Nghiên cứu ứng dụng xương nhân tạo, máu tủy xương tự thân điều trị khớp giả xương dài chi dưới

Nghiên cứu ứng dụng xương nhân tạo, máu tủy xương tự thân điều trị khớp giả xương dài chi dưới

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ QUỐC PHÒNG

XƯƠNG DÀI CHI DƯỚI

Chuyên ngành: Chấn thương Chỉnh hình và Tạo hình

Mã số: 62.72.01.29

LUẬN ÁN TIẾN SĨ Y HỌC

Hướng dẫn khoa học : 1 PGS.TS ĐÀO XUÂN TÍCH

2 PGS.TS NGÔ VĂN TOÀN

HÀ NỘI- 2014

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các sốliệu, kết quả nghiên cứu nêu trong luận án là khách quan, trung thực và chưatừng được ai công bố trong bất kỳ một công trình nào khác

Nghiên cứu sinh

Vũ Văn Khoa

MỤC LỤC

Trang Lời cam đoan

Chữ viết tắt

Danh mục các bảng

Danh mục các hình

ĐẶT VẤN ĐỀ 13

Chương 1 16

TỔNG QUAN 16

1.1 Mô học của xương

1.1.1 Cấu tạo mô học của xương 16

1.1.2 Quá trình cốt hóa 18

1.2 Sinh lý quá trình liền xương

1.2.1 Liền xương sinh lý: 20

1.2.2 Liền xương sau ghép xương tự thân 24

1.2.3 Liền xương sau ghép xương nhân tạo 25

1.3 Các phương pháp điều trị khớp giả xương dài chi dưới

1.3.1 Điều trị bảo tồn 28

1.3.2 Điều trị khớp giả xương dài chi dưới bằng ghép xương 28

1.3.3 Phương tiện kết xương thường sử dụng trong điều trị khớp giả 31

1.3.4 Phương pháp kết xương phối hợp với ghép xương 33

1.4 Máu tuỷ xương và ứng dụng trong điều trị khớp giả xương dài

1.4.1 Cấu trúc, chức năng và thành phần tế bào của máu tuỷ xương 33

1.4.2 Ứng dụng máu tủy xương điều trị khớp giả xương dài 36

1.5 Xương nhân tạo và ứng dụng trong Chấn thương Chỉnh hình

1.5.1 Các vật liệu sinh học có tính dẫn xương (osteoconduction) 39

1.5.2 Các vật liệu sinh học có tính cảm ứng xương (osteoinduction) 42

1.5.3 Xương nhân tạo MASTERGRAFT [90] 45

1.6 Tình hình ứng dụng ghép hỗn hợp xương nhân tạo và máu tủy

xương tự thân điều trị khớp giả xương dài

Chương 2 52

ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 52

2.1 Nghiên cứu ứng dụng xương nhân tạo, máu tủy xương tự thân điều trị khớp giả xương dài chi dưới

2.1.1 Đối tượng nghiên cứu 52

2.1.2 Phương pháp nghiên cứu 53

Nghiên cứu mô tả tiến cứu, cắt ngang kết hợp với theo dõi dọc; thử nghiệm lâm sàng không ngẫu nhiên, không đối chứng 53

2.2 Mô tả cấu trúc khối can xương sau ghép xương nhân tạo và máu tủy xương tự thân điều trị khớp giả xương dài chi dưới

2.2.1 Đối tượng nghiên cứu 61

2.2.2 Phương pháp Nghiên cứu 62

2.3 Phương pháp thu thập, xử lý số liệu

2.4 Đạo đức nghiên cứu

Chương 3 70

KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 70

3.1 Đặc điểm nhóm đối tượng nghiên cứu

3.1.1 Đặc điểm tổn thương gãy xương ban đầu 70

3.1.2 Các phương pháp điều trị gãy xương ban đầu 71

3.1.3 Đặc điểm ổ KG 72

3.1.4 Tình trạng đau ổ khớp giả và khả năng đi lại của bệnh nhân trước điều trị 73

3.1.5 Tình trạng khuyết xương tại ổ khớp giả (theo chiều dài thân xương) 74

3.2 Phương pháp điều trị

3.3 Kết quả điều trị

3.3.1 Kết quả gần 75

3.3.2 Kết quả xa 75

Chúng tôi đánh giá kết quả xa ở các bệnh nhân dựa theo tiêu chuẩn về thời gian là từ khi xuất viện đến sau mổ ≥ 12 tháng 76

3.4 Cấu trúc mô học các mẫu xương

3.4.1 Cấu trúc vi thể các mẫu xương 83

3.4.2 Cấu trúc siêu vi thể các mẫu xương 86

Chương 4 98

BÀN LUẬN 99

4.1 Đặc điểm nhóm nghiên cứu

4.2 Kết quả điều trị

4.2.1 Kết quả gần 102

4.2.2 Kết quả xa 104

4.3 Thất bại - Biến chứng

4.4 Vai trò của máu tủy xương và tế bào gốc tủy xương

4.5 Vai trò của xương nhân tạo với liền xương ổ khớp giả

4.6 Vai trò của phương tiện kết xương với liền xương ổ khớp giả .

4.7 Cấu trúc mô xương ổ khớp giả sau khi ghép xương nhân tạo và máu tủy xương tự thân

4.8 Kỹ thuật ghép phối hợp xương nhân tạo và máu tủy xương tự thân

4.8.1 Lấy dịch tuỷ xương 129

4.8.2 Kỹ thuật ghép xương nhân tạo và máu tủy xương tự thân 131

4.9 Sự dung nạp và đồng hóa tổ chức xương sau ghép

KẾT LUẬN 136

KIẾN NGHỊ 139

DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng Tên bảng Trang Bảng 3.1 Phân bố vị trí ổ KG (n=43) 70

Bảng 3.2 Phân bố loại gãy xương ban đầu (n=43) 71

Bảng 3.3 Phân bố các phương pháp điều trị gãy xương ban đầu (n=43) 71 Bảng 3.4 Phân bố BN theo thời gian từ khi gãy đến khi điều trị lần này

(n=43) 72

Bảng 3.5 Phương pháp xử trí kỳ đầu ở BN có tiền sử nhiễm khuẩn (n=12) 73

Bảng 3.6 Tình trạng phần mềm tại chi thể (n=43) 73

Bảng 3.7 Tình trạng khuyết xương tại ổ khớp giả (n=43) 74

Bảng 3.8 Phân bố BN theo phương tiện kết hợp xương (n=43) 74

Bảng 3.9 Phân bố BN theo thể tích máu tủy xương ghép (n=43) 74

Bảng 3.10 Phân bố BN theo khối lượng xương nhân tạo ghép (n=43) 75

Bảng 3.11 Liên quan KQ liền xương với KG vô khuẩn và nhiễm khuẩn đã ổn định (n=43) 76

Bảng 3.12 Liên quan kết quả liền xương với loại KG phần mềm tốt, xấu (n=43) 76

Bảng 3.13 Liên quan kết quả liền xương với KG phì đại và xơ teo (n=43) 77

Bảng 3.14 Mối liên quan giữa thời gian liền xương trung bình với vị trí ổ KG (n=40) 77

Bảng 3.15 Mối liên quan giữa thời gian liền xương trung bình và loại KG phì đại hay xơ teo (n=40) 77

Bảng 3.16 Mối liên quan giữa thời gian liền xương trung bình và tiền sử viêm rò (n=40) 79

Bảng 3.17 Mối liên quan giữa thời gian liền xương trung bình và dẫn lưu sau mổ (n=40) 79

Bảng 3.18 Mối liên quan giữa thời gian liền xương trung bình và phương tiện cố định xương (n=40) 79

Bảng 3.19 Mối liên quan giữa thời gian liền xương trung bình và mức độ khuyết xương ổ KG (n=40) 80

Bảng 3.20 Kết quả chung (n=43) 80 Bảng 3.21 Kết quả xét nghiệm máu một số bệnh nhân sau mổ > 14 tháng (n=18) 82 Bảng 3.22 So sánh kích thước ống havers và hệ thống havers của “mẫu can xương” và “ mẫu xương chứng” 85 Bảng 3.23 Số tế bào xương TB trên 1 vi trường của mỗi bệnh

nhân( n=16) 85 Bảng 3.24 So sánh mật độ xương trung bình của mẫu can xương và mẫu xương chứng trên mỗi bệnh nhân 86 Bảng 3.25 So sánh độ dày lá xương sáng và lá xương tối của hai mẫu xương 96 Bảng 3.26 So sánh đường kính ngang sợi collagen của hai mẫu xương 98

