Đại Cương Về Xương Và Hệ Xương – Giáo Trình Bộ Y Tế

1. ĐỊNH NGHĨA – CHỨC NĂNG

– Xương là những bộ phận rắn bên trong tạo thành một bộ khung vững chắc nâng đỡ toàn cơ thể, và làm chỗ dựa cho các thành phần khác của cơ thể.

– Một số xương có tác dụng che chở và bảo vệ những cơ quan chứa đựng bên trong, như: hộp sọ, ống sống, lồng ngực, khung chậu.

– Xương lại là chỗ bám của các cơ, hoạt động như những đòn bẩy trong bộ máy vận động gồm có: xương, khớp, cơ, và thần kinh.

Tóm lại xương có 3 nhiệm vụ chủ yếu: nâng đỡ, bảo vệ và vận động.

Ngoài ra xương còn có những chức năng khác:

– Tủy xương là nơi tạo huyết, sản sinh ra các huyết cầu.

– Xương cũng là kho dự trữ chất khoáng (calci và phospho…) mà khi cần cơ thể có thể huy động lấy ra.

* Môn học nghiên cứu về xương gọi là cốt học (osfeologia), là phần giải phẫu học đầu tiên cần biết, trước khi đi vào các phần khác của cơ thể.

2. THÀNH PHẦN – SỐ LƯỢNG

Bộ xương người gồm 206 xương, phần lớn là các xương chẵn (đối xứng), chia làm hai phần chính (Hình 2.1).

2.1. Bộ xương trục (skeleton axiale)

– Xương sọ + xương móng va các xương nhỏ của tai: 29 xương

– Xương thân mình gồm:

+ Cột sống: 26 xương

+ Xương sườn và xương ức: 25 xương

2.2. Bộ xương treo hay xương chi (skeleton appendicularc)

– Xương chi trên: 61 xương

– Xương chi dưới: 62 xương

Tổng cộng: 206 xương

Hình 2.1. Bộ xương người (nhìn trước)
1. Xương sọ, 2. Đốt sống cổ, 3. Xương đòn, 4. Xương vai, 5. Xương ức, 6. Xương cánh tay, 7. Đốt sống thắt lưng, 8. Xương quay, 9. Xương trụ, 10. Xương chậu, 11. Xương cùng, 12. Các xương cổ tay, 13. Xương đùi, 14. Xương bánh chè, 15. Xương chày, 16. Xương mác, 17. Các xương cổ chân.

3. HÌNH THỂ NGOÀI

3.1. Phân loại

Mỗi xương có một hình thể khác nhau, tùy theo chức năng của nó ở từng đoạn cơ thể. Dựa vào dó, xương có thể chia làm 4 loại chính:

– Xương dài (os longum): phần lớn ớ các chi (xương đùi, cánh tay, cẳng tay, cẳng chân) phù hợp với những động tác vận động rộng rãi.

– Xương ngắn (os breve): gồm những xương cổ tay, cổ chân v.v… phù hợp với những động tác hạn chế, nhưng mềm dẻo khi phối hợp đồng bộ.

– Xương dẹt (os planum): như các xương ở vòm sọ, xương bả vai, xương chậu, thích nghi với chức năng bảo vệ.

– Xương không đều (hay xương bất định) (os irregulare): là những xương hình thể phức tạp, không xếp được vào một trong số các loại trên, như xương hàm trên, xương thái dương, các xương ở nền sọ.

– Ngoài ra còn loại xương vừng (ossa sesamoidea) là những xương nhỏ nằm trong gân cơ, và thường đệm vào các khớp, để giảm độ ma sát của gân, cơ, giúp cho cơ hoạt động được tốt hơn. Ví dụ xương bánh chè là một xương vừng lớn nhất của cơ thể.

3.2. Mô tả một xương

Mỗi xương được mô tả một cách khác nhau, tùy theo hình thể ngoài của nó. Ví dụ: một xương dài bao giờ cũng có một thân và 2 đầu.

