Chấn thương trong thể thao

PHẦN 7: QUÁ TẢI VÀ CƠ CHẾ TỔN THƯƠNG TRONG THỂ THAO

Tải đè nặng lên cơ thể của vận động viên có thể định nghĩa như toàn bộ các lực và momen tác động lên cơ thể đó. Tải đè nặng trên cấu trúc đặc biệt của cơ thể vận động viên có thể được định nghĩa như toàn bộ lực và momen tác động lên cấu trúc đặc biệt đó (Nigg và Bobbert, 1990). Tải tác động lên các cấu trúc đặc biệt của cơ thể vận động viên trong thời gian hoạt động thể thao là một sự kích thích khả dĩ để duy trì và/hoặc tăng sức mạnh của các vật liệu sinh học như dây chằng, gân, cơ, xương và sụn khớp. Tuy nhiên, nếu quá, tải có thể là lý do để hủy hoại ít hay nhiều đối với các cấu trúc giải phẫu. Nhiều nghiên cứu cho thấy có sự quá tải trong nhiều hoạt động thể thao. Theo báo cáo, từ 27 đến 70% vận động viên chạy hay đi bộ bị tổn thương trong giai đoạn 1 năm (Clement và CS, 1981; Brody, 1982; Jacobs và Berson, 1986; Warren và Jones, 1987; Bahlsen, 1988; Marti và CS, 1988) và từ 21-52% vận động viên tenis bị tổn thương trong mỗi mùa (Biener và Caluori, 1977; Nigg và Denoth, 1980). Thêm vào đó, các tổn thương có liên quan tới các hoạt động thể dục nhịp điệu cũng đã được báo cáo ở 76% các giáo viên và 43% người tham gia (Francis và CS, 1985; Richie và CS, 1985). Những con số này cho thấy có vấn đề và các bước đi cần có làm giảm tần suất những tổn thương trong thể thao.

Có nhiều vấn đề đáng chú ý trong việc phân tích những tổn thương trong thể thao trong đó có cấu trúc cơ thể bị hủy hoại (James và CS, 1978; Clement và CS, 1981), các kiểu hủy hoại đối với cấu trúc cơ thể (Bienet và Caluori, 1977), ngoại lực tác động lên cơ thể vận động viên trong thời gian hoạt động có thể dẫn đến tổn thương (Cavanagh và Lafortune, 1980; Frederick và CS, 1981), các nội lực tác động hoặc strees tác động cấu trúc giải phẫu trước và có thể trong thời gian tổn thương (Zernicke và CS, 1977; Zernicke, 1981; Renstrom và CS, 1988; Morlock và Nigg, 1991), các yếu tố ảnh hưởng tới nội lực hay ngoại lực hay ngoại lực và stress (Clarke và CS, 1983; Snel và CS, 1983; Nigg và CS, 1987; Stacoff và CS, 1988), tính chất của vật liệu của cơ cấu hủy hoại và các giới hạn nguy hiểm (Yamada, 1970; Noyes và Grood, 1976; Shrive và CS, 1988; Stuessi và Faeh, 1988), các yếu tố ảnh hưởng tới tính chất của vật liệu và giới hạn nguy hiểm (Tipton và CS, 1970, Amiel và CS, 1982; Woo và CS, 1984) và các vấn đề khác. Tuy nhiên, một trong những mục tiêu nghiên cứu liên quan đến tổn thương trong thể thao là phải làm sao giảm được tần suất những tổn thương.

Mục đích của chương này là liệt kê các yếu tố ảnh hưởng đến tần suất xảy ra tổn thương trong thể thao và bàn luận về chiến lược có thể làm giảm các lực tác động lên cơ thể vận động viên trong quá trình hoạt động thể thao. Sau đó tập trung vào bàn luận về các yếu tố cơ học có trách nhiệm về những tổn thương trong thể thao.

