Trong sinh hoạt hằng ngày, nhiều người có thói quen cúi gập lưng để nhặt đồ rơi, bê chậu cây hoặc nhấc thùng nước. Khi bị đau lưng, lời khuyên phổ biến nhất thường là phải ngồi xổm, giữ thẳng lưng và dùng lực đầu gối để bảo vệ cột sống.
Tuy nhiên, các phân tích cơ sinh học hiện đại cho thấy ngồi xổm (uốn cong khớp gối - squat) không phải lúc nào cũng tạo ra ít áp lực lên đĩa đệm hơn so với cúi gập lưng (uốn cong cột sống - stoop) [1]. Hiệu quả bảo vệ cột sống thực chất phụ thuộc lớn vào khoảng cách từ vật nặng đến cơ thể, vị trí đặt chân, độ cao của vật và sự phối hợp nhịp nhàng giữa hệ cơ cùng dây chằng [2].
Cơ chế chịu lực của cột sống và đĩa đệm khi bốc vác
Khi nâng vật nặng, cột sống thắt lưng phải chịu các lực cơ học chính gồm lực nén dọc trục (compression force), lực cắt trượt ngang (shear force) và mô-men xoắn uốn (moment) [3]. Đốt sống thắt lưng có khả năng chịu tải rất cao đối với lực nén thuần túy [4]. Tuy nhiên, đĩa đệm gian đốt sống lại đối mặt với nguy cơ tổn thương lớn hơn khi lực nén kết hợp cùng động tác uốn cong hoặc vặn xoắn [4].
Theo mô hình vòm và nguyên lý tải trọng đi theo trục, mô-men uốn và lực cắt lên cột sống được giảm thiểu khi đường truyền lực đi dọc theo tâm của các thân đốt sống để tạo ra lực nén thuần túy [4]. Việc duy trì một độ cong sinh lý tự nhiên ở thắt lưng (lordosis) trong lúc nâng vật được cho là có lợi cho sự ổn định của cột sống [4].
Bên cạnh hình dáng cột sống, sự phân bổ tải trọng giữa các cấu trúc chủ động (nhóm cơ) và cấu trúc thụ động (dây chằng, đĩa đệm) đóng vai trò quyết định [5]. Tư thế ngồi xổm đòi hỏi sự gập khớp gối nhiều hơn và tối ưu cho việc kích hoạt cơ tứ đầu đùi [6]. Ngược lại, tư thế cúi gập lưng đòi hỏi độ gập thân mình lớn nhất, kích hoạt mạnh nhóm cơ gân kheo (mặt sau đùi) và cơ duỗi thắt lưng [6].
Nghiên cứu cơ sinh học nói gì về ngồi xổm và cúi lưng?
Giá trị cơ sinh học giữa nâng vật kiểu ngồi xổm và cúi lưng vẫn là chủ đề có nhiều kết quả trái chiều trong giới khoa học [3]. Một nghiên cứu công bố năm 2007 đã kết hợp đo đạc động học trên người khỏe mạnh với mô hình tính toán để ước tính lực cơ và tải trọng nội tại của cột sống khi nâng hạ vật trong khoảng thời gian mỗi pha khoảng 2 giây [3]. Kết quả chỉ ra rằng mô-men lực, lực cơ, lực từ cấu trúc thụ động cũng như lực nén và lực cắt nội tại đều lớn hơn ở tư thế cúi lưng so với ngồi xổm [3]. Nguyên nhân do góc xoay của lồng ngực, thắt lưng và khung chậu ở tư thế cúi lưng lớn hơn đáng kể, từ đó nghiên cứu này ủng hộ kỹ thuật ngồi xổm để giảm tải cho cột sống [3].
Tuy nhiên, nhiều nghiên cứu khác lại ghi nhận kết quả ngược lại khi xét đến bối cảnh thực tế. Nghiên cứu năm 2004 trên 10 người thực hiện 19 động tác nâng thùng nặng 10,5 kg (không có tay cầm) đã đánh giá ảnh hưởng của vị trí đặt chân và độ cao vật [2]. Khi nâng thùng từ độ cao 0,05 m với hai bàn chân đặt phía sau thùng, kỹ thuật ngồi xổm tạo ra mô-men lực cao hơn 19,9% và lực nén cao hơn 17,0% so với cúi lưng [2]. Khi đặt hai bàn chân ở hai bên thùng, mức chênh lệch giảm xuống còn 12,8% về mô-men lực và 7,4% (không có ý nghĩa thống kê) về lực nén; sự khác biệt này biến mất hoàn toàn khi nâng vật từ độ cao 0,5 m [2]. Tại khớp đốt sống L4/L5, lực cắt khá nhỏ (dưới 300 N), nhưng tại khớp L5/S1 lực cắt lại đáng kể (1100 - 1400 N) và không bị ảnh hưởng bởi kỹ thuật nâng [2].