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1.1 Can xương mềm 21

Hình 1.2 Can xương cứng 23

Hình 1.3 Quá trình tạo mô mới từ tế bào gốc của tuỷ xương 34

Hình 1.4 Quá trình tái tạo mô xương mới từ tế bào gốc 36

Hình 1.5 Cấu trúc hạt xương nhân tạo MasterGaft 45

Hình 1.6 Quy trình sản xuất xương nhân tạo MasterGraft- granules 46

Hình 1.7 Kích thước lỗ rỗng và lỗ liên kết trong hạt xương MasterGraft 47

Hình 1.8 Ghép xương mastergraf điều trị mất đoạn xương trụ 51

Hình 2.1 Dụng cụ để lấy máu tuỷ xương chậu 54

Hình 2.2 Xương nhân tạo MasterGraft 54

Hình 2.3 Tư thế bệnh nhân và phẫu thuật viên 55

Hình 2.4 Lấy xơ ổ khớp giả và làm thông ống tủy 55

Hình 2.5 Kết hợp xương bằng đinh nội tủy có chốt 56

Hình 2.6 Ghép xương nhân tạo vào ổ khuyết xương sau khi KHX 56

Hình 2.7 Vị trí lấy máu tuỷ xương tại gai chậu trước trên 57

Hình 2.8 Lấy máu tuỷ xương chậu 58

Hình 2.9 Ghép máu tủy xương, tạo cục máu đông vào ổ khớp giả sau khi đã KHX và ghép xương nhân tạo 58

Ảnh 2.10 Lấy mẫu bệnh phẩm nghiên cứu cấu trúc mô học khối can xương sau ghép 62

Hình 2.11 Phần mềm đo, đếm số lượng, kich thước Image Pro- Plus đi kèm kính hiển vi quang học của hãng Nikon nhật bản 64

Hình 2.12 Cách đo kích thước các lá xương và đường kính ngang sợi collagen 68 Hình 3.1 Cấu trúc can xương sau ghép xương nhân tạo và tủy xương tự thân đạt liền xương trên lâm sàng và XQ BN M3-VD12-17495 A, B: Hình ảnh các lá xương xếp song song nhau trên các lát cắt dọc thân

xương (H&E X 50); C, D: Hệ thống xương havers với các lát cắt ngang qua thân xương (H&E X 100) (1) Hệ havers hoàn chỉnh, (2) Hệ thống havers chưa hoàn thiện 83 Hình 3.2 Hình ảnh tổ chức xương chưa đồng hóa hoàn toàn- HVQH BN M5 VD12 16585-2 (H&E X50) Toàn bộ vi trường lấp đầy bởi tổ chức xương tân tạo, các lá xương chưa phát triển theo hướng nhất định (1): Tổ chức xương nhân tạo ghép vào còn sót lại 84 Hình 3.3 Cấu trúc xương bình thường của bệnh nhân, lấy ngoài ổ khớp giả 84

BN M5 VD16585-1 A: Hình ảnh các lá xương xếp song song nhau với khoảng tủy chứa mỡ khi cắt dọc thân xương (H&E X50);B: Các hệ thống havers của tổ chức xương đặc khi cắt ngang thân xương (H&E X100) 84 Hình 3.4 Cấu trúc của tổ chức can xương tại ổ khớp giả, sau ghép xương nhân tạo và tủy xương đạt liền xương 87 1- Các hệ thống havers xen kẽ nhau (BN M10-HVĐT.Q x 350); 2- Hệ thống havers hoàn chỉnh: a lòng ống havers, b các lá xương đồng tâm xếp quanh ống havers (BN M10-HVĐT.Q x 1000); 3,4: Hệ thống xương havers đang hoàn thiện cấu trúc – xương lưới (BN M4-HVĐT.Q x 150) .87 Hình 3.5 Các ổ tế bào xương tìm thấy trong tổ chức xương tại ổ khớp giả sau khi ghép đã liền xương trên lâm sàng và XQ 88

BN M2, mẫu 2b 1- Các ổ tế bào xương bên cạnh hệ thống havers: a.ổ TB xương, b hệ xương havers (HVĐT.Q X 3500); 2- Hình ảnh ổ tế bào

xương với các vi quản xương: a.các vi quản xương (HVĐT.Q X 10.000)88

Hình 3.6 Cấu trúc sợi collagen của tổ chức can xương 89

A: Các bó sợi collagen xếp song song nhau trên cấu trúc bề mặt xương- BN M3, mẫu 3b (HVĐT.Q X 1500); B: Cac bó sợi collagen và các sợi liên kết giữa các bó- BN M5 (HVĐT.Q X 35.000 lần); C: Các bó sợi collagen xếp song song nhau- BN M13, mẫu 13b (HVĐT.Q X 20.000); D: Các sợi collagen với các vân sáng tối rõ rệt- BN M5 (HVĐT.Q X 35.000) 89

Hình 3.7 Hình ảnh mạch máu tân tạo xâm nhập vào mô xương 89

A- BN M15 (HVĐT.Q X 750), B- BN M15 (HVĐT.Q X 500): 1 Các mạch máu tân tạo trên bề mặt xương, 2 Các ổ tế bào xương 89

Hình 3.8 Mô xương chưa đồng hóa hoàn toàn của một bệnh nhân sau khi ghép- BN M5 90

A.Vùng ranh giới xương đang đồng hóa, 1: Tổ chức xương đang hình thành, 2:Vùng chưa hình thành cấu trúc xương (HVĐT.Q X 750); B Toàn bộ vi trường là tổ chức chưa hình thành cấu trúc xương (HVĐT.Q X 1000); C Vùng xương đang đồng hóa, 1: Cấu trúc xương với sợi collagen đan xen nhau, 2: Vùng chưa có cấu trúc collagen (HVĐT.Q X 10.000); D: Vùng chưa có cấu trúc xương, chưa hình thành cấu trúc collagen (HVĐT.Q X 15.000) 90

Hình 3.9 Vùng xương Havers đặc- mẫu xương đã khử hữu cơ 91

A-BN M9 (HVĐT.Q X 200), 1:Hệ thống havers toàn vẹn, 2: Hệ thống havers không toàn vẹn; B-BN M9 (HVĐT.Q X 15.000), 1:Các lá xương sáng, 2:Các lá xương tối 91

Hình 3.10 Vùng xương đã hình thành, mẫu xương đã khử hữu cơ 92

Hình 3.11 Vùng xương đang hình thành 92

Hình 3.12 Vùng phá huỷ xương 93

Hình 3.13 Cấu trúc xương havers đặc và xốp của tổ chức xương tại vị trí ngoài ổ khớp giả 94

Hình 3.14 Các ổ tế bào trong các mẫu xương chứng ngoài ổ khớp giả .94 Hình 3.15 Cấu trúc mô học các mẫu xương chứng ngoài ổ KG đã khử hữu cơ 95 Hình 3.16 Hình ảnh tế bào nằm trong ổ xương của các mẫu xương 96 Hình 3.17 Hình ảnh các bào quan nằm trong bào tương tế bào xương của các mẫu can xương 97 Hình 3.18 Các bó sợi collagen trong các mẫu can xương 98 Hình 4.1 Hình ảnh chi thể trước mổ của BN có viêm rò sau mổ 111 Hinh 4.2 Hình ảnh tổ chức xương mới hình thành phát triển thay thế dần tổ chức xương nhân tạo ghép vào, bệnh phẩm VD11-15245- bệnh án