• Các yếu tố có thể 

• Sức bền của các vật liệu sinh học

• Các lực và các cấu trúc giải phẫu  

• Các chiến lược được lựa chọn

• Kết luận

SỨC BỀN CỦA CÁC VẬT LIỆU SINH HỌC

Những phần sau đây tóm tắt kiến thức cơ bản thích hợp để hiểu tính chất vật liệu của cấu trúc cơ thể có thể bị ảnh hưởng ra sao. Tính chất cơ học của vật liệu như thép hay gỗ được xác định theo những quy trình được xác định rất rõ. Những phác đồ tương tự được tuân theo khi xác định tính chất cơ học của vật liệu sinh học. Tính chất cơ học của vật liệu vô cơ không biến đổi chừng nào mà sức tải tác động vào vẫn duy trì trong giới hạn đàn hồi của vật liệu ấy. Tuy nhiên, tính chất cơ học của mô tế bào sống (vật liệu sinh học) thay đổi như một chức năng của tải tác dụng. Mỗi tác dụng của tải đều là nguyên nhân làm cho vật liệu sinh học tăng hay giảm sức bền cơ học của nó. Kết quả là các tính chất cơ học của vật liệu sinh học phụ thuộc vào bài tập, sự bất động, sự căng thẳng, dinh dưỡng, tuổi tác và các yếu tố khác (Hình 9.2). Những tác dụng chọn lọc của bài tập đối với xương sụn, dây chằng, gân và cơ bắp được tóm tắt trong đoạn tiếp đây.

Bảng 9.1. Kết quả thực nghiệm được chọn lọc đối với đỉnh lực tác động bên ngoài thẳng đứng (F) trong đi bộ và chạy. Các số sao (*) được tính với khối lượng trung bình của cơ thể 70kg.

Xương

Các chức năng cấu trúc của xương bao gồm: i) nâng đỡ cơ thể chống lại trọng lực; ii) hoạt động như một hệ thống đòn bẩy, để truyền lực cho cơ và lực bên ngoài; và iii) tác động bảo vệ cho các cơ quan sống bên trong. Thêm vào đó, xương có chức năng trao đổi chất (ví dụ: làm kho dự trữ calci). Hơn 100 năm trước, Roux (1881) kết hợp sự thay đổi ở cấu trúc mô với sự thay đổi của áp lực trên mô. Wolff (1892) là người đầu tiên nói tóm tắt các định luật vật lý là yếu tố chính ảnh hưởng đến sự trưởng thành của xương.

  Hình 9.2. Các yếu tố ảnh hưởng tới độ bền chắc của vật liệu sinh học

Sức khỏe của xương được nghiên cứu gần đây bằng cách định lượng mật độ khoáng chất trong xương và/hoặc khối lượng xương, qui cho sự thay đổi này có liên quan đến độ vững mạnh của xương. Sự khác biệt có ý nghĩa về hàm lượng chất khoáng trong xương được tìm thấy giữa các vận động viên chạy đường dài (việt dã) và các nhóm đối chứng theo tuổi ở nhà và vận động viên đấu theo hạng cân (Dalin và Olsson, 1974). Tuy nhiên, không có sự khác nhau về thành phần chất khoáng trong xương đã được thấy ở những người ở nhà sau 3 tháng theo chương trình hoạt động và những đối chứng của họ. Mật độ chất khoáng trong xương và calci toàn phần trong cơ thể được so sánh với những phụ nữ sau mãn kinh (Aloia và CS, 1978) đã dành một giờ luyện tập, 3 lần trong tuần, trong vòng một năm và một nhóm đối chứng chỉ ở nhà. Không có sự khác biệt gì về hàm lượng chất khoáng trong xương. Tuy nhiên, lượng calci toàn phần trong cơ thể tăng đáng kể trong thời gian thử nghiệm đối với nhóm tham gia chương trình luyện tập và số lượng này giảm cùng tỷ lệ trong nhóm không tham gia luyện tập.

Có nhiều lý thuyết được đưa ra để mô tả sự tái tạo mẫu của xương và sức khỏe của xương. Những kết quả khoa học có giá trị hiện nay không cho phép mô tả sơ sải về sự tái tạo xương. Tuy nhiên, dựa vào tài liệu được công bố, người ta có thể suy luận một cách đơn giản như sau:

1. Các bài tập nhẹ nhàng không ảnh hưởng đến mật độ chất khoáng trong xương trong khi bài tập tăng cường thỉ ảnh hưởng. Tăng cường nhưng không thái quá thì có lợi đối với tình trạng sức khỏe của xương nói chung.

