Tổn thương tuỷ sống (Spinal cord injury - SCI) là tổn thương đối với các dây thần kinh trong ống tủy sống; phần lớn các trường hợp SCI có nguyên nhân do chấn thương cột sống, do đó gây ảnh hưởng đến khả năng của tủy sống trong việc gửi và nhận tín hiệu từ não đến các hệ của cơ thể điều khiển cảm giác, vận động và chức năng tự trị của cơ thể dưới mức tổn thương.

Tủy sống cùng với não hình thành nên hệ thần kinh trung ương (central nervous system - CNS). Tủy sống điều phối cử động và cảm giác của cơ thể.

Tủy sống bao gồm các nơron và các sợi thần kinh dài được gọi là các sợi trục (axon). Các sợi trục trong tủy sống có nhiệm vụ truyền những tín hiệu từ bộ não xuống (dọc theo các đường nhỏ đi xuống) và truyền lên trên bộ não (dọc theo các đường nhỏ đi lên). Nhiều sợi trục ở trong những đường nhỏ này được bao bọc bởi các màng bọc của một chất tách ly có tên là myelin, làm cho các sợi trục có bề ngoài màu hơi trắng; do đó, ở vùng mà có những sợi trục tập trung được gọi là "chất trắng."

Bản thân các tế bào thần kinh, có các nhánh giống như cây được gọi là các sợi nhánh có nhiệm vụ nhận tín hiệu từ các tế bào thần kinh, tạo nên "chất xám." Chất xám này nằm ở vùng có dạng giống con bướm ở giữa tủy sống.

Giống như não, tủy sống được bao bọc bởi ba màng (màng não): màng mềm, lớp tận trong cùng; màng nhện, lớp giữa mỏng manh; và màng cứng, là lớp ngoài cùng cứng hơn.

Tủy sống được hệ thống thành các đoạn dọc theo chiều dài của cột sống. Các dây thần kinh từ mỗi đoạn tủy sống nối tới những vùng cụ thể của cơ thể. Những đoạn trong cổ, hay vùng cổ, được gọi là C1đến C8, điều khiển những tín hiệu đến cổ, các cánh tay và bàn tay.

Những đoạn ở vùng ngực hoặc phần lưng trên (T1 đến T12) truyền tiếp các tín hiệu tới thân trên và một số phần của các cánh tay. Những đoạn ở vùng thắt lưng hay giữa lưng ngay dưới xương sườn (L1 đến L5) điều khiển các tín hiệu được gửi tới hông và chân.

Cuối cùng, các đoạn ở xương cùng (S1 đến S5) nằm ngay dưới thắt lưng ở phần giữa lưng điều khiển các tín hiệu được gửi tới háng, các ngón chân và một số phần của chân. Những ảnh hưởng của tổn thương tủy sống ở những đoạn khác nhau dọc theo cột sống làm hại lây thống này.

Một vài loại tế bào thực hiện các chức năng của tủy sống. Những nơron vận động có những sợi trục dài điều khiển các cơ xương ở phần cổ, thân trên và các chi. Các nơron cảm giác được gọi là các tế bào hạch rễ lưng tủy sống (dorsal root ganglion) nằm ngay ngoài tủy sống có các sợi trục hình thành các dây thần kinh truyền tiếp thông tin từ cơ thể vào tủy sống. Các nơron trung gian của tủy sống nằm hoàn toàn trong tủy sống có nhiệm vụ giúp tích hợp các thông tin cảm giác và phát ra các tín hiệu đã được phối hợp để điều khiển các cơ.

Tế bào thần kinh đệm, hay các tế bào hỗ trợ, đông hơn các nơron trong não rất nhiều và thực hiện nhiều chức năng cần thiết. Một loại tế bào thần kinh đệm là tế bào thần kinh đệm ít gai (oligodendrocyte), tạo ra các màng bọc myelin có nhiệm vụ cách ly các sợi trục và nâng cao tốc độ và độ tin cậy của quá trình truyền tín hiệu thần kinh. Tế bào thần kinh đệm khác bao quanh tủy sống giống như vành xe và các nan hoa của bánh xe có nhiệm vụ tạo ra các ngăn cho các đường sợi thần kinh đi lên và đi xuống.