22 (HVQH x 40) 118 Hình 4.3 Tổ chức xương vùng giáp ranh, trên bề mặt khối xương ghép vào (dày đặc xương mới phát triển xâm lấn dần xương nhân tạo), bệnh phẩm VD11-2288, bệnh án 5 (HVQH x40) 118 Hình 4.4 Tổ chức xương vùng trung tâm khối ghép, các lá xương đang phát triển thưa thớt bên cạnh tổ chức xương mastersgraft ghép vào Bệnh phẩm VD11-2288, bệnh án 5 (HVQH x40) 119 Hình 4.5 Hình ảnh cấu trúc xương tại vị trí ghép xương và mô xương bình thường Bệnh phẩm M3, VD12- 16585 (HVQH x 40) 122 Hình 4.6 Cấu trúc mô xương tại ổ khớp giả sau khi ghép – BN M4, mẫu can xương 123 Hình 4.7 Hình ảnh ổ xương với các tiểu quản xương BN M10, mẫu chứng (HVĐT.Q x 7.500) 124 Hình 4.8 Hình ảnh lâm sàng và cấu trúc mô xương tại ổ khớp giả của bệnh nhân đạt liền xương sau ghép xương nhân tạo và tủy xương tự thân, tuy nhiên còn một số vị trí tổ chức xương chưa đồng hóa hoàn toàn.- BN M2, mẫu can xương 1, 2: Hình ảnh lâm sàng và XQ trước mổ; 3: XQ sau

mổ 20 tháng; A, B: Cấu trúc xương đã đồng hóa, C, D: Vị trí xương chưa đồng hóa, chưa có cấu trúc collagen 128 Hình 4.9 Hình ảnh siêu cấu trúc của tổ chức can xương- HVĐT truyền qua 129

ĐẶT VẤN ĐỀ

Khớp giả xương dài chi dưới là di chứng thường gặp trong điều trị gãyxương Theo các tác giả, tỷ lệ chậm liền, khớp giả chung khi gãy xươngkhoảng 5-10% Theo Amin Chinoy, tỷ lệ khớp giả ở riêng xương dài khoảng2,5% Có nhiều nguyên nhân cơ học và sinh học phối hợp dẫn đến khớp giả:Tình trạng tổn thương ban đầu, tuổi, dinh dưỡng của người bệnh, các phươngpháp điều trị trước đó và kinh nghiệm của thầy thuốc

Điều trị khớp giả xương dài chi dưới cần đạt được hai nguyên tắc cơbản đó là cố định xương vững và kích thích được liền xương Cho đến nay kết

hợp xương bên trong và ghép xương xốp tự thân là phương pháp được sửdụng nhiều nhất Xương xốp tự thân là tiêu chuẩn vàng trong điều trị ghépxương… tuy nhiên bệnh nhân chịu thêm một vết mổ, có thể có biến chứng tạinơi lấy xương: Nhiễm khuẩn, chảy máu, đau, tổn thương mạch máu, thầnkinh, thời gian vô cảm kéo dài; và không đủ chất liệu với các khuyết hổngxương lớn đặc biệt ở trẻ em…Đã có nhiều chất liệu thay thế xương tự thânkhi điều trị khớp giả xương dài, được sử dụng như: Xương đồng loại, xươngdị loại, xương nhân tạo, gần đây là máu tủy xương tự thân và tế bào gốc tủyxương tự thân, mỗi loại đều có ưu nhược điểm và có chỉ định riêng.

Khi ghép hỗn hợp máu tủy xương tự thân và xương nhân tạo sẽ chomột chất liệu ghép có đủ các tính chất của một xương xốp tự thân: Có tínhdẫn xương, có tính cảm ứng xương và có các tế bào gốc tạo xương Nhiềunghiên cứu thực nghiệm cũng như trên lâm sàng về vấn đề này được thựchiện Tiedeman (1995) ghép tuỷ xương và xương khử khoáng cho 48 cakhuyết xương, trong 39 ca theo dõi được, có 30 ca liền xương Siegel Herrick

J (2008) điều trị cho 60 bệnh nhân với các khuyết xương đùi và xương chàybằng ghép hỗn hợp xương nhân tạo (β- TCP) và tủy xương tự thân sau khi đãkết hợp xương bên trong, theo dõi được 51 bệnh nhân, kết quả liền xương47/51 trường hợp Garmavos C (2009) điều trị thành công cho 5 bệnh nhânkhớp giả xương cánh tay bằng đinh nội tủy, ghép hỗn hợp xương nhân tạo vàtủy xương tự thân, thời gian liền xương trung bình 20 tuần

Cấu trúc mô học khối can xương sau ghép đánh giá được mức độ đồnghóa của vật liệu ghép theo thời gian Đã có những báo cáo nói đến cấu trúckhối can xương sau ghép được ghi nhận, chủ yếu thấy trên thực nghiệm.Kamran Kaveh (2010) ghép hỗn hợp phần vỏ xương xốp với dịch tủy xươngchậu cho các khuyết xương quay ở thỏ, sau 8 tuần kiểm tra cấu trúc mô họckhối can, thấy tổ chức xương với các tế bào và bè xương đã xuất hiện ở trungtâm khối ghép D.S Zhou và K.B Zhao (2006) nghiên cứu ghép hỗn hợp

nHAC/PLA (xương nano) và máu tủy xương tự thân cho các khuyết hổngxương quay ở thỏ sau 4 tuần trên các tiêu bản mô học đã thấy tổ chức xươngphát triển, 12 tuần xương liền hoàn toàn

Ở Việt Nam, chưa có nghiên cứu nào ứng dụng ghép xương nhân tạo

và máu tủy xương tự thân, điều trị khớp giả xương dài, cũng như chưa có báocáo nào nghiên cứu cấu trúc khối can xương, sau ghép xương nhân tạo vàmáu tủy xương tự thân vào ổ khớp giả, nhằm đánh giá sự đồng hóa của tổchức sau ghép Xuất phát từ thực tiễn như vậy, chúng tôi tiến hành đề tài:

“Nghiên cứu ứng dụng xương nhân tạo, máu tuỷ xương tự thân điều trị

khớp giả xương dài chi dưới” nhằm hai mục đích:

1 Đánh giá kết quả điều trị khớp giả xương dài chi dưới, bằng kết hợp xương bên trong, ghép xương nhân tạo và máu tủy xương tự thân.

2 Mô tả cấu trúc mô học khối can xương, sau ghép hỗn hợp xương nhân tạo mastergraft và máu tủy xương tự thân điều trị khớp giả xương dài chi dưới đạt liền xương.

Chương 1 TỔNG QUAN

1.1 Mô học của xương

1.1.1 Cấu tạo mô học của xương

Mô xương là loại mô liên kết đặc biệt, có nguồn gốc trung mô Cũnggiống như các mô liên kết khác, mô xương được cấu tạo bởi các tế bào, cácsợi và chất căn bản; nhưng khác ở chỗ các thành phần ngoài tế bào bị Ca hóalàm cho chất căn bản trở nên cứng rắn Trong một miếng xương bao giờ cũngcó một hốc chứa tủy và phía ngoài cùng có màng liên kết gọi là màng xương[7] Theo Iain H.Kalfas (2001) [73], ở cơ thể trưởng thành, xương người chứakhoảng 20% nước, khi xương sấy khô muối vô cơ chiếm 65-70% trọng lượng,chất nền hữu cơ chiếm 30-35%

- Chất căn bản: Nằm xen kẽ giữa các tế bào, gồm 2 thành phần chính,chất nền hữu cơ và muối vô cơ, 95% chất nền hữu cơ là collagen, tạo thànhcác lá xương gắn với nhau, trong các lá xương có những hốc nhỏ chứa tế bàoxương gọi là ổ xương, các ổ xương có các ống nhỏ nối với nhau gọi là vi quảnxương, vi quản xương có các nhánh của bào tương nối với bào tương của tếbào xương lân cận Dưới kính hiển vi quang học, chất căn bản mịn, ưa thuốcnhuộm acid [7]

Muối vô cơ (70% trọng lượng xương khô) gồm muối Ca, K, Mg; chủyếu là muối Ca dưới dạng tinh thể hydroyapatit tricalcic và hydrat- canxi.Ngoài ra còn có muối Na dưới dạng phosphat, cacbonat hay citrat

Những chất hữu cơ (30% trọng lượng xương khô), chủ yếu là phức hợpprotein như glycoprotein gọi là osseomucoid Những osseomucoid là nhữngGAG (Glycosaminoglycan) gồm acid chondroitin sunfuric và acid hyaluronickết hợp với protein

- Thành phần sợi: Chủ yếu là những sợi ossein vùi trong chất căn bản.Bản chất chúng là sợi collagen, những sợi này giống như sợi collagen của môliên kết thông thường, có vân ngang, có chu kỳ lặp đi lặp lại chiều dài bằng68nm, những sợi này nhìn rõ khi xương bị khử muối vôi, chúng có tác dụnglàm giảm các lực cơ học tác động vào xương [7].

