GIẢI PHẪU CHỨC NĂNG KHỚP

GIẢI PHẪU CHỨC NĂNG KHỚP GỐI
1. Phức hợp khớp gối
Có ba khớp ở vùng gọi là khớp gối: khớp chày đùi, khớp bánh chè đùi, và khớp
chày mác trên.

Hình: Cấu trúc khớp gối phức tạp với các lồi cầu xương đùi không đối xứng tạo
khớp với các mặt không đối xứng ở mâm chày. Xương bánh chè di chuyển trong
rãnh lồi cầu xương đùi.
1.1. Khớp chày đùi
Khớp chày đùi là khớp giữa hai xương dài nhất cơ thể, xương đùi và xương
chày. Nó được xem là một khớp lồi cầu đôi hoặc khớp bản lề thay đổi kết hợp
một bản lề và một khớp xoay. Ở khớp gối, gấp và duỗi xảy ra tương tự như
khớp khuỷu, nhưng gấp kèm theo một mức độ xoay nhỏ nhưng đáng kể.
•

Lồi cầu trong và lồi cầu ngoài xương đùi. Lồi cầu ngoài dẹt hơn, diện
khớp lớn hơn, hướng ra sau hơn, canh thẳng với xương đùi. Lồi cầu trong
dài và hướng vào trong hơn, canh thẳng với xương chày.


•

Mâm chày, có hai mặt khớp lõm nhẹ trong (hình oval, lớn hơn, dài hơn
theo hướng trước sau, lõm hơn) và ngoài (hình tròn, hơi lồi).

•

Sụn chêm:

•

Sụn chêm ngoài hình oval, ở phía trước nhận bám tận từ cơ tứ đầu đùi và
ở phía sau từ cơ khoeo và dây chằng chéo sau.

•

Sụn chêm trong hình bán nguyệt, ở phía trước nhận bám tận từ cơ tứ đầu
đùi và dây chằng chéo trước, dây chằng bên trong ở bên, và cơ bán mạc ở
phía sau.

•

Các sụn chêm đóng vai trò quan trong trong khớp gối, gia tăng sự vững
khớp, làm giảm chấn động bằng hấp thụ lực và phân tán lực (do đó bảo
vệ sụn khớp và xương dưới sụn). Diện tiếp xúc ở khớp giảm 2/3 khi
không có sụn chêm, làm tăng áp lực lên các mặt tiếp xúc và tăng nguy cơ
chấn thương. Trong các tình huống lực tải thấp, tiếp xúc chủ yếu lên các
sụn chêm, nhưng trong các tình huống lực tải cao, diện tiếp xúc tăng lên,
và 70% lực tải vẫn lên các sụn chêm. Sụn chêm ngoài chịu nhiều lực tải
hơn đáng kể. Các sụn chêm cũng tăng làm trơn khớp theo cơ chế choán
chổ, cho phép phân tán nhiều dịch khớp hơn đến bề mặt của xương chày
và xương đùi. Cuối cùng, các sụn chêm hạn chế vận động giữa xương
chày và xương đùi. Khi gấp và duỗi, các sụn chêm di chuyển với các lồi
cầu xương đùi. Khi gấp gối, các sụn chêm di chuyển ra sau bởi vì sự lăn
của xương đùi và hoạt động của cơ khoeo và cơ bán mạc. Vào cuối của
vận động gập, các sụn chêm lấp đầy phần sau của khớp, hoạt động như
một miếng đệm choán chổ. Ngược lại, khi duỗi gối, cơ tứ đầu đùi và
xương bánh chè hỗ trợ di chuyển các sụn chêm ra phía trước trên mặt
khớp. Ngoài ra khi xoay các sụn chêm di chuyển theo xương chày.

•

Các dây chằng: Khớp chày đùi có bốn dây chằng chính

•

Dây chằng bên trong (MCL) là dây chằng hình tam giác dẹt bao phủ một
phần rộng mặt trong khớp. MCL nâng đỡ chống lại lực từ bên ngoài
(valgus) và một phần kháng lại xoay trong và xoay ngoài. MCL cung cấp
78% tổng lực kháng valgus ở tư thế gối gấp 25°.