– Đầu xương (epiphysis) có mặt khớp, những mỏm, mấu, và các cổ xương là nơi tiếp giáp với mặt khớp hay với thân xương.

– Thân xương (diaphysis) thường được mô tả theo các mặt và các bờ.

– Các đầu, các mặt, các bờ xương thường được gọi tên theo những nguyên tắc định hướng chung của giải phẫu học, và được mô tả theo hình thể ngoài và ý nghĩa chức năng của chúng.

3.3. Ý nghĩa chức năng của phát triển hình thể ngoài

Những thay đổi về hình thể trên bề mặt xương đều có tên gọi riêng. Chúng phát triển do ảnh hưởng của chức năng và sự liên quan với các cơ quan ở bên cạnh. Nói một cách khác, những chỗ lồi lõm, gồ ghề, ụ, mỏm, khuyết, hố, rãnh, lỗ v.v… là do cơ hay dây chằng bám gân lướt qua, mạch máu thần kinh chạy tới v.v…

Những chỗ lồi lõm ở chỗ bám của gân cơ hay dây chằng, thực chất là để tăng diện tích tiếp xúc cho cơ bám được vững chắc hơn. Cơ càng khỏe thì xương càng phát triển, và lồi lõm càng rõ nét. Cho nên xương ở nam giới thường to và thô, lồi lõm rõ rệt hơn ở nữ giới và trẻ em. Những người lao động và tập luyện thể dục thể thao cũng có những lồi lõm phát triển hơn người ít lao động.

4. CẤU TẠO BÊN TRONG CỦA XƯƠNG

Có thể quan sát bằng mắt thường (cấu tạo đại thể) và bằng kính hiển vi hay kính lúp (cấu tạo vi thể).

4.1. Cấu tạo đại thể

Có những phần chung và phần riêng cho mỗi xương hay mỗi loại xương.

4.1.1. Cấu tạo chung của xương

Nêu cưa bất kỳ một xương nào ra ta cũng thấy có 2 phần chính:

– Xương đặc (substantia compacta) ở ngoài, rắn, chắc, mịn, vàng nhạt.

– Xương xốp (substantia spongiosa) ở trong, do nhiều bè xương bắt chéo nhau chằng chịt, để hở những hốc nhỏ trông như bọt biển.

Ngoài ra, trên một xương tươi còn thấy rõ:

– Ở ngoài cùng, bọc lớp xương đặc còn một lớp màng ngoài xương hay ngoại cốt mạc (periosteum) là một màng liên kết mỏng dưới 2mm, chắc, dính chặt vào xương. Lớp trong của cốt mạc mang nhiều mạch máu và thần kinh để nuôi xương, và có nhiều tế bào tre (cốt bào) đóng vai trò quan trọng trong việc phát triển xương về chiều ngang.

– Ở trong cùng, bên trong lớp xương xốp là tủy xương (medulla ossium). Có hai loại tủy xương:

+ Tủy đỏ (medulla ossium rubra) là nơi tạo huyết, có ở trong các hốc xương xốp (ở toàn bộ các xương của thai nhi và trẻ sơ sinh, và ở riêng các phần xương xốp của người lớn).

+ Tủy vàng (medulla ossium flava) chứa nhiều tế bào mỡ, chỉ có ở trong các ống tủy ở thân xương dài người lớn, bên trong cùng lớp xương xốp.

Hình 2.2. Cấu trúc một xương dài điển hình
1. Sụn khớp.
2. Sụn đầu xương
3. Xương xốp
4. Xương đặc.
5. Ngoại cốt mạc.
6. Ổ (ống) tủy

4.1.2. Đặc điểm cấu tạo riêng của mỗi loại xương

– Xương dài:

+ Ở thân xương, lớp xương đặc ở ngoài làm thành một ống xương dày ở giữa, và mỏng dần ở 2 đầu; lớp xương xốp ở trong, ngược lại, mỏng ở giữa và dày dần lên ở 2 đầu; trong cùng là một ống tủy dài, chứa đầy tuỷ vàng.