Các tế bào hình sao là các tế bào thần kinh đệm có hình dạng giống ngôi sao lớn có nhiệm vụ điều tiết thành phần của các chất lỏng xung quanh các tế bào thần kinh. Một số trong những tế bào này cũng hình thành mô sẹo sau chấn thương. Các tế bào nhỏ hơn được gọi là tiểu thần kinh đệm cũng bị kích hoạt để phản ứng lại chấn thương và giúp dọn dẹp sạch các phế phẩm. Tất cả những tế bào thần kinh đệm này sinh ra các chất giúp nơron sống sót và tác động đến quá trình phát triển của trục sợi. Tuy nhiên, những tế bào này cũng có thể gây trở ngại cho quá trình hồi phục sau chấn thương.

Sau chấn thương, các tế bào thần kinh, hoặc các nơron của hệ thần kinh ngoại biên (peripheral nervous system - PNS), có nhiệm vụ truyền tiếp tín hiệu tới các chi, thân trên và những bộ phận khác của cơ thể đều có khả năng tự lành lại. Tuy nhiên các dây thần kinh bị tổn thương trong hệ thần kinh trung ương CNS không có khả năng tái sinh.

Các tế bào thần kinh của bộ não và tủy sống phản ứng lại chấn thương và tổn thương theo cách khác với phần lớn các tế bào khác của cơ thể, kể cả những tế bào trong hệ thần kinh ngoại biên PNS. Bộ não và tủy sống bị giới hạn trong các khoang xương bảo vệ nhưng việc này lại làm cho chúng dễ bị tổn thương sức ép do tình trạng sưng tấy hoặc chấn thương mạnh. Các tế bào của CNS có một tỷ lệ trao đổi chất cao và phụ thuộc vào lượng glucoza trong máu để sinh năng lượng – những tế bào này cần phải có lượng máu đầy đủ để hoạt động bình thường. Các tế bào CNS đặc biệt dễ bị tổn thương khi lượng máu trong luồng máu bị giảm (thiếu máu cục bộ).

Những đặc điểm duy nhất khác chỉ có ở CNS là "hàng rào máu não" (blood-brain-barrier) và "hàng rào máu tủy sống" (blood-spinal-cord barrier). Những hàng rào này do các tế bào trong các mạch máu ở CNS hình thành nên để bảo vệ các tế bào thần kinh khỏi sự xâm nhập của các chất có khả năng gây hại và các tế bào trong hệ thống miễn dịch. Chấn thương có thể làm hại những rào chắn này đồng thời góp phần làm tổn thương thêm cho bộ não và tủy sống. Hàng rào máu tủy sống cũng ngăn ngừa sự xâm nhập của một số loại thuốc điều trị có khả năng gây hại.

Cuối cùng thì trong bộ não và tủy sống, tế bào thần kinh đệm và ma trận ngoại bào (chất xung quanh tế bào) khác với những tế bào thần kinh đệm và ma trận ngoại bào ở trong cac dây thần kinh ngoại biên. Những sự khác nhau giữa hệ PNS và CNS tạo nên những phản ứng khác nhau đối với tổn thương.

So sánh tổn thương hoàn toàn với tổn thương không hoàn toàn

Sự khác nhau giữa một sự "tổn thương hoàn toàn" và "tổn thương không hoàn toàn" là gì? Những người bị tổn thương không hoàn toàn là những người có một số chức năng cảm giác hoặc vận động không cần đến bị tác động dưới mức tổn thương – tủy sống không bị tổn thương hay phá vỡ hoàn toàn. Ở trường hợp tổn thương hoàn toàn, tổn thương thần kinh làm tắc từng tín hiệu từ não chuyển đến các bộ phận của cơ thể dưới mức tổn thương.