•

Dây chằng bên ngoài (LCL) mỏng hơn MCL, chống lại lực từ bên trong
(varus), căng khi duỗi và giảm chiều dài khoảng 25% khi gấp tối đa. LCL
cung cấp 69% lực kháng varus ở tư thế gối gấp 25°.

•

Dây chằng chéo trước (ACL) tạo cản chính (85%) vận động ra trước của
xương chày so với xương đùi. ACL dài hơn PCL 40%. Các phần khác
nhau của ACL căng ở tư thế gối khác nhau nhưng nối chung ACL được
xem là căng ở tư thế gối duỗi.

•

Dây chằng chéo sau (PCL) tạo cản chính (95%) vận động ra sau của
xương chày lên xương đùi. Nó căng tối đa ở tầm gập gối 45° đến 60°.
PCL được xem là căng ở tư thế gối gập. Cả hai dây chằng chéo làm vững,
hạn chế xoay, và gây trượt của các lồi cầu lên xương chày khi gập. Chúng

cũng đem lại một phần làm vững chống lại lực vẹo trong và vẹo ngoài.


Hình: Dây chằng chéo trước (ACL) hạn chế vận động xương chày ra trước so
với xương đùi trong khi dây chằng chéo sau (PCL) hạn chế vận động ra sau của
xương chày so với xương đùi.
•

Bao khớp:Bao khớp được củng cố bởi nhiều dây chằng và cơ, bao gồm
MCL, các dây chằng chéo.

1.2. Khớp bánh chè đùi
Khớp giữa xương bánh chè với rãnh ròng rọc của xương đùi. Xương bánh chè là
một xương vừng hình tam giác bị bao quanh bởi các gân của cơ tứ đầu đùi. Vai
trò chính của xương bánh chè là gia tăng thuận lợi cơ học của cơ tứ đầu đùi.
Mặt sau của xương bánh chè được bao phủ bởi một lớp sụn rất dày. Một gờ
xương dọc chia mặt sau xương bánh chè thành các mặt trong và ngoài, và mỗi
mặt có thể được chia thành mặt khớp nhỏ trên, giữa và dưới. Có một mặt thứ
bảy, được gọi là mặt lẻ (odd facet), ở mặt trong cùng của xương bánh chè.
Trong động tác gấp duỗi bình thường, thường có năm mặt khớp nhỏ này tiếp
xúc với xương đùi. Xương bánh chè kết nối với lồi củ chày qua gân bánh chè rất
chắc. Nó được nối với xương đùi và xương chày bởi các dây chằng bánh chè đùi
và bánh chè chày mà thật ra là sự dày lên của mạc cơ duỗi bao quanh khớp..


Hình: Xương bánh chè tăng thuận lợi cơ học của cơ tứ đầu đùi. Các mặt khớp
nhỏ mặt sau xương bánh chè
•

Góc Q: góc giữa một dường từ gai chậu trước trên của xương cánh chậu

đến giữa xương bánh chè và một đường từ giữa xương bánh chề đến lồi
củ chày. Góc Q tốt nhất cho hoạt động của cơ tứ đầu đùi là khoảng 10°
vẹo ngoài. Góc Q bình thường ở nam là 10° đến 14° , nữ từ 15° đến 17°.

Góc Q tạo lực ép vẹo ngoài lên gối, và nếu quá lớn có thể gây các vấn đề bánh
chè đùi. Góc Q > 17° được xem là quá mức và được gọi là gối vẹo ngoài (genu
valgum) hay chân chữ X. Góc Q rất nhỏ gọi là gối vẹo trong, chân hình chữ O.