+ Ở 2 đầu xương, lớp xương đặc chỉ còn là một lớp mỏng bao bọc ở ngoài, và bên trong là các khối xương xốp chứa đầy tủy đỏ.

– Xương ngắn: cấu trúc cũng tương tự như đầu xương dài: gồm một khối xương xốp ở trong, bọc bởi một vỏ mỏng xương đặc ở ngoài.

– Xương dẹt: hợp bởi hai bản xương đặc kẹp ở giữa một lớp xương xốp. Có chỗ xương mỏng, hai bản xương đặc dính sát vào nhau và không còn lớp xương xốp nữa.

– Ở các xương sọ: bản ngoài (lamina externa) rất chắc, bản trong (lamina interma) giòn, và dễ vỡ, lớp xương xốp ở giữa (kẹp giữa 2 ban) mang tên riêng là lõi xốp (diploe).

4.1.3. Ý nghĩa cấu tạo của các xương

Cấu tạo hình ống của xương đặc trong thân xương dài, cũng như cách sắp xếp các bè xương trong xương xốp đều có tác dụng làm nhẹ bớt trọng lượng, giảm bớt số lượng vật chất cần thiết cho cấu trúc xương, đồng thời làm tăng sức chống đỡ của xương đối với sức ép, sức kéo và sức gẫy.

Các bè xương bao giờ cũng được sắp xếp theo những chiều hướng nhất định, thích nghi với chức năng của mỗi xương, nghĩa là theo chiều những lực mà nó phải chịu dựng.

Ví dụ: các bờ của xương chày chịu đựng sức nặng của cơ thể theo chiều dọc, khi xuống tới xương sên và xương gót đã tỏa theo hai toán: một hướng xuống dưới và ra trước, và một hướng xuống dưới và ra sau, theo 2 điểm tựa chính của bàn chân.

Tóm lại, kiến trúc của xương phù hợp với chức năng riêng của nó, và phù hợp với những quy luật chung của kiến trúc xây dựng, theo một nguyên tắc chung là: “với một trọng lượng và số lượng vật chất hạn chế tối thiểu, đảm bảo mật độ vững chắc tối đa”.

4.2. Cấu tạo vi thể

Xương là một mô liên kết, trong đó các tế bào đã biến thành tế bào xương (cốt bào) sắp xếp theo những khoảng cách đều đặn, và trong đó có lắng đọng những chất vô cơ, chủ yếu là muối calci (dưới dạng phức hợp phosphat calci và hyđroxyd calci) bao bọc và che phủ kín các sợi keo.

Về cơ bản, mô xương gồm những lá mỏng được tạo nên bởi hỗn hợp những chất vô cơ và hữu cơ. Và những vùng dày hơn được tạo thành bởi sự hình thành những lá cộng thêm chồng chất lên những lá trước.

Khác với sụn, xương có chứa các mạch máu phân bổ một cách đều đặn. Trong quá trình phát triển, các mạch máu của xương bị vây quanh bởi các lá xương tân tạo, và tạo thành những ống xương hay ống Havers.

Những ống đó chạy chủ yếu theo chiều dọc trong một xương dài, và các lá xương đồng tâm bao quanh tạo thành một hệ thống các ống phân nhánh và nối tiếp với nhau, gọi là hệ thống Havers.

5. CÁC MẠCH MÁU CỦA XƯƠNG

Gồm 2 loại chính: mạch dưỡng cốt và mạch cốt mạc.

5.1. Mạch nuôi xương (mạch dưỡng cốt)

Chui vào xương qua lỗ nuôi (lỗ dưỡng cốt), chạy trong một ống xiên chếch vào tới ống tủy. Trong tủy xương động mạch chia thành 2 ngành ngược nhau, chạy dọc theo chiều dài của ống tủy và phân chia thành các ngành nhỏ dần nuôi xương. Các ngành này chui vào trong các ống Havers trong xương đặc, và nối tiếp với các nhánh của mạch cốt mạc.