2. Hoạt động thể lực có lợi đối với điều trị loãng xương hay ngăn chặn chứng loãng xương.

3. Các lực tác động hạn chế có lợi đối với điều trị loãng xương hay ngăn chặn chứng loãng xương.

4. Các lực tác động thái quá (lực và tải cao đến đỉnh điểm) liên quan đến sự phát triển viêm xương khớp.

5. Gẫy xương do mỏi mệt có thể liên quan đến sức nén tại chỗ, tính chất yếu kém của vật liệu tạo xương và/hoặc mất kích thích rung từ cơ bắp qua gân lên xương.

Hầu hết các suy đoán chưa được chứng minh và dựa trên sự thừa nhận và/hoặc lòng tin hiện hành.

Sụn

Sụn trong suốt có hai chức năng chính: i) tạo cho khớp sự linh động (hệ số ma sát thấp), và ii) phân bổ sức nén lên các khớp và do đó giảm thiểu sức nén đối với xương dưới sụn. Bài tập có thể ảnh hưởng đến các đặc điểm ma sát của sụn nếu lực tác động không ở trong giới hạn đàn hồi và kết quả hủy hoại ít hay nhiều đến bề mặt của sụn. Các giới hạn đàn hồi của sụn đối với sự chịu tải lặp đi lặp lại, có rỉ dịch và nhiễm dịch kẽ sụn (Mow và Lai, 1980; Kwan và CS, 1984) thì thấp hơn đối với một chu kỳ chịu tải duy nhất (Mow và Rosenwasser, 1987). Sự chịu tải tác động lên sụn được lặp lại được coi như là một cơ chế có nữa hủy hoại sụn khớp. Người ta suy luận rằng những tải tác động (tải ở mức cao trong chỉ một vài phần nghìn giây) lên khớp sụn ức chế sự phân phối lại chất dịch một cách hợp lý bên trong, gây ra những lực tại chỗ cao trong khuôn collagen-proteoglycan, có thể các lực đó là lý do gây hủy hoại.

Quá trình giả định này có thể giải thích sự thay đổi rõ ràng (và những tổn thương) ở sụn khớp như một kết quả của sự chịu tải khác nhau của khớp  được Radin và CS, 1984 phát hiện ra. Hơn thế, người ta cho rằng việc tăng tải có thể liên quan với sự phát triển của xương khớp (Radin và CS, 1991). Thực nghiệm trên súc vật (Tammi và CS, 1983) cho thấy rằng bài tập có thể có những tác dụng dương tính lên các sụn khi vận động hợp lý. Súc vật được làm bất động, chạy và tăng chịu sức nặng trong vòng 24-27 ngày. Sự chạy làm tăng hàm lượng proteoglycan. Tỷ lệ keratin đối với sunphate chrondroitin cao nhất ở điểm chịu tải tối đa. Người ta kết luận rằng chính sự chịu đựng sức nặng chứ không phải sự vận động giản đơn của khớp qui định bước đầu các tính chất của khuôn sụn. Sụn khớp tác động trở lại với tải (bài tập) ngắn hạn hay dài hạn. Sụn khớp tăng về độ dày trong khoảng 10-15% sau 10 phút chạy (Ingelmark và Ekholm, 1948), kết quả được cho là liên quan tới sự tăng trao đổi của dịch. Trong thời gian dài, những ảnh hưởng được minh họa do thực tế là sụn khớp dày đối với động vật được huấn luyện hơn ở động vật không được huấn luyện (Holmdahl và Ingelmark, 1948). Sự tăng độ dày thường đi kèm với tăng tính co giãn.

Dựa trên các công bố khoa học có giá trị hiện có người ta có thể suy luận hoặc đơn giản là:

1. Sự chịu tải đối với sụn có lợi cho việc vận chuyển chất dinh dưỡng vào sụn.

2. Độ dày sụn chịu ảnh hưởng sự chịu tải và/hoặc bài tập.

3. Lực tác động lặp đi lặp lại có liên quan tới sự hủy hoại sụn.

Suy luận rằng lực tác động lặp đi lặp lại có liên quan tới sự hủy hoại sụn dường như có thể tin được. Tuy nhiên, chỉ có một bằng chứng hạn chế qua thực nghiệm ở động vật và không có bằng chứng ở người để ủng hộ cách suy đoán này.