Hình: Góc Q
1.3. Khớp chày mác trên
Là một khớp nhỏ, giữa đầu xương mác và mặt sau dưới ngoài của mâm chày.
Là khớp trượt di chuyển trước sau, trên –dưới và xoay theo sự xoay của xương
chày và bàn chân (132). Xương mác xoay ngoài và di chuyển lên trên, ra ngoài
khi bàn chân gập mu và nhận khoảng 16% lực tải tĩnh tác động lên chân.
Các chức năng chính của khớp chày mác trên là phân tán lực xoắn vặn do các
vận động của bàn chân và giảm gập góc xương chày ra ngoài. Khớp chày mác
và xương mác hấp thụ và kiểm soát lực căng hơn là lực ép lên chi dưới. Phần
giữa của xương mác có khả năng chịu được các lực căng nhiều hơn bất kỳ phần
nào khác của khung xương.
2. Các đặc điểm Vận động
Tầm vận động bình thường ở khớp gối là gấp 130° đến 145° và quá duỗi 1° đến
2°. Ở tư thế gối gập 90°, xoay trong xương chày đạt 6° đến 30° và xoay ngoài
xấp xỉ 45°. Tầm vận động dạng và khép nhỏ khoảng 5° .
Chức năng của gối phức tạp bởi vì khớp không đối xứng của các mặt khớp
trong và ngoài và cơ chế của xương bánh chè ở trước.
•

Khi gấp được bắt đầu ở tư thế chuỗi đóng (chịu trọng lượng), xương đùi
lăn ra sau trên xương chày và xoay ngoài và dạng so với xương chày.

Trong một vận động chuỗi mở như đá bóng, gấp bắt đầu với vận động
của xương chày lên xương đùi, làm cho xương chày di chuyển ra trước,
xoay trong và khép. Ngược lại trong động tác duỗi đùi chuỗi đóng, xương


đùi lăn ra trước, xoay trong, và khép và xương chày lăn ra sau, xoay
ngoài và dạng với hoạt động chuỗi mở. (Vào cuối tầm vận động thường
có vận động trượt lên nhau của hai đầu xương).
•

Xoay ở gối được tạo ra một phần bởi vận động nhiều hơn của lồi cầu
ngoài lên xương chày qua quãng đường gần như gấp hai lần. Xoay chỉ có
thể xảy ra với khớp có một phần gập nào đó. Do đó, ở tư thế duỗi, là tư
thế khóa không có sự xoay. Xoay trong của xương chày cũng xảy ra khi
bàn chân gập mu và sấp. Xoay ngoài xương chày cũng kèm theo gấp lòng
và ngữa bàn chân.

Hình: A. Vận động tại khớp gối gồm gấp, duỗi, xoay trong, xoay ngoài. B. Khi
gối gập, kèm thep vận động xoay trong của xương chày lên xương đùi (không
chịu trọng lượng).Khi duỗi, xương chày xoay ngoài lên xương đùi. C. Cũng có
vận động dịch chuyển của xương đùi lên xương chày. Trong động tác gập,
xương đùi lăn và trượt ra sau.
•

Xoay ở 20° cuối cùng của động tác duỗi được gọi là cơ chế xoay khóa gối
(screw-home mechanism). Cơ chế xoay khóa là điểm mà ở đó các lồi cầu
trong và ngoài bị khóa để tạo nên tư thế khóa của khớp gối duỗi. Cơ chế
khóa di chuyển lồi củ chày ra ngoài và tạo nên một dịch chuyển vào trong
ở gối. Một trong các nguyên nhân giả định của cơ chế khóa là do trong
200 cuối tầm duỗi, xương chày vẫn tiếp tục trượt ra trước ở diện lồi cầu

trong tạo nên sự xoay ra ngoài của xương chày trong chuỗi chuyển động
mở (vì diện lồi cầu trong dài hơn diện lồi cầu ngoài) hoặc là dây chằng
chéo trước bị căng ngay trước khi xoay, và kéo các lồi cầu theo hướng
ngược lại, tạo nên vận động xoay. Một lý do khác là hướng kéo ra ngoài
của cơ tứ dầu khi duỗi gối. Cơ chế khóa gối bị tổn hại khi tổn thương dây


chằng chéo trước bởi vì xương chày di chuyển ra trước (nhiều hơn) trên
xương đùi. Cơ chế này không bị ảnh hưởng đáng kể khi mất dây chằng
dọc sau, chứng tỏ rằng dây chằng dọc trước có vai trò chính.