5.2. Mạch màng xương (mạch cốt mạc)

Ở quanh thân xương và đầu xương (trừ các diện khớp) có nhiều mạch rất nhỏ qua cốt mạc tới phần ngoài xương, và nối tiếp với các nhánh của động mạch nuôi xương chính từ trong ra.

6. THÀNH PHẨN HÓA HỌC CỦA XƯƠNG

Thành phần hóa học đảm bảo cho xương có mật độ chắc đặc biệt với 2 tính chất: rắn và đàn hồi. Tính rắn do các chất vô cơ và tính đàn hồi do các chất hữu cơ. Cụ thể như sau:

6.1. Xương tươi (ở người lớn)

Chứa 50% nước; 15,75% mỡ; 12,45% chất hữu cơ; 21,8% chất vô cơ.

6.2. Xương khô (đã lấy mỡ và nước)

Còn 2/3 là chất vô cơ và 1/3 là chất hữu cơ.

– Chất hữu cơ (33,30%): chủ yếu là chất cốt giao (osseine), gồm các sợi keo và các tế bào xương.

– Chất vô cơ (66,70%): chủ yếu là các chất muối vôi.

Phosphat Ca: 51,04%

Carbonat Ca: 11,30%

Kluorur Ca: 2.00%

Phosphat Mg: 1.16%

Carbonat và chlorur Ca: 1.2%

Các thành phần hóa học cũng thay đổi theo chức phận của mỗi xương, theo tuổi, giới, chế độ dinh dưỡng và bệnh tật. Đặc biệt, một số vitamin A, D, C và một số bệnh nội tiết có thể ảnh hưởng đến kiến trúc và cấu tạo hóa học của xương.

Ở người trẻ xương ít chất vô cơ, nhiều chất hữu cơ nên mềm dẻo. Ở người già, xương nhiều chất vô cơ, ít chất hữu cơ nên giòn, dễ gãy.

7. SỰ HÌNH THÀNH VÀ PHÁT TRIỂN CỦA XƯƠNG

7.1. Các giai đoạn hình thành và phát triển

7.1.1. Trong phôi thai

Xương phát triển từ lớp trung bì, và phát triển qua 3 giai đoạn: màng, sụn và xương.

Trừ một số như vòm sọ và một vài xương mặt không qua giai đoạn sụn, và xương sườn có một phần cho đến lúc già vẫn ở tình trạng sụn.

Bộ xương màng ở người hình thành vào cuối tháng thứ nhất của bào thai.

Đến đầu tháng thứ hai thì màng biến thành sụn, và từ cuối tháng thứ hai thì sụn bắt đầu được thay thế dần bằng mô xương.

7.1.2. Sau khi đẻ

Quá trình hóa xương vẫn chưa chấm dứt, và còn tiếp tục cho tới lớn.

Từ lúc mới đẻ cho đến khi hết lớn (khoảng 25 tuổi) xương phát triển làm 2 giai đoạn:

– Từ lúc mới đẻ đến lúc dậy thì (khoảng 13, 14, 15 tuổi ở nữ và 16, 17 tuổi ở nam) bộ xương phát triển mạnh hơn hệ cơ.

– Từ dậy thì về sau, hệ cơ phát triển mạnh hơn hệ xương.

7.2. Cơ chế hóa xương (cốt hóa)

7.2.1. Cơ chế chung

Mô xương là một mô liên kết đặc biệt (gồm có chất căn bản các tế bào cố định, các sợi liên kết và các sợi trơn). Chất căn bản của xương rắn đặc là do lắng đọng muối calci. Vậy quá trình cốt hoá là quá trình biến đổi từ mô liên kết thường thành mô rắn đặc ngấm đầy muối calci, trong đó có 2 công việc cùng tiến hành song song:

– Kiến thiết: do các tế bào tạo xương (tạo cốt bào – osteoblaste) từ một số tế bào trung mô biến thành; chất cốt giao (osseine) xung quanh các tế bào này phản ứng kết hợp với các muối calci do máu mang tới, tạo nên xương.