- Các tế bào: Có 4 loại tế bào trong xương đang hoạt động là tiền tạocốt bào, tạo cốt bào, tế bào xương và hủy cốt bào [7]

+ Tiền tạo cốt bào: Đó là những tế bào kém biệt hóa, có khả năng phânchia bằng gián phân và sau đó biệt hóa về cấu trúc và chức năng Chúng cónhân hình bầu dục hoặc dài bắt mầu nhạt, bào tương bắt mầu acid kém đôi khihơi ưa base, thường thấy trên mặt xương ở lớp trong màng xương, lớp mặttrong ống Havers Chúng tham gia vào quá trình bồi đắp, sửa chữa, hàn gắncác xương gãy bằng cách gián phân biệt hóa thành các tạo cốt bào

+ Tạo cốt bào: Là những tế bào đa diện hay lăng trụ, dài 20-30µm, cónhánh nối với nhau hoặc nối với những tế bào nằm trong tủy xương, chúngthường xếp thành một hàng trên bề mặt các bè xương đang hình thành Nhântế bào lớn, hình cầu hay bầu dục nằm lệch về phía đối diện với vùng xươngmới đang hình thành, có một đến hai hạt nhân, bào tương ưa base Dưới kínhhiển vi điện tử người ta thấy lưới nội bào và ti thể phát triển Tạo cốt bàotham gia tạo xương bằng cách tạo nền protein và gián tiếp tham gia vào việclắng đọng muối khoáng vào cái nền ấy Trongg quá trình tạo xương mới, một

số tạo cốt bào bị vùi trong chất căn bản do chúng tạo ra và trở thành cốt bào(tế bào xương chính thức), khi quá trình tạo xương mới dừng lại đồng thờilượng phosphatase kiềm giảm, tạo cốt bào chuyển lại thành tiền tạo cốt bào

+ Tế bào xương: Trong tổ chức xương, tế bào xương là những tế bàochính thức và chủ yếu Đó là những tế bào có nhánh dài, thân dài khoảng 20-

30µm, nằm trong các ổ xương, những nhánh của tế bào xương mảnh nằmtrong các tiểu quản xương Dưới kính hiển vi điện tử thấy những nhánh nàyđến tiếp xúc với những nhánh của tế bào xương bên cạnh bởi những liên kếtkhe Tế bào xương không còn khả năng sinh sản, trong bào tương có nhiềuribosom, lưới nội bào, bộ Golgi, những hạt glycogen Tế bào xương có vai tròtích cực trong việc giải phóng Ca vào máu, hormon tuyến giáp trạng có tácđộng kích thích tế bào xương tiêu hủy xương giải phóng Ca.

+ Hủy cốt bào: Là những tế bào lớn đường kính 20-100µm, có nhiềunhân (50-60 nhân), chúng xuất hiện ở những vùng xương đang bị phá hủy, ởtrên mặt xương của những khoảng trống Howship Nhân của chúng thường cóhình cầu, ít chất nhiễm sắc thể, bào tương ưa acid, có nhiều lysosom, nhiềukhông bào lớn chứa mảnh vụn của chất căn bản Chỗ nào xương hay sụn cầnphá hủy thì hủy cốt bào xuất hiện, chúng hủy muối khoáng, tiêu hủy nềnprotein của chất căn bản

1.1.2 Quá trình cốt hóa

Xương được tạo thành từ mô liên kết hoặc từ mô hình sụn Quá trìnhcốt hóa có hai hiện tượng trái ngược nhau là phát triển và phá hủy xương Dođó ở một xương đang hình thành người ta thấy có nơi xương đang được xâydựng thì ở nơi khác đã có sự phá hủy và sửa sang lại Thời kỳ xây dựng vàphát triển xương gọi là giai đoạn cốt hóa nguyên phát, thời kỳ phá hủy sửasang lại gọi là cốt hóa thứ phát Có hai cách cốt hóa, cốt hóa trực tiếp và cốthóa trên mô hình sụn

- Cốt hóa trực tiếp: Xương được tạo ra trực tiếp từ mô liên kết nguyênthủy Sự cốt hóa của xương vòm sọ, xương hàm là cốt hóa trực tiếp

+ Giai đoạn cốt hóa nguyên phát Chủ yếu diễn ra ở thời kỳ bào thai.Đầu tiên xương vòm sọ chỉ là một màng liên kết, từ màng này xuất hiện các

trung tâm cốt hóa và các bè xương, tại các trung tâm cốt hóa những sợicollagen xuất hiện ngày càng nhiều, đẩy những tế bào trung mô ra xa nhau,các tế bào này vẫn có các bào tương nối với nhau Các tế bào này biến thànhtạo cốt bào, chen vào giữa các tế bao, chất căn bản trở lên đặc lại và nhiễmosseomucoid và sợi collagen, được gọi là mô dạng xương Sau đó các sợicollagen trương lên, muối vôi bắt đầu lắng đọng trên bề mặt các sợi, các tạocốt bào biến thành các tế bào xương, mô dạng xương biến thành mô xương.Từ trung tâm cốt hóa các bè xương phát triển lan tỏa ra các hướng, màng liênkết biến thành màng xương và lá xương đầu tiên được hình thành.

Mặt ngoài lá xương đầu tiên, vẫn có mô liên kết dính vào, mô ấy biếnthành màng xương Lớp trong của màng xương tạo ra các lá xương tiếp theochồng lên nhau, làm xương sọ phát triển dày lên Chúng cũng phát triển theochiều rộng ra mọi phía

+ Giai đoạn cốt hóa thứ phát Sau khi trẻ ra đời, lớp giữa của xươngvòm sọ bị phá hủy, những hốc lớn chứa tủy được hình thành Các hốc tủyrộng, được ngăn cách nhau bởi các vách xương, tạo thành xương Havers xốp.Phía ngoài và phía trong của xương xốp Havers vẫn giữ tính chất của xươngđặc gọi là bản trong và bản ngoài xương sọ

- Cốt hóa trên mô hình sụn Là quá trình hình thành xương từ mộtmiếng sụn trong có hình giống như hình của miếng xương tương lai

+ Giai đoạn cốt hóa nguyên phát:

Ở thân mô hình sụn, màng sụn biến thành màng xương, màng xươngtạo ra xương cốt bọc ngoài miêng sụn, trừ hai đầu Các tế bào trương to, mạchmáu tân tạo đi từ màng xương vào sâu trong miếng sụn, phá vỡ các ổ sụn làmtế bào sụn tiêu đi Các mạch máu tiến về hai đầu làm miếng sụn bị phá vỡ dầnbiến thành ống xương cốt mạc Hai đầu bịt kín bởi hai nút sụn, còn cái hốc dài

ở giữa là ống tủy chứa tủy xương Màng xương theo ống tủy dài ra, đắp thêmvào thân xương nhiều lớp xương đồng tâm, trong khi những lá xương cốt mạcnằm trong cùng bị hủy cốt bào ăn mòn, ống tủy ngày càng rộng ra.

Ở đầu mô hình sụn: Sự cốt hóa diễn ra muộn hơn Tại trung tâm khốisụn, những tế bào sụn trương to, mạch máu tiến vào trung tâm khối sụn, chianhánh phá tan các ổ sụn, tạo hốc chứa tủy với nhiều mạch máu

+ Giai đoạn cốt hóa thứ phát Trong giai đoạn này xương được sửasang lại và thay thế bởi xương Havers

Ở thân xương: Những mạch máu từ ống tủy tiến vào thành xương đặc,

các hủy cốt bào đào những đường hầm hình ống dọc, ngang và xiên làm cácđường ống này thông với nhau, gọi là những khoảng trống Howship

Trong khi mạch máu phát triển thì những tạo cốt bào tiếp tục tạo nhữnglá xương đồng tâm đắp vào thành của khoảng trống Howship, làm nhữngkhoảng trống Howship ngày càng hẹp lại tạo thành một ống là ống Havers.Ống Havers cùng những lá xương đồng tâm tạo thành hệ thống havers, trongống Havers có mạch máu và các sợi thần kinh

Ở đầu xương: Xương trong sụn ở đầu xương biến thành xương Havers xốp.