Hình: Cơ chế xoay khóa gối (screw home mechanism) ở chuyển động chuỗi mở
(duỗi xương chày trên xương đùi) và chuỗi đóng (duỗi xương đùi trên xương
chày)
– Vận động của xương bánh chè:
•

Khi gối gấp xương bánh chè đi xuống với quãng đường khoảng hai lần
chiều dài của nó. Khi gối duỗi, xương bánh chè trở lại vị trí nghỉ ở trên
ngoài xương đùi trên rãnh ròng rọc ở đệm mỡ trên xương bánh chè. ở tư
thế gấp vận động xương bánh chè hạn chế do gia tăng tiếp xúc với xương
đùi.

•

Vận động của xương bánh chè bị ảnh hưởng nhiều nhất bởi mặt khớp và
chiều dài của gân bánh chè và ít bị ảnh hưởng bởi cơ tứ đầu đùi. Trong
20° đầu tiên của gập, xương chày xoay trong và xương bánh chè bị kéo
khỏi vị trí trên ngoài của nó xuống vào trong rãnh, khi đó nó tiếp xúc
bằng mặt khớp trong. Sự vững được tạo bởi lồi cầu ngoài là quan trọng

nhất bởi vì hầu hết bán trật và trật xương bánh chè xảy ra ở tầm vận động
ban đầu này.

•

Xương bánh chè đi dọc theo rãnh cho đến 90° gập, vào lúc này tiếp xúc là
ở các mặt khớp trên của xương bánh chè (Fig. 6-25). Lúc đó, xương bánh
chè một lần nữa di chuyển ra ngoài trên lồi cầu. Nếu gập tiếp tục đến


135° , tiếp xúc của xương bánh chè là mặt khớp lẻ (odd facet). Ở động tác
gập, các vận động thẳng và dịch chuyển của xương bánh chè là ra sau và
xuống dưới, tuy nhiên xương bánh chè cũng có một ít vận động góc ảnh
hưởng đến vị trí của nó. Trong khi gấp gối, xương bánh chè cũng gấp,
dạng và xoay ngoài và ngược lại khi duỗi (duỗi, khép, xoay trong).

Hình: Di chuyển của xương bánh chè và diện tiếp xúc khi gập gối.
3. Các hoạt động cơ
•

Duỗi gối: cơ tứ đầu đùi (gồm cơ thẳng đùi và rộng giữa ở phần giữa, cơ
rộng ngoài ở bên ngoài và rộng trong ở bên trong) là một trong những
nhóm cơ mạnh nhất của cơ thể, có thể mạnh hơn cơ gập gối đến ba lần.
Cơ lớn nhất và dài nhất của cơ tứ đầu đùi là cơ thẳng ngoài. Cơ thẳng đùi
thường không đóng góp đáng kể vào lực duỗi gối trừ phi khớp háng ở tư


thế thuận lợi (duỗi háng). Khi đi và chạy, cơ thẳng đùi góp phần vào lực
duỗi ở thời kỳ nhấc ngón khi đùi ở tư thế duỗi. Tương tự, khi đá, hoạt
động của cơ thẳng đùi đạt tối đa trong giai đoạn chuẩn bị khi đùi quá duỗi

ra sau và gối ở tư thế gấp.
•

Gấp gối: nhóm cơ chính hoạt động gấp gối là các cơ hamstring, gồm cơ
nhị đầu đùi ở ngoài và các cơ bán mạc, cơ bán gân ở trong. Đây là các cơ
hai khớp tác động cả lên khớp háng. Chúng cũng là các cơ xoay của khớp
gối vì bám tận ở mặt bên gối (xoay ngoài với cơ nhị đầu đùi, xoay trong
với cơ bán gân và bán mạc). Với vai trò cơ gấp, các cơ hamstring có thể
tạo lực lớn nhất khi gối gấp 90° và giảm đi khi gối duỗi (giảm đến 50% ở
tư thế duỗi tối đa). Hai cơ thuộc nhóm chân ngỗng khác (ngoài cơ bán
gân) là cơ may và cơ thon cũng góp phần vào gấp gối. Cơ khoeo là cơ
gấp gối yếu. Cơ bụng chân cũng góp phần vào gấp gối đặc biệt khi bàn
chân ở tư thế trung tính hoặc gập mu.