– Phá hủy: do các tế bào xương (hủy cốt bào – osteoclaste) tác động vào xương như các thực bào và cùng do các mạch máu xói vào, làm tiêu hủy xương, tạo thành những ống Havers, những hốc tủy ở xương xốp và ống tủy ở thân xương dài.

7.2.2. Các kiểu cốt hóa

Xương phát triển từ mô liên kết có thể phải qua giai đoạn sụn (sụn cốt hóa, hay cốt hóa gián tiếp), hoặc trực tiếp từ màng (sợi cốt hóa hay cốt hóa trực tiếp).

a) Sụn cốt hóa và sự phát triển của một xương dài: khởi đầu là một mẫu hình bằng sụn, bọc bởi một mô liên kết. Cốt hóa xảy ra đồng thời từ trong sụn (cốt hóa trong sụn) và từ ngoài màng (cốt hóa ngoài sụn hay cốt hóa cốt mạc).

– Cốt hóa nội sụn (ossiíication enchondrale): trên một mẫu hình sụn (phác họa của xương tương lai), nay sinh một điểm cốt hóa chính (ở thân xương) và cac điểm phụ (ở đầu xương).

Cốt hóa bắt đầu ở lớp sâu của sụn: chất cốt giao bao quanh các tế bào tạo xương được ngấm muối calci tạo nên những lá xương đồng tâm lấn dần chất sụn. Trong khi đó chất sụn vẫn phát triển ở bề nông và chỉ ngừng khi sụn bị xâm lấn và thay thế hoàn toàn bởi chất xương.

Điếm cốt hóa ở thân tiến dần đến hai đầu và còn cách các điểm cốt hóa ở đầu xương bởi các sụn đầu xương, hay sụn tiếp. Khi còn sụn tiếp thì xương vẫn còn phát triển về chiều dài; đến khi sụn tiếp được cốt hóa hoàn toàn thì chiều dài xương mới ngừng phát triển (Hình 2.4).

– Cốt hóa chu sụn (ossification perichondrale) từ cốt mạc: lớp sâu của cốt mạc luôn luôn được ngấm vôi, làm cho xương phát triển theo chiều dày.

Ngoài ra cốt mạc còn có chức năng quan trọng là làm cho xương tái sinh khi xương bị gẫy.

Ở một xương dài, ở thân xương: cốt hóa trong sụn và quanh sụn cùng xảy ra một lúc, làm xương phát triển theo chiều dài và chiều dày. Ống tủy bắt đầu được tạo nên do sự tiêu hủy lớp sâu của nội sụn, lấn dần ra 2 đầu xương và giới hạn bước tiến của những lá xương từ cốt mạc lấn vào.


Hình 2.4. Sơ đồ cốt hóa và phát triển một xương dài
Phần trắng là sụn; chấm là xương xốp (nội sụn), đen là xương đặc (chu sụn). A. Giai đoan sụn; B, C. Xuất hiện cả xương nội sun lẫn chủ sụn và phát triển tăng dần D. Xuất hiện các trung tâm cốt hóa đầu xương; E. Cốt hóa đầu xương đã đạt mức phát triển đầy đủ, song vẫn còn ngăn cách với thân xương bởi sụn đầu xương; F. Đầu xương đã dính liền với thân xương. Ở 2 giai đoan cuối cùng ống tủy (chấm thưa) đã xuất hiện và lan rộng do quá trình tiêu hủy xương xốp.

Ở hai đầu xương: cốt hóa trong sụn quan trọng hơn tạo nên cả khối xương xốp: cốt hóa cốt mạc chỉ cho một lớp rất mỏng xương đặc ở ngoài.

Mặt khớp không bị cốt hóa nên vẫn còn một lớp sụn dày chừng 2-3 cm (sụn khớp).