1.2 Sinh lý quá trình liền xương

Khi gãy xương, tại ổ gãy diễn ra một quá trình hình thành khối can đểnối hai đầu xương với nhau, người ta gọi đó là quá trình liền xương Thôngthường, quá trình này diễn ra từng bước theo thời gian và đòi hỏi nhiều yếu tố

và điều kiện cần thiết [4] Khi quá trình liền xương diễn ra không thuận lợi,không đủ các điều kiện cần thiết, liền xương sinh lý bình thường bị phá vỡ, đểlại di chứng hay gặp đó là khớp giả

1.2.1 Liền xương sinh lý:

Về tổ chức học, quá trình liền xương bình thường diễn ra qua 4 giaiđoạn như sau [4],[25],[26],[91]:

- Giai đoạn đầu còn gọi là pha viêm: Kéo dài khoảng 3 tuần Sau khigãy xương, tại ổ gãy xuất hiện phản ứng viêm, đại thực bào tiêu huỷ các tổchức hoại tử và xương vụn rồi hình thành tổ chức hạt Các tế bào nằm trongtuỷ xương, màng xương và tổ chức phần mềm xung quanh ổ gãy dưới sự kíchthích của khối máu tụ trở thành các tế bào biệt hoá tạo xương tham gia vàoquá trình liền xương [119] Các kích thích hóa học tại ổ gãy đã làm khởi độngcác gene biệt hóa khởi phát quá trình liền xương [30].

- Giai đoạn hai là giai đoạn tạo can xương: Kéo dài từ 1 đến 4 tháng,gồm hai giai đoạn:

+ Hình thành can xương mềm: can xương mềm được tạo ra nhờ sự biếnđổi từ tổ chức hạt sang tổ chức canxi hoá tạm thời, về tổ chức học khối canxương mềm gồm các nguyên bào xương, nguyên bào sụn và hệ thống các sợicollgen Các nguyên bào xương và nguyên bào sụn tổng hợp các chất gianbào dạng xương và sụn Can ở giai đoạn này rất mềm và dễ tổn thương

Hình 1.1 Can xương mềm

* Nguồn: theo Meyrueis J.P (2004) [139]

Giai đoạn đầu, các biến đổi về mặt sinh hoá cũng đồng thời diễn ra Tại

ổ gãy xuất hiện các chất trung gian hoá học như histamine, acetylcholine làmgiãn mạch, giảm chất canxi ở hai đầu xương gãy khiến xương bị thưa loãng.Nhiều men photphataza cũng xuất hiện tại ổ gãy có tác dụng cầm giữ chấtcanxi để tạo thành can ở vùng ổ gãy Hai quá trình đồng và dị hoá này diễn rasong song, dần dần quá trình đồng hoá chiếm ưu thế Về phương diện thăngbằng kiềm toan, trong vòng 2 tuần đầu pH toan tính dần trở về bình thườngrồi chuyển sang kiềm tính Nếu ổ gãy được nắn chỉnh và bất động tốt thì pHtại ổ gãy sẽ chuyển sang kiềm tính nhanh hơn, tạo điều kiện cho quá trìnhthành lập can xương Ngược lại, pH toan sẽ gây đau kéo dài và làm chậm quátrình hình thành can

Trên lâm sàng và X quang, tương ứng với giai đoạn viêm và hìnhthành tổ chức hạt, biểu hiện bằng sưng, nóng, đau, giảm dần sau 7-10 ngày,

X quang các đầu xương gãy vẫn sắc cạnh chưa có biến đổi gì Tương ứngvới giai đoạn hình thành can mềm, lâm sàng không còn cử động bất thườngtại ổ gãy, X quang các đầu gãy không còn sắc cạnh, bắt đầu xuất hiện cancầu (can xương độ I), dần dần can xương phát triển tạo thành một cầu cannối liền hai đầu gãy, tuy nhiên khe gãy vẫn còn rõ (can xương độ II).Tương ứng với giai đoạn can xương cứng, lâm sàng sờ thấy rõ khối can,không còn cử động bất thường, không còn đau tại ổ gãy, X quang có hìnhảnh khối can xương to chắc nối liền hai đầu gãy, không còn khe giãn cách(can xương độ III) [4]

Nếu các lực tác động lên ổ gãy lớn, ống sụn bị tổn thương; tổ chứcsụn không biệt hóa tạo xương làm cho ổ gãy tồn tại tổ chức xơ sụn, liềnxương không diễn ra và tiến triển thành khớp giả Chính vì vậy trong giaiđoạn can mềm, cần bất động tốt ổ gãy để tạo sự vôi hoá, hình thành canxương đông đặc

Hình 1.2 Can xương cứng

* Nguồn: theo Meyrueis J.P (2004) [139]

+ Hình thành can xương cứng: can xương mềm tiếp tục phát triển đượccốt hoá rồi tạo thành các bè xương cứng Các chất dạng xương dần dần đượckhoáng hoá trở thành xương chưa trưởng thành là các bè xương được sắp xếpdọc theo các mao mạch Quá trình vôi hoá can mềm xuất hiện đầu tiên ở chỗtiếp giáp giữa các đầu xương gãy, tuần tự từ đầu này sang đầu kia của ổ gãycho đến khi hai đầu xương gãy được nối liền với nhau

- Giai đoạn sửa chữa hình thể can: các ống xương Havers được địnhhướng thay thế can xương cứng, quá trình này kéo dài từ một đến vài năm, trảlại cho xương cấu trúc tổ chức học của nó dọc theo trục dọc của xương Quátrình sửa chữa được thực hiện bởi các BMU (bone modelizing unit) gồm có cáchuỷ cốt bào, tạo cốt bào và diễn ra theo một trình tự được lặp đi lặp lại [4]

- Giai đoạn phục hồi hình thể xương như ban đầu: kéo dài từ một đếnnhiều năm Theo McKibbin B [93], giai đoạn này liên quan đến sự chỉnh sửahình thể chung của xương, giúp cho xương trở lại hình thể ban đầu của nó,ống tuỷ được tái lập, những chỗ lồi lõm trên bề mặt của xương cũng được sửachữa dần dần

Tuy nhiên, vì nhiều nguyên nhân khác nhau liên quan đến quá trìnhhình thành can xương Như đã trình bầy ở trên, những yếu tố chấn thương banđầu, khả năng của cơ thể người bệnh và một phần không nhỏ kinh nghiệm của

thầy thuốc… những điều kiện ảnh hưởng đến quá trình liền xương sinh lý nhưgãy hở phức tạp, mất đoạn xương, nhiễm khuẩn, nắn chỉnh ổ gãy không tốt,kết xương không vững chắc, tình trạng kém dinh dưỡng, chuyển hoá kém,bệnh lý toàn thân hoặc không tuân thủ đúng chỉ định điều trị , quá trình liềnxương bị ảnh hưởng hoặc bị bẻ gãy là nguyên nhân dẫn đến xương chậm liềnhoặc không liền.