Một phân tích toàn diện năm 2021 sử dụng mô hình cơ xương khớp toàn thân cũng cho thấy kỹ thuật cúi lưng tạo ra tổng tải trọng và lực nén nhỏ hơn so với ngồi xổm [7]. Trong nghiên cứu này, lực nén lớn hơn gấp 43 lần so với lực cắt [7]. Dù vậy, tư thế cúi lưng nhìn chung làm tăng lực cắt trước-sau (AP shear load) từ 100% (tại L3/L4) đến 800% (tại T12/L1) ở các đốt sống phía trên L4/L5, ngoại trừ đoạn L5/S1 có lực cắt nhỏ nhất (đạt khoảng 2,5 lần trọng lượng cơ thể ở mọi kiểu nâng) [7].
Tương tự, phân tích năm 2022 với tạ ấm xác nhận động tác ngồi xổm tự do tạo ra lực nén lên đĩa đệm L4/L5 cao hơn so với cúi lưng [1]. Lý do vì điều kiện hình học đặt tạ phía trước bàn chân khiến tư thế ngồi xổm tạo ra cánh tay đòn (khoảng cách ngang từ khung chậu đến tạ) dài hơn so với cúi lưng [1]. Ngoài ra, các động tác nâng bất đối xứng (vặn người) kéo dài thời gian chịu lực, làm tăng tải trọng tích lũy lên cột sống [1].
Đáng chú ý nhất là nghiên cứu đo lực trực tiếp bên trong cơ thể (in vivo) năm 2016 trên 4 bệnh nhân (3 người gắn thiết bị đo tại đốt sống L1, 1 người tại L3) qua 17 phiên đo với 104 lần nâng [8]. Dù góc gập gối (cúi lưng 10 độ, ngồi xổm 45 độ) và độ nghiêng thân mình (cúi lưng 52 độ, ngồi xổm 39 độ) khác biệt rõ rệt, lực tổng hợp đo được trên cột sống giữa hai tư thế chỉ chênh lệch rất nhỏ là 4% [8]. Khi nâng vật ở bên hông bằng một tay (26 lần), lực tác động lên đốt sống nhân tạo giảm trung bình 14% so với nâng vật ở phía trước cơ thể [8].
Tư thế cong cột sống ảnh hưởng thế nào đến đĩa đệm?
Không chỉ chuyện gập gối hay gập hông, độ cong của chính đoạn cột sống thắt lưng trong lúc nâng cũng quyết định cách phân bổ lực. Nghiên cứu năm 2020 đã kết hợp dữ liệu thực nghiệm và mô hình phần tử hữu hạn để so sánh ba tư thế thắt lưng khi gập người: ưỡn cong (lordotic), gù (kyphotic) và tự do (free - nằm giữa hai thái cực trên) [5].
Kết quả cho thấy tư thế giữ thắt lưng ưỡn cong, khi so với tư thế gù, làm tăng rõ rệt hoạt động của nhóm cơ lưng tổng thể (khoảng 14 - 19%), tăng lực nén từng đoạn (khoảng 7,5 - 46,1%), tăng lực cắt (khoảng 5,4 - 47,5%) và tăng lực tác động lên khớp mấu bên L5-S1 lên tới 80 N [5]. Tại tầng L5-S1, tư thế ưỡn cong giúp giảm đáng kể mô-men lực do các cấu trúc thụ động phải gánh (khoảng 14 - 27%), giảm không đáng kể độ biến dạng sợi vòng đĩa đệm tối đa (khoảng 0,4 - 4,7%) nhưng làm tăng nhẹ áp lực nội đĩa đệm (khoảng 1,8 - 3,4%) [5].
Bên cạnh đó, hình dáng cột sống tự nhiên của mỗi cá nhân cũng ảnh hưởng đến thói quen nâng vật [4]. Nghiên cứu năm 2018 chỉ ra những người có cột sống thẳng hơn (hypolordotic) thường vô thức chọn tư thế ngồi xổm để tránh gập thắt lưng và duy trì độ cong sẵn có nhằm giảm tải cho cột sống [4]. Ngược lại, người có cột sống cong nhiều hơn (hyperlordotic) có xu hướng thiên về tư thế cúi lưng [4].
Những hiểu lầm thường gặp khi bốc vác
Hiểu lầm lớn nhất là tin rằng chỉ cần ngồi xổm gập gối thì đĩa đệm sẽ hoàn toàn an toàn. Thực tế, ngay cả khi người nâng cố gắng giữ cột sống ở "tư thế trung lập", đoạn thắt lưng vẫn diễn ra một độ gập đáng kể, khiến hình dáng cột sống thực tế giữa kiểu ngồi xổm và cúi lưng có rất ít sự khác biệt [6].
