt vào tấm cùng của đốt sống, nên còn có thể coi là một phần của đốt sống.

- Chiều cao của đĩa đệm: thay đổi theo từng đoạn cột sống. ở đoạn sống cổ khoảng 3mm, đoạn ngực độ 5mm, đoạn thắt lưng độ 9mm, trừ đĩa đệm L5-S1 thấp hơn đĩa đệm L4-L5 khoảng 1/3 chiều cao. Chiều cao của đĩa đệm ở phía trước và phía sau chênh nhau tùy thuộc vào độ cong sinh lý của đoạn cột sống, ở đĩa đệm L5-S1 thì độ chênh này lớn nhất.

- Vi cấu trúc của đĩa đệm: gồm nguyên bào sợi, tế bào sụn, và những tế bào nguyên sống. Trong đó nước chiếm tới 80-85% (ở người trưởng thành). Colagen chiếm 44-51% trọng lượng khô của đĩa đệm. Mô của đĩa đệm có đặc điểm là mô không tái tạo, lại luôn chịu nhiều tác động do chức năng tải trọng và vận động của cột sống mang lại, cho nên đĩa đệm chóng hư và thoái hóa.

- Thần kinh và mạch máu:

+ Thần kinh: đĩa đệm không có các sợi thần kinh, chỉ có những tận cùng thần kinh cảm giác nằm ở lớp ngoài cùng của vòng sợi.

+ Mạch máu nuôi đĩa đệm: chủ yếu thấy ở xung quanh vòng sợi, còn ở trong nhân nhầy thì không có mạch máu, sự nuôi dưỡng chủ yếu bằng khuyếch tán. Việc cung cấp máu cho đĩa đệm bình thường chấm dứt hẳn ở độ tuổi thập niên thứ hai, sau đó dinh dưỡng đối với đĩa đệm là thông qua quá trình thẩm thấu.

6. Lỗ ghép.

Tạo bởi khuyết dưới của đốt sống trên và khuyết trên của đốt sống dưới, nhìn chung các lỗ ghép đều nằm ngang mức với đĩa đệm. Lỗ ghép cho các dây thần kinh sống đi từ ống sống ra ngoài, bình thường đường kính của lỗ ghép to gấp 5-6 lần đường kính của đoạn dây thần kinh đi qua nó. Các tư thế ưỡn và nghiêng về bên làm giảm đường kính của lỗ. Khi cột sống bị thoái hóa hay đĩa đệm thoát vị sang bên sẽ chèn ép dây thần kinh sống gây đau. Riêng lỗ ghép thắt lưng - cùng là đặc biệt nhỏ do tư thế của khe khớp đốt sống ở đây lại nằm ở mặt phẳng đứng ngang chứ không ở mặt phẳng đứng dọc như ở đoạn L1-L4, do đó những biến đổi ở diện khớp và tư thế của khớp đốt sống dễ gây hẹp lỗ ghép này.

7. Các dây chằng.

- Dây chằng dọc trước: phủ mặt trước thân đốt từ mặt trước xương cùng đến lồi củ trước đốt sống C1 và đến lỗ chẩm. Nó ngăn cản sự ưỡn quá mức của cột sống.

- Dây chằng dọc sau: phủ mặt sau thân đốt sống, chạy trong ống sống từ nền xương chẩm đến mặt sau xương cùng. Nó ngăn cản cột sống gấp quá mức và thoát vị đĩa đệm ra sau. Tuy nhiên dây chằng này khi chạy đến cột sống thắt lưng thì phủ không hết mặt sau thân đốt, tạo thành hai vị trí rất yếu ở hai mặt sau bên đốt sống, và là nơi dễ gây ra thoát vị đĩa đệm nhất. Dây chằng này được phân bố nhiều tận cùng thụ thể đau nên rất nhạy cảm với đau.

- Dây chằng vàng: phủ phần sau ống sống. Dày dây chằng vàng cũng là một biểu hiện của thoái hóa (ở một số người có hẹp ống sống bẩm sinh không triệu chứng), đến khi dây chằng vàng dầy với tuổi thuận lợi các triệu chứng mới xuất hiện.

- Dây chằng liên gai và trên gai: dây chằng liên gai nối các mỏm gai với nhau. Dây chằng trên gai chạy qua đỉnh các mỏm gai.

Các vị trí có dây chằng bám là những vị trí rất vững chắc ít khi nhân nhầy thoát vị ra các vị trí này, mà thường thoát vị ra các điểm yếu không có dây chằng bám, vị trí hay gặp là ở phía sau bên cột sống.

8. Ống sống thắt lưng.

Ống sống thắt lưng được giới hạn ở phía trước bởi thân đốt sống và các đĩa đệm, phía sau bởi dây chằng vàng và các cung đốt sống, bên cạnh là các cuống sống, vòng cung và lỗ ghép. Trong ống sống có bao màng cứng, rễ thần kinh và tổ chức quanh màng cứng (là tổ chức lỏng lẻo gồm mô liên kết, tổ chức mỡ và đám rối tĩnh mạch, có tác dụng đệm đỡ tránh cho rễ thần kinh khỏi bị chèn ép bởi thành xương sống, kể cả khi vận động cột sống thắt lưng tới biên độ tối đa).