1.2.2 Liền xương sau ghép xương tự thân.

Theo y văn ghi nhận, phẫu thuật viên Job van Meekeren người Hà Lan

đã thực hiện ghép xương lần đầu tiên vào năm 1668 [ trích theo 42] Cho đếnnay, ghép xương được ứng dụng rộng rãi trong chấn thương chỉnh hình, vớicác chất liệu xương tự thân, xương đồng loại, xương dị loại, chất liệu sinhtổng hợp thay thế xương ghép, gần đây là máu tủy xương và tế bào gốc tủyxương tự thân; với kỹ thuật ghép tự do kinh điển, ghép có mạch nuôi, tiêmghép qua da

Cuối thế kỷ XIX, hai phẫu thuật viên Barth A (người Đức) và CurtisB.F (người Mỹ) độc lập nhau, cùng đẩy mạnh việc nghiên cứu và ứng dụngghép xương trong lâm sàng Tác giả Barth A mô tả sự hấp thu xương ghép đãbị hoại tử do mất nguồn mạch nuôi và sự hình thành xương mới từ xương cònđang sống xung quanh vào xương ghép Curtis B.F có nhận xét: hệ thống ốngHaver của xương ghép như là những ống dẫn tạo thuận lợi cho mô hạt pháttriển vào Tiếp đó, trên nền mô mới thay thế xương ghép, sự cốt hóa nhanhchóng diễn ra [trích theo 10]

Năm 1914, Gallie W.E nghiên cứu trên thực nghiệm đã nhận xét:những mảnh xương được ghép kinh điển đạt kết quả liền xương phải diễnbiến qua ba giai đoạn tuần tự, nhưng gối nhau, [trích theo 10]:

1 Thành mảnh xương hoại tử vô khuẩn

2 Tân tạo mạch máu vào trong mảnh ghép

3 Xương hoại tử tiêu đi, xương mới hình thành nhờ có sự xâm nhập tếbào xương vào mảnh ghép theo các mạch máu tân tạo

Năm 1914, Phermister D.B đã mô tả sự xâm nhập hình thành xươngmới trực tiếp vào trong xương ghép Các dải bè xương của xương ghép bịhoại tử do mất mạch nuôi, tiếp ngay sau đó là sự lắng đọng xương mới Quátrình này được Phermister gọi là “Thay thế dần dần” (Creeping substitution)[trích theo 10]

Những nhận xét thời bấy giờ của các tác giả đã khái quát diễn biến liềnxương của mảnh xương ghép ở mức độ đại thể Những nghiên cứu gần đây,chuyên sâu về sinh học phân tử, mô học, sinh học, cơ học …trong ghépxương đã mô phỏng được hoạt tính sinh học, cơ chế sinh học sự hòa nhập vàoxương nhận của từng loại mảnh xương ghép

1.2.3 Liền xương sau ghép xương nhân tạo

Xương nhân tạo và các chất sinh học thay thế xương ghép được tổnghợp bằng những công nghệ khác nhau, thành phần khác nhau tùy vào mụcđích và vị trí ghép Tuy nhiên ghép vật liệu sinh học điều trị khớp giả xươngdài được các tác giả sử dụng chủ yếu là các xương tổng hợp như:Hydroxyapatite (HA) tiêu đi sau 6 tháng, β- tricalcium phosphate (β -TCP)tiêu sau 4-6 tuần [46], xương khử khoáng (DBM- Demineralized BoneMatrix),Calcium Sulphate, Protein tạo hình xương (BMP- BoneMorphogenetic Protein)…Một số sản phẩm đơn thuần là chất dẫn xương, tácdụng của chúng là lấp đầy ổ khuyết xương, tạo khung để các tế bào xươngbám vào và nhân lên, một số khác vừa có tác dụng trên vừa có tính cảm ứngxương thu hút các yếu tố thúc đẩy quá trình liền xương diễn ra nhanh hơn.[33], [78], [90]

Quá trình liền xương khi ghép các chất liệu này cũng giống như liềnxương khi ghép xương xốp tự thân, tuy nhiên sẽ không có giai đoạn mảnhghép thành mảnh xương hoại tử vô khuẩn Đầu tiên là sự phát triển của các

mạch máu tân tạo vào trong khối xương nhân tạo trên nền cấu trúc rỗng, sauđó là sự phát triển mô liên kết và các tế bào xương rồi sự khoáng hóa và thaythế dần xương nhân tạo bằng cấu trúc xương tự thân

Tại chỗ ghép xương, hình thành khối máu tụ lấp đầy nền nhận và baobọc quanh các mảnh xương ghép, ngay sau khi đóng vết mổ Phản ứng viêmbắt đầu xuất hiện với tâm điểm là các mảnh xương ghép Giai đoạn viêm tấynày cũng giống như phản ứng tại ổ gẫy xương mới, các tế bào viêm tiết ra cácCytokin kích thích các mầm mao mạch tân tạo phát triển vào xương ghép từnền nhận, như vậy tốc độ phát triển của các mạch tân tạo phụ thuộc một phầnvào mức độ cấp máu, sự phong phú của mạch máu nơi nền xương nhận và sauđó là cấu trúc khối ghép tạo điều kiện cho mạch tân tạo cũng như mô xươngphát triển [50], [124]

Khoảng tuần thứ hai, giai đoạn tân tạo mạch máu có thể đã hoàn thiện

Mô hạt phát triển một cách vượt trội vào trong xương ghép Cả tiền tạo cốt bào

và tiền hủy cốt bào đều thấy rất sớm ở giai đoạn này [47] Số lượng tế bào viêmgiảm dần và hoạt động của hủy cốt bào tăng lên Ở tuần thứ tư, hoạt động tiêuhủy xương và hình thành xương mới đạt đến độ cân bằng trong cơ chế “Thaythế dần dần” Hủy cốt bào tiêu hủy những dải xương ghép và đồng thời tạo cốtbào sinh ra những lưới xương non tựa vào bề mặt các dải xương ghép này.Lưới xương non phát triển mạnh theo các mao mạch tân tạo, khu trú theo kiểukhoanh vùng bao bọc quanh các mẩu nhỏ của mảnh ghép Mảnh xương ghéptiêu hết và hình thành đầy đủ xương mới vào khoảng tháng thứ sáu Quá trìnhhòa nhập của mảnh ghép xương nhân tạo cũng giống như của xương xốp tựthân, thường hoàn thành sau khoảng một năm, cấu trúc xương mới giống như

mô xương nhận [1] Brietbart (1995) [22] ghép hỗn hợp TCP và chất cảm ứngxương (osteogenin) trên xương trán của 14 thỏ trưởng thành, chất cấy ghépđược lấy và kiểm tra tại thời điểm 1, 3 và 6 tháng, đánh giá bằng nhuộm

Hematoxylin và Eosin soi trên kính hiển vi điện tử; tại thời điểm 1 tháng các tếbào xương đã mọc vào trong khối ghép, tại thời điểm 3 tháng số lượng tế bàotăng đáng kể, và thời điểm 6 tháng xương mọc 22,3% trong khối ghép Gao vàcộng sự (1997) [56] ghép TCP vào các khuyết đoạn xương chày cừu, theo dõi

16 tuần Sau ghép 3 tuần các tế bào xương mọc đã nhìn thấy tăng đáng kể khốilượng cũng như mật độ các tế bào xương phát triển Huifang Zhou ( 2010) [72],cấy ghép hỗn hợp β-TCP và tủy xương tự thân (BMSCs) cho một ổ khuyếthổng 25mm xương chó, sau 12 tuần đánh giá bằng CT và mô bệnh học thấy cósự liền xương và đồng hóa tổ chức cấy ghép

1.3 Các phương pháp điều trị khớp giả xương dài chi dưới

Để chẩn đoán khớp giả xương dài phải dựa vào lâm sàng và XQ: Quá hai lần thời gian liền xương trung bình của một xương (xương đùi và xương chày là 6 tháng) mà vẫn còn các dấu hiệu sau thì gọi là khớp giả:

- Đau tại ổ gãy khi tỳ nén

- Còn cử động bất thường tại ổ gãy

- XQ ổ gãy xương chưa liền, hai đầu gãy chưa có can xương liên kết

KG là một trong những biến chứng muộn của gãy xương, trong đó haiđầu gãy không gắn lại với nhau bằng một khối can xương mà lại gắn với nhaubằng tổ chức xơ sợi

Điều trị khớp giả xương dài chi dưới

Mặc dù điều trị khớp giả xương dài chi dưới rất khó khăn, nhưng ổ KGvẫn là một tổ chức sống có khả năng liền xương nếu được đặt trong nhữngđiều kiện thuận lợi [127] Để điều trị hiệu quả KG xương dài chi dưới theonhiều tác giả nên đảm bảo một số nguyên tắc như [33],[100],[107], [137]:

- Cố định ổ gãy vững chắc để tạo thuận lợi cho quá trình liền xương

- Kích thích được liền xương ổ khớp giả, ghép xương tự thân là phươngpháp tốt nhất tạo điều kiện để làm liền xương ổ KG

- Chỉ can thiệp vào xương nếu phần mềm ở xung quanh ổ KG đảm bảo

Chúng tôi điểm qua những phương pháp chính điều trị khớp giả xươngdài chi dưới thường được sử dụng:

1.3.1 Điều trị bảo tồn.