Hiểu lầm thứ hai là cố gắng ưỡn căng lưng quá mức khi nhấc đồ. Việc gồng giữ thắt lưng ưỡn quá mức làm tăng hoạt động cơ, tăng lực nén và lực cắt lên đốt sống, dễ dẫn đến mỏi cơ khi phải nâng lặp đi lặp lại [5]. Thay vì cứng nhắc ở tư thế cực đoan, tư thế tự do hoặc bán ngồi xổm (semi-squat - kết hợp giữa gập gối và gập hông) giúp cân bằng tải trọng hợp lý hơn giữa cơ bắp và dây chằng [5], [6]. Ngoài ra, những người đang bị đau thắt lưng thường tự nhiên chọn tư thế ngồi xổm vì tư thế này mang lại cảm giác ít căng thẳng hơn cho vùng lưng đang tổn thương [6].
Ai nên thận trọng khi nâng vật nặng?
Các giới hạn chịu lực của cột sống thay đổi rõ rệt theo độ tuổi và giới tính. Theo phân tích năm 2022 dựa trên giá trị tham chiếu Dortmund hiệu chỉnh, ngưỡng giới hạn lực nén cột sống an toàn cho nam giới 28 tuổi là 5400 N [1]. Tuy nhiên, ở phụ nữ trên 40 tuổi và nam giới trên 50 tuổi, giới hạn lực nén an toàn giảm xuống chỉ còn 3100 N [1]. Do đó, nhóm phụ nữ trên 40 tuổi và nam giới trên 50 tuổi được khuyến cáo không nên thực hiện các động tác ngồi xổm tự do với vật nặng 8 kg và 20 kg, động tác cúi lưng với vật 20 kg, cũng như động tác ngồi xổm bất đối xứng (vặn mình) với vật nặng chỉ 4 kg [1].
Người trẻ tuổi cũng không nên chủ quan. Nghiên cứu năm 2021 lưu ý cột sống của những người dưới 30 tuổi có thể đặc biệt nhạy cảm với lực cắt trượt ngang do đĩa đệm ở độ tuổi này có độ đàn hồi cao hơn [7]. Những người có bệnh lý nền về cột sống, thoát vị đĩa đệm hoặc đang dùng thuốc điều trị đau xương khớp cần tham khảo ý kiến bác sĩ chuyên khoa hoặc chuyên gia vật lý trị liệu để được hướng dẫn bài tập vận động phù hợp, không tự ý bốc vác nặng.
Cách áp dụng thực tế để bảo vệ cột sống
Yếu tố quan trọng bậc nhất để giảm tải cho đĩa đệm là rút ngắn khoảng cách ngang (cánh tay đòn) từ vật nặng đến cột sống thắt lưng [1], [8]. Khi nâng đồ, hãy bước tới đặt hai bàn chân ở hai bên vật nặng thay vì đứng lùi phía sau vật [1], [2]. Nếu chọn tư thế ngồi xổm, việc xoay nhẹ hai đầu gối hướng ra ngoài đồng thời đặt vật nằm giữa hai bàn chân sẽ giúp giảm mô-men lực và lực nén lên thắt lưng hiệu quả hơn so với ngồi xổm khép gối phía sau vật [1], [2].
Về tư thế thân mình, hãy áp dụng kỹ thuật bán ngồi xổm (semi-squat) và giữ thắt lưng ở tư thế tự nhiên, thoải mái, không gù gập tối đa cũng không ưỡn gồng quá mức [5], [6]. Khi nhấc các vật nhỏ bằng một tay ở tư thế ngồi xổm, bạn có thể dùng bàn tay còn lại chống lên đùi để hỗ trợ giảm lực và mô-men xoắn lên cột sống [4]. Nếu vật có thể xách gọn bằng một tay, việc đặt vật ở ngay bên hông để nâng lên sẽ tạo ít lực lên cột sống hơn so với cúi nhấc ở phía trước mặt [8].
Ngoài ra, hãy tận dụng độ cao: kê vật lên bệ cao khoảng 0,5 m trước khi bốc vác giúp giảm đáng kể áp lực so với nhấc trực tiếp từ sát mặt đất (0,05 m) [2]. Tuyệt đối tránh vừa nâng vật nặng vừa xoay vặn người để không làm tăng lực cắt và tải trọng tích lũy lên đĩa đệm [1], [4].
Bảo vệ đĩa đệm khi bê vác không nằm ở việc máy móc bắt cơ thể ngồi xổm trong mọi hoàn cảnh, mà ở việc đưa vật lại sát trọng tâm cơ thể và phối hợp nhịp nhàng giữa khớp gối với khớp hông [2], [6], [8]. Lắng nghe cơ thể, tôn trọng giới hạn trọng lượng theo tuổi tác và duy trì thói quen vận động đúng cơ sinh học sẽ giúp cột sống luôn vững chãi và dẻo dai [1], [5].