Mặc dù phần lớn mọi người đều hy vọng cơ hội phục hồi chức năng sau tổn thương tủy sống, nhưng thường thì cơ hội phục hồi chức năng cao hơn lại ở những người bị những tổn thương không hoàn toàn.

Trong một cuộc nghiên cứu lớn về tất cả các trường hợp tổn thương tủy sống ở Colorado, theo báo cáo của Bệnh viện Craig thì chỉ một phần bảy người bị liệt hoàn toàn ngay sau tổn thương đã có được một số cử động đáng kể. Nhưng trong số những người vẫn có khả năng cử động ở hai chân ngay sau khi tổn thương thì ba phần tư trong số họ đã có những tiến triển tốt hơn.

Khoảng 2/3 trong tổng số những người bị tổn thương ở cổ mà ngay sau khi tổn thương có thể cảm thấy nhức nơi ghim kẹp ở hai chân thì cuối cũng sẽ phục hồi được cơ đủ khỏe để có thể đi lại được. Trong số những người bị tổn thương ở cổ mà ngay sau khi tổn thương chỉ có thể cảm thấy chạm nhẹ thì có khoảng 1 trong số 8 người có thể đi lại được.

Các cơ bắt đầu khôi phục lại chức năng càng sớm bao nhiêu thì càng nhiều cơ hội bấy nhiêu cho khả năng phục hồi thêm. Nhưng nếu các cơ phục hồi lại muộn hơn - sau khoảng một vài tuần đầu tiên - thì tỷ lệ phục hồi xảy ra ở các cơ cánh tay nhiều hơn các cơ ở chân.

Chỉ cần có một số cải thiện và thêm các cơ phục hồi được chức năng thì cơ hội được phục hồi tốt hơn là có thể xảy ra.

Nếu sự phục hồi không diễn ra càng lâu bao nhiêu thì tỷ lệ phục hồi càng ít hơn bấy nhiêu.

Những con số thống kê

Xấp xỉ 450.000 người ở Hoa Kỳ bị tổn thương tủy sống do chấn thương, với hơn 10.000 trường hợp SCI mới mỗi năm. Trong tổng số những người bị tổn thương tủy sống thì nam giới chiếm khoảng 82 phần trăm và còn lại là nữ giới 18 phần trăm.

Các trường hợp tổn thương tủy sống phần lớn đều có nguyên nhân từ tai nạn phương tiện gắn máy. Những nguyên nhân thường gặp tiếp theo là ngã và hành động bạo lực. Những tổn thương tủy sống liên quan tới thể thao thường gặp ở trẻ em và tuổi vị thành niên, trong khi những tổn thương tủy sống liên quan đến công việc (đặc biệt là từ công trình xây dựng) chủ yếu xảy ra ở người lớn.

Phần lớn những bệnh nhân tổn thương tủy sống là ở độ tuổi vị thành niên hoặc ở lứa tuổi đôi mươi. Trong số đó xấp xỉ có 80% là nam giới. Tỷ lệ tổn thương ở nam giới giảm ở độ tuổi trên 65, lứa tuổi trở thành cơ chế tổn thương tủy sống phổ biến nhất. Hơn một nửa trong tổng số các trường hợp tổn thương tủy sống xảy ra ở vùng cổ, ví dụ như ngay tại cổ. Gần một phần ba trong số các trường hợp xảy ra ở vùng ngực (nơi xương sườn dính vào cột sống). Số còn lại xảy ra ở vùng thắt lưng, ví dụ như ở vùng lưng dưới.

Hiện tại không có phương thức chữa trị nào đối với những tổn thương tủy sống. Tuy nhiên, cuộc nghiên cứu đang được thực hiện để thử các liệu pháp phẫu thuật và thuốc đang tiến triển nhanh chóng. Các phương pháp điều trị bằng thuốc ngăn ngừa diễn tiến của tình trạng tổn thương, phẫu thuật giảm sức ép, cấy tế bào thần kinh, tái tạo thần kinh, và các liệu pháp điều trị thuốc phức tạp đang được kiểm tra như là những phương pháp điều trị để vượt qua những ảnh hưởng của tình trạng tổn thương tủy sống.