•

Xoay trong xương chày được tạo bởi các cơ bên trong: cơ may, cơ thon,
cơ bán gân, cơ bán mạc, và cơ khoeo. Lực xoay trong lớn nhất khi gối
gấp 90° và xoay ngoài. Cơ nhị đầu đùi là cơ xoay ngoài duy nhất. Xoay
trong và xoay ngoài là những vận động cần thiết cho chức năng của khớp
gối.

Hình: Các cơ vận động khớp gối


Hình: Gân ba cơ chân ngỗng (cơ may, cơ thon và cơ bán gân) ở mặt trước
trong dưới gối (pes anserinus)
Vai trò của cơ khoeo: Là một cơ nhỏ ở phía sau gối, cơ khoeo có vai trò bảo vệ
phía sau. Tham gia vào động tác gấp gối không đáng kể, nhưng cơ khoeo là một
cơ quan trọng được xem là cơ “chìa khóa”, mở khóa duỗi gối với tác dụng xoay

trong xương chày (hoặc xoay ngoài xương đùi). Ở tư thế chuỗi đóng (bàn chân
tựa), nó mở khóa bằng xoay ngoài xương đùi so với xương chày, ở tư thế chuỗi
mở (bàn chân hở đất), nó mở khóa bằng xoay trong xương chày/xương đùi.


Hình: Cơ khoeo
* Vận động kết hợp của háng và gối
Nhiều vận động chi dưới đòi hỏi hoạt động phối hợp ở khóp háng và khớp gối,
và càng phức tạp bởi có nhiều cơ hai khớp giữa các khớp này. Sự đồng hoạt
động của các cơ chủ vận và đối vận một khớp và hai khớp cần để tạo nên vận
động với một lực và hướng phù hợp. Sự điều hợp này là cần thiết cho sự chuyển
tiếp không có điểm dừng (cắt ngang) giữa duỗi và gấp. Ví dụ, khi đi, sự đồng
hoạt động của cơ mông lớn (một khớp) và cơ thẳng đùi (duỗi gối) là cần thiết để
tạo lực vừa duỗi đồng thời cả háng và gối. Thêm vào đó, sự đồng hoạt động của
cơ thắt lưng chậu và các cơ hamstring tạo thuận gấp gối bằng cách loại đi vận
động ở khớp háng.
Tư thế của khớp háng thay đổi hiệu quả của các cơ hoạt động lên khớp gối. Ví
dụ góc khớp háng ảnh hưởng lớn lên cánh tay moment của cơ nhị đầu đùi. Tầm
vận động ở gối cũng thay đổi với sự thay đổi tư thế khớp háng. Ví dụ, gối gấp
khoảng 145° khi đùi gấp và 120° khi đùi duỗi thẳng. Sự khác biệt tầm vận động
này là do mối liên hệ chiều dài- sức căng trong nhóm cơ hamstring.
* Sức mạnh các cơ khớp gối
•

Các cơ duỗi khớp gối thường mạnh hơn các cơ gấp suốt tầm vận động.
Lực duỗi gối tối đa đạt được ở góc gấp gối 50° đến 70°.

•

Lực gập mạnh nhất ở 20° đến 30° đầu của gấp từ vị trí duỗi. Lực gấp gối

mạnh hơn nếu háng gập bởi vì liên hệ chiều dài- sức căng của cơ
hamstring được cải thiện. Tỷ lệ sức mạnh co cơ đẳng động giữa cơ
hamstring và cơ tứ đầu thường là 0,5 (các cơ hamstring mạnh bằng một
nửa cơ tứ đầu đùi).

•

Lực xoay trong và xoay ngoài thường lớn nhất với gối gập 90° vì ở tư thế
này tầm vận động xoay là lớn nhất. Lực xoay trong tăng khoảng 50% từ
gấp gối 45° đến gấp gối 90°. Tư thế của khớp háng cũng ảnh hưởng đến
lực xoay trong, lực lớn nhất ở góc gấp háng 120°, góc mà cơ thon và các
cơ hamstring đạt hiệu quả nhất. Lực xoay trong thường lớn hơn lực xoay
ngoài.