Trong ống sống, tủy sống dừng lại ở ngang mức L2, nhưng các rễ thần kinh vẫn tiếp tục chạy xuống dưới và rời ống sống ở lỗ ghép tương ứng, do đó nó phải đi một đoạn dài trong khoang dưới nhện. Hướng đi của các rễ thần kinh sau khi chúng ra khỏi bao màng cứng tùy thuộc chiều cao đoạn tương ứng. Rễ L4 tách ra khỏi bao cứng chạy chếch xuống dưới và ra ngoài thành một góc 600, rễ L5 thành góc 450, rễ S1 thành góc 300 (hình 6.2). Do đó ở đoạn vận động cột sống thắt lưng, liên quan định khu không tương ứng giữa đĩa đệm và rễ thần kinh:

- Rễ L3 thoát ra khỏi bao cứng ở ngang thân đốt L2.

- Rễ L4 ngang mức thân L3.

- Rễ L5 thoát ra ở bờ dưới thân đốt L4.

- Rễ S1 thoát ra ở bờ dưới thân đốt L5.

Khi ống sống thắt lưng bị hẹp thì chỉ cần một thay đổi nhỏ chu vi phía sau đĩa đệm (lồi đĩa đệm nhẹ) cũng có thể dẫn đến chèn ép rễ thần kinh.

9. Rễ và dây thần kinh tủy sống.

9.1. Đặc điểm chung.

Mỗi bên của một khoanh tủy sống thoát ra 2 rễ thần kinh: Rễ trước hay rễ vận động và rễ sau hay rễ cảm giác, rễ này có hạch gai. Hai rễ này chập lại thành dây thần kinh sống rồi chui qua lỗ ghép ra ngoài. Dây thần kinh sống chia thành hai ngành:

- Ngành sau đi ra phía sau để vận động các cơ rãnh sống và cảm giác da gần cột sống. Ngành này tách ra một nhánh quặt ngược chui qua lỗ ghép đi vào chi phối cảm giác trong ống sống.

- Ngành trước ở đoạn cổ và thắt lưng - cùng thì hợp thành các thân của các đám rối thần kinh, còn ở đoạn ngực thì tạo thành các dây thần kinh liên sườn.

9.2. Rễ và dây thần kinh hông to.

- Dây thần kinh hông to được tạo nên chủ yếu bởi hai rễ thần kinh là rễ L5 và rễ S1 thuộc đám rối thần kinh cùng.

- Sau khi ra ngoài ống sống rễ L5 và S1 hợp với nhau thành dây thần kinh hông to, là dây thần kinh to và dài nhất trong cơ thể. Từ vùng chậu hông, dây này chui qua lỗ mẻ hông to, qua khe giữa ụ ngồi và mấu chuyển lớn xương đùi chìm sâu vào mặt sau đùi và nằm dưới cơ tháp, đến đỉnh trám khoeo chân thì chia làm 2 nhánh là dây hông khoeo trong (dây chày), và dây hông khoeo ngoài (dây mác chung).

- Rễ L5 chi phối vận động các cơ cẳng chân trước ngoài (gập mu chân và duỗi các ngón chân), chi phối cảm giác một phần sau đùi, mặt sau cẳng chân, hướng đến ngón cái và các ngón gần ngón cái. Rễ S1 chi phối vận động các cơ vùng cẳng chân sau, làm duỗi bàn chân, đảm nhận phản xạ gân gót, chi phối cảm giác phần còn lại sau đùi, mặt sau cẳng chân, bờ ngoài bàn chân, và 2/3 phía ngoài gan chân.

10. Đoạn vận động cột sống.

- Đoạn vận động là một đơn vị cấu trúc và chức năng của cột sống, bao gồm: khoang gian đốt, nửa phần thân đốt sồng trên và đốt sống dưới, dây chằng dọc trước, dây chằng dọc sau, dây chằng vàng, khớp đốt sống và tất cả phần mềm tương ứng. 

- Đoạn vận động của cột sống hoạt động giống như một cái kẹp giấy mà bản lề chính là khớp đốt sống. ở trạng thái cúi hoặc mang vật nặng, khoang gian đốt hẹp lại làm tăng áp lực nội đĩa đệm. Còn ở trạng thái nằm nghỉ hoặc cột sống ưỡn, khoang gian đốt giãn ra làm giảm áp lực nội đĩa đệm. Năm 1964, Nachemson đã đo áp lực nội đĩa đệm khoang gian đốt L3-L4 ở các tư thế như sau:

Tư thế	Nằm ngửa	Nằm nghiêng	Đứng thẳng	Đứng cúi	Đứng cúi xách 20kg	Ngồi ghế không tựa	Ngồi ghế cúi	Ngồi cúi xách 20kg	Ho, rặn, cười…
kg	15	70	100	150	200	140	190	270	50

Như vậy ở tư thế đúng cúi và đặc biệt có xách thêm vật nặng thì áp lực nội đĩa đệm sẽ tăng lên rất nhiều lần, và là tư thế dễ gây đau lưng cấp do sự tăng lên đột ngột của áp lực này có thể gây lồi đĩa đệm.