Phương pháp kích thích điện: Các trường điện từ kích thích tiết yếu tố

phát triển và BMP là các yếu tố cảm ứng xương hoá sinh tham gia vào quátrình chuyển hoá tại mô xương Phương pháp này phải bất động lâu, thời gianliền xương kéo dài, tỷ lệ liền xương đạt 75-89% [107].[111], hiện nay hầunhư không còn được sử dụng

Phương pháp dùng sóng siêu âm: Sóng siêu âm có cường độ thấp từ

1-50 mW/cm² kích thích cơ học các tế bào đang trong quá trình biệt hoá và sinhsản Tuỳ theo tác giả, tỷ lệ liền xương 85-91% [33],[100],[109] Phương phápnày hiện nay ít được sử dụng

Điều trị bảo tồn thường thu được kết quả hạn chế và chỉ còn áp dụngtrong một số trường hợp

1.3.2 Điều trị khớp giả xương dài chi dưới bằng ghép xương

Ghép xương điều trị khớp giả đến nay vẫn được áp dụng rộng rãi Nhờcó những mảnh ghép, một quá trình liền xương sinh lý được khởi động lại,khối xương ghép liền vào với xương nhận Nguồn xương ghép có thể làxương tự thân, xương đồng loại, xương dị loại hay xương nhân tạo Đối vớixương dị loại, do các đặc điểm về miễn dịch nên hiện nay không còn được ưadùng [5],[49],[50] Mảnh ghép hiệu quả và thường được sử dụng nhất làxương xốp tự thân Do có đầy đủ các đặc tính sinh xương, cảm ứng xương vàdẫn xương, không có nguy cơ lây bệnh, ít nguy cơ nhiễm khuẩn nên mặc dùcó thể gặp một số biến chứng tại nơi lấy xương , nhưng ghép xương xốp tựthân vẫn là tiêu chuẩn vàng để đánh giá các phương pháp ghép xương hoặcvật liệu thay thế xương khác Tỷ lệ liền xương sau ghép xương xốp tự thânđiều trị KG xương dài từ 87-100% [84], [108]

- Ghép xương kiểu "onlay":

Phương pháp này được Lane và sau đó là Hey Groves thực hiện từtrước những năm 1900 nhưng phải đến năm 1921 Campbell mới đưa ra thuậtngữ "onlay" Mảnh xương ghép lấy từ thân xương chày được đặt lên mặtxương đã đục phẳng, bắc cầu qua ổ khớp giả và được cố định bằng chốtxương hoặc vít kim loại Sau này có một số cải tiến của các tác giả Phemister,Forbes (không cố định bên trong, chỉ đặt miếng ghép dưới màng xương tránhphá huỷ mạch nuôi dưỡng) hoặc Boyd (ghép hai bản xương onlay hai bên).

Tỷ lệ liền xương 88-90% Tuy nhiên, mảnh xương ghép cứng không thực sựvững chắc, có thể bị gãy và luôn bị hấp thụ tạo thành khoảng trống trong quátrình thay thế dần dần bằng các tế bào xương tại chỗ [trích theo 5]

- Ghép xương kiểu "inlay":

Phương pháp này được Albee mô tả đầu tiên để điều trị KG và ổ gãyđầu trên xương chày, sau đó được mở rộng cho các vị trí xương khác Mảnhxương ghép tự thân được lấy ngay ở phía trên và dưới ổ KG, sau đó trượtmảnh ghép trong rãnh xương vừa đục làm sao cho các mảnh ghép nằm ở ổ

KG Kỹ thuật này có ưu điểm là không phải lấy xương từ nơi khác nhưng cónhược điểm là chất lượng xương ghép không tốt bằng xương mào chậu và dophải đục ngay ở vị trí KG nên ảnh hưởng không tốt đến nguồn mạch nuôi ổ

KG Phương pháp này ngày nay ít được áp dụng và thường phối hợp với kếtxương bằng nẹp vít [trích theo 5]

- Ghép xương kiểu Matti:

Năm 1929, Matti đề xuất phương pháp dùng các mẩu xương xốp vụnlấy từ đầu trên xương chày, xương mào chậu để nhồi chặt vào khe KG hay ổkhuyết xương sau khi đã lấy hết tổ chức xơ sợi chèn giữa hai đầu gãy vàkhoan thông ống tuỷ hai đầu [trích theo 5]

- Ghép xương bên trong bằng chốt xương nội tuỷ:

Chốt xương nội tuỷ có thể lấy từ thành một xương cứng nhưng thườngsử dụng nhất là các đoạn xương mác tự thân Ghép xương nội tuỷ có ưu điểm

là tạo cố định bên trong khá chắc và là yếu tố kích thích liền xương Nhượcđiểm là việc đóng chốt xương nội tuỷ sẽ làm tổn thương hệ thống mạch nuôixương trong ống tuỷ, làm cho sự liên kết giữa hai đầu gãy với chốt xươngghép khó khăn hơn [trích theo 5]

- Phương pháp bóc vỏ xương (Decortication):

Đây là một phương pháp kinh điển để điều trị KG, được R.Judet đềxuất vào những năm 1960, dựa trên nguyên lý tạo cầu bắc qua ổ KG bằng vỏxương Vỏ xương vẫn có mạch nuôi nhờ dính vào màng xương và phần mềmxung quanh có vai trò kép: tạo xương và tái khởi động quá trình liền xươngcủa ổ KG Đây là kỹ thuật cơ bản của điều trị KG có mở ổ gãy, thường phốihợp với kết hợp xương vững chắc Tuy nhiên, phương pháp này không ưu thếđối với KG mất đoạn xương lớn hơn 1 cm, KG thưa xương nặng, đầu xươngteo nhọn, thành xương cứng teo mỏng, ống tuỷ rộng [2],[3] Tại việt nam mộtvài tác giả điều trị thành công các ổ khớp giả bằng phương pháp này, gần đâynhất Nguyễn Lâm Bình [3] điều trị cho 91 khớp giả xương đùi và xương chàykhông nhiễm khuẩn cho kết quả liền xương 96,7%

- Ghép xương có cuống mạch:

Ghép xương có cuống mạch tự do rất hiệu quả để tái tạo xương đối vớinhững trường hợp mất đoạn xương nhiều Năm 1978, Taylor và cộng sự lầnđầu tiên chuyển đoạn xương mác từ bên đối diện Kỹ thuật này có ưu điểmkhông phụ thuộc vào nơi nhận, tỷ lệ liền xương cao và hiệu quả, đặc biệt có

ưu thế với các khuyết hổng xương lớn Tại Việt nam, Nguyễn Việt Tiến(2003) [13] điều trị 49 trường hợp khuyết xương phức tạp ở chi thể bằng ghépxương tự do có nối mạch nuôi với kỹ thuật vi phẫu (42 vạt xương mác, 7 vạtxương mào chậu), tỷ lệ thành công 93,8% Thời gian phẫu thuật của phươngpháp này dài hơn, cần hy sinh mạch, có thể gãy xương ghép và khuyết xươngtại nơi cho, làm mất vững của xương và đòi hỏi phẫu thuật viên có kinh nghiệm

- Ghép các vật liệu sinh học thay thế xương ghép: (Bone Graft

Substitutes and/ or Osteobiologic)

Xương nhân tạo và các sản phẩm sinh học thay thế xương ghép ra đời

mở ra một hướng nghiên cứu mới trong điều trị ghép xương Có nhiều sảnphẩm khác nhau, tuy nhiên chúng được chia làm 2 loại: Các vật liệu có tínhdẫn xương (osteoconduction) và các vật liệu có tính cảm ứng xương(osteoinduction) với nhiều sản phẩm khác nhau được dùng trong lâm sàng.Các vật liệu này có thể ghép độc lập hoặc ghép cùng với tủy xương tự thân.Năm 1997 Chapman [32] ghép hỗn hợp ceramic hai pha (HA+ β- TCP) và tủyxương tự thân cho 144 bệnh nhân khớp giả so sánh với 117 bệnh nhân đượcghép xương tự thân, theo dõi tối thiểu 24 tháng; tại thời điểm 1 năm có140/144 (97%) bệnh nhân được ghép hỗn hợp xương nhân tạo và tủy xươngtự thân đạt liền xương so với 116/117 (99%) ở nhóm còn lại Tác giả kết luậnghép hỗn hợp Ceramic hai pha và tủy xương tự thân cho kết quả tương đươngghép xương xốp tự thân

Gần đây, ứng dụng ghép tủy xương tự thân hoặc tế bào gốc tủy xươngtự thân, được áp dụng trong điều trị khớp giả xương dài, cho kết quả khảquan; tuy nhiên cũng chỉ áp dụng được với KG xơ chặt, với các khuyết xươnglớn phải phối hợp với các chất liệu khac như xương tự thân, xương đồng loại,xương nhân tạo…

1.3.3 Phương tiện kết xương thường sử dụng trong điều trị khớp giả

- Đinh nội tuỷ: Được sử dụng nhiều nhất để điều trị KG xương dài, nhất

là xương chày Ưu điểm của đinh nội tuỷ, đặc biệt loại có chốt ngang, là cốđịnh vững, chống xoay trục, người bệnh có thể tập vận động tỳ nén sớm [80],[116] Đinh nội tuỷ là lựa chọn tốt cho các KG ở thân xương [23],[123] Tỷ lệliền xương đạt được từ 88-97% với thời gian trung bình 5-9 tháng [35],[39],[107],

[121] Tỷ lệ nhiễm trùng khá cao (11-12%) với những trường hợp KG có tiềnsử nhiễm khuẩn [39],[107],[121] Do vậy, các tác giả thường sử dụng đinh nộituỷ với KG vô khuẩn, không viêm rò, phần mềm tốt, áp dụng tốt nhất vớikhớp giả ở thân xương dài.

- Nẹp vít: Điều trị KG xương dài bằng nẹp vít nén ép được nhiều tácgiả báo cáo, tỷ lệ liền xương 92-94% với thời gian trung bình 3,5-7 tháng[135],[140] Trong điều kiện kỹ thuật hoàn hảo, ưu điểm của kết xương nẹpvít là cho phép nắn chỉnh ổ gãy đúng giải phẫu, đặc biệt trong những trườnghợp KG lệch trục; cố định vững chắc các đầu gãy, tập vận động sớm các khớplân cận và tránh hậu quả xấu do gãy xương [6] Tuy nhiên, tỷ lệ gãy nẹp cao(8%) [135] Ngoài ra, khi kết xương bằng nẹp vít phải bộc lộ rộng làm ảnhhưởng đến nguồn nuôi dưỡng tại ổ gãy, nguy cơ nhiễm khuẩn cao (5,6-6%)

và đặc biệt rất cao đối với KG có tiền sử nhiễm khuẩn nên chủ yếu áp dụngtrong những trường hợp KG không viêm rò, không có sẹo xấu dính xương[135],[140] Áp dụng tốt với các KG ở đầu xương, nhất là nẹp vít khóa

- Cố định ngoài: Áp dụng nhiều trong các khớp giả nhiễm khuẩn hoặccó tiền sử nhiễm khuẩn với nguy cơ nhiễm khuẩn tái phát, cho phép cố địnhcách xa vị trí tổn thương, thuận lợi cho chăm sóc vết thương, vận động sớmkhớp lân cận [43] Từ những năm 1950, Ilizarov đã ứng dụng khung cố địnhbên ngoài vừa có tác dụng căng dãn vừa có tác dụng nén ép giúp cố định vữngchắc và có thể chỉnh được di lệch đầu xương [trích theo 88] Phương pháp nàyrất hiệu quả với những trường hợp KG mất đoạn xương lớn, phần mềm xấuhoặc sau gãy hở nhiễm khuẩn, đặc biệt với KG mất đoạn xương nhiễm khuẩn;phương pháp kết xương hai ổ bằng khung cố định ngoài có thể giải quyếtcùng lúc 3 tổn thương: làm ổn định tình trạng nhiễm khuẩn, viêm xương, làmliền xương và phục hồi độ dài của chi [63],[105] Nhược điểm chính củakhung cố định ngoài là nhiễm trùng chân đinh, cồng kềnh hạn chế sinh hoạt

và lao động [62]

1.3.4 Phương pháp kết xương phối hợp với ghép xương

Dựa trên cơ sở nhận định rằng KG xương dài do nhiều nguyên nhân cơhọc và sinh học phối hợp, các tác giả chủ trương phối hợp nhiều phương phápcùng lúc trong điều trị KG xương dài Nguyên tắc là kết hợp xương vững chắcphối hợp với ghép xương gần như là bất biến trong điều trị KG, thường dùngxương xốp tự thân vừa trám đầy vào khe gãy kiểu Matti vừa đặt các mảnhxương bắc cầu xung quanh ổ khớp giả kiểu Phemister , tỷ lệ liền xương 95-100% với thời gian trung bình 3-4 tháng; tuy nhiên nhược điểm là không thểáp dụng với những bệnh nhân KG nhiễm khuẩn, mất đoạn xương lớn hoặc cóphần mềm xấu [8],[68],[76], [104] Điều trị KG xương dài vẫn là một vấn đềcòn nhiều thách thức, đặc biệt trong những trường hợp có phần mềm xấu, tiềnsử nhiễm khuẩn, đã thất bại sau những phương pháp khác , ngoài đảm bảo

cố định vững chắc cần phải tiếp tục nghiên cứu những biện pháp để tái khởiđộng và tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình liền xương tại ổ KG một cáchhiệu quả

1.4 Máu tuỷ xương và ứng dụng trong điều trị khớp giả xương dài

1.4.1 Cấu trúc, chức năng và thành phần tế bào của máu tuỷ xương

Tuỷ xương là khoảng được lấp đầy bởi các ống tuỷ của xương dài vàtrong các hốc của xương dẹt Tổng trọng lượng tuỷ xương ở người trưởngthành khoảng 2600g Về cấu tạo mô, tuỷ xương gồm hệ thống những xoangmạch xen kẽ với những khoang tạo máu

Trong khoang tạo máu chứa một quần thể đa dạng các tế bào máu ở cácgiai đoạn phát triển và biệt hoá Trong đó có nhiều loại tế bào gốc khác nhau.Tế bào gốc là thuật ngữ dùng để chỉ một loại tế bào đặc biệt, duy nhất có khảnăng tự tái tạo mới và biệt hoá thành những tế bào chuyên biệt trong nhữngđiều kiện nhất định, khi nhận được những tín hiệu kích thích chúng trở lênhoạt động Chúng tự tái tạo và biệt hoá bằng cách phát triển thành hai loại tếbào con khác nhau Một loại tế bào sinh sản qua nhiều lần phân chia để tạo ra

tế bào tiền thân (progenitors), những tế bào này biệt hóa để tạo thành môtrưởng thành Còn loại tế bào con thứ hai vẫn ở trạng thái không hoạt độngban đầu, chúng giữ nguyên kiểu hình và tất cả những khả năng của tế bào mẹban đầu cho tới khi có những tín hiệu hoặc hiện tượng kích hoạt mới xảy ra đểđáp ứng tăng sinh biệt hoá [82],[130],[132].

Máu tủy xương có nguồn tế bào gốc dồi dào, ưu điểm chính của máu tuỷxương là dễ lấy, ít liên quan với các bệnh lây truyền và có thể xử lý, ghépngay trong mổ Những kỹ thuật để phân lập hay nuôi cấy tế bào gốc từ tuỷxương invitro có thể bằng cách tách trực tiếp dựa trên tính chất các marker bềmặt tế bào hoặc bằng phương pháp hút và ly tâm gradient tỷ trọng [69],[94],[106]

Hình 1.3 Quá trình tạo mô mới từ tế bào gốc của tuỷ xương

* Nguồn: theo Jimenez M.L (2006) [75]

Hiện nay, trong máu tuỷ xương có hai loại tế bào gốc được nghiên cứu

và ứng dụng trên lâm sàng nhiều nhất là tế bào gốc tạo máu (hematopoieticstem cells) và tế bào gốc trung mô (mesenchymal stem cells) [82],[131]:

- Tế bào gốc tạo máu: Có khả năng biệt hoá thành các tế bào của hệ

thống