Dây chằng

Chức năng chính của dây chằng gồm: i) hướng dẫn động tác của hai xương gần kề; và ii) hạn chế phạm vi cử động. Thêm vào đó dây chằng và bao được thừa nhận là để cung cấp các phản hồi cảm giác về vị trí của khớp (Brand, 1986). Stress cơ học đối với dây chằng tăng sức mạnh ở chỗ nối giữa dây chằng và xương, và sức mạnh của dây chằng được sửa chữa lại (Tipton và CS, 1975). Bài tập, một mặt làm tăng độ cứng, độ mạnh tối đa và năng lượng đủ làm hỏng dây chằng (Noyes và CS, 1984). Mặt khác, sự kéo căng làm tăng độ dài dây chằng. Thêm vào đó, dây chằng được tập luyện cho thấy tăng khối lượng ít nhiều do tăng sinh bó sợi. Các tổn thương tới dây chằng có liên quan tới việc cử động quá mức trong các khớp. Các tổn thương dây chằng liên quan tới mức độ chịu tải. Dây chằng chịu mức mang tải chậm cho thấy các vết đứt chỗ nối giữa xươg và dây chằng. Nếu chịu lực với mức tải cao thì hay xảy ra rách chất đệm giữa.

Kiến thức này có thể được tóm tắt bằng cách đơn giản như sau:

1. Sự chịu tải do tập luyện (trong chừng mực không quá mức) có lợi cho sức mạnh của dây chằng.

2. Tính chất cơ học của dây chằng chịu ảnh hưởng tiền sử chịu tải.

3. Sự chịu tải quá mức của dây chằng thường liên quan tới cử động quá mức của khớp.

4. Sự hư hỏng dây chằng phụ thuộc vào mức độ tải của lực tác động lên nó.

Gân

Chức năng chính của gân bao gồm: i) chuyển lực tác động từ cơ vào xương; và ii) tích trữ năng lượng khi cơ thể vận động, đặc biệt trong lúc di chuyển. Bài tập có hiệu quả đối với gân, giống như hiệu quả đã miêu tả đối với dây chằng. Tác động âm tính có thể có đối với gân, tuy nhiên không chỉ có liên quan tới cử động quá mức của khớp như trong trường hợp đối với đứt dây chằng, mà còn tới sự sản sinh ra lực trong cơ bắp. Đứt gân thường xuất hiện lúc cơ bị kéo giãn quá. Thêm vào đó, mối liên quan của miền giao chéo của gân và miền giao chéo có tính sinh lý của cơ (lực cơ) có ý nghĩa quan trọng trong việc gây ra tổn thương gân.

Có thể tóm tắt một cách ngắn gọn những hiểu biết hiện nay như sau:

1. Sự chịu tải do luyện tập (trong chừng mực không quá mức) có lợi cho sức mạnh của gân.

2. Tính chất cơ học của gân bị ảnh hưởng do tiền sử chịu tải.

3. Sự mang tải thái quá với gân liên quan tới việc vận động quá mức của khớp, lực cơ tối đa và/hoặc quan hệ của miền giao chéo gân và cơ.

Cơ

Chức năng đầu tiên của cơ là sản sinh ra lực. Cơ đáp ứng các bài tập bằng việc tăng miền giao chéo sinh lý và sự tăng bổ sung liên quan đến độ mạnh tối đa. Việc tăng độ mạnh liên quan tới việc tăng khối lượng cơ, tới mô hình phục hồi và/hoặc sự đổi hướng các sợi cơ. Tổn thương cơ bao gồm chuột rút, đau, vết rách, vết đụng dập, và sự căng/rách. Cơ có thể bị tổn thương do nhiều cơ chế khác nhau với quá trình bệnh lý đặc biệt. Điều đó gợi ý (Stacoff và CS, 1988; Denoth và Stacoff, 1991) rằng các lực lên cơ không chỉ do sự co của cơ mà còn do tăng tốc độ góc ở khớp mắt cá - khớp dưới xương sên, và mức độ mang tải tăng lên tương ứng.

Có