Điểm cốt hóa thân xương cách điểm cốt hóa ở đầu xương bởi một sụn đầu xương hay sụn tiếp, là thành trì cuối cùng của cốt hóa trong sụn ở thân xương, và làm cho xương tiếp tục phát triển về chiều dài.

b) Màng cốt hóa hay sợi cốt hóa và sự phát triển của một xương màng: vòm sọ khi bắt đầu phát triển ở phôi thai một tháng chỉ là một màng. Màng này có 2 lá. Lá trong sau này biến thành màng não cứng. Còn lá ngoài, khi phôi thai được 2 tháng, thấy xuất hiện những điếm cốt hóa. Những điểm này sẽ dần dần lan toả rộng ra như giọt dầu, tạo thành những tấm xương dẹt ở sọ. Ở nơi mà các tấm xương lan tỏa gặp nhau có một viền sợi hẹp nối hai xương với nhau, tạo thành những khớp khâu hay đường khớp (sutura), hoặc còn một khoang màng rộng chưa hóa xương gọi là thóp (fontanella). Khi trẻ sinh ra, có thóp trước (bregma), thóp sau (lamda), thóp sau bên (asterion) và thóp trước bên (pretion) (Hình 2.5).

Thóp trước có khi hơn một năm mới lấp kín hết.

Khi thóp đã lấp kín hết, sọ vẫn tiếp tục lớn, cho đến khi trưởng thành.

Quá trình phá hủy cũng tiếp diễn song song với quá trình xây dựng tạo thành lớp lõi xốp ở giữa (diploe). Phá hủy mạnh mẽ ở một số xương sọ và mặt tạo nên các xoang và các hang xương.

Hình 2.5. Sọ trẻ sơ sinh. Quá trình cốt hóa lan tỏa từ các điểm trung tâm để lại những thóp là những vùng liền xương muộn.

1. Thóp trước; 2. Trung tâm cốt hóa ở ụ trán; 3. Xương trán; 4. Ổ mắt; 5. Xương hàm trên; 6. Lỗ cằm; 7. Xương hàm dưới; 8. Thóp trước bên; 9. Lồi cầu (xương hàm dưới); 10. Xương thái dương; 11. Thóp sau bên; 12. Xương chẩm; 13. Xương đỉnh; 14. Trung tâm cốt hóa ở ụ đỉnh; 15. Đường khớp khâu (trán – đỉnh).

8. SỰ TÁI TẠO XƯƠNG

Khi một xương bị gẫy thì ở đầu và giữa hai đoạn gẫy sẽ phát triến một khối mô liên kết. Mô này phần lớn là do cốt mạc sinh ra, phần nhỏ là từ cân, cơ, mạch máu, tủy xương, ống Havers. Sau ít lâu do muối calci đọng lại, mô liên kết sẽ biến thành xương (cốt hóa trực tiếp) không qua giai đoạn sụn. Chỉ trong trường hợp hai đoạn xương không ghép lại gần nhau mới có mô sụn. Mô này không bao giờ hóa xương nên ở chỗ xương gẫy có một khớp giả.

9. HÌNH ẢNH XƯƠNG TRÊN PHIM XQUANG

Mô xương ngấm muối calci cản quang nên xương là bộ phận dễ quan sát bảng chiếu hoặc chụp Xquang nhất. Qua đó có thể:

– Quan sát các kiến trúc bên trong của xương người sống: thấy lớp xương đặc ở thân xương dày hơn ở đầu xương; thấy bề mặt thân xương nhẵn hoặc gồ ghề do cơ và dây chằng bám, thấy các mấu, các mỏm, thậm chí các ống mạch dưỡng cốt (hướng về khớp khuỷu ở chi trên, chạy xa khớp gối ở chi dưói).

Nghiên cứu các điểm cốt hóa và quá trình phát triển của đầu và thân xương, xác định thời gian cốt hóa các sụn tiếp và đánh giá lứa tuổi của xương.

– Nhận xét các hiện tượng sinh lý và bệnh lý của xương: những biểu hiện già cỗi, loãng xương (osteoporose), gai xương (osteophyte), những biến đổi teo xương, viêm xương, u xương, tái tạo xương và liền xương khi gẫy.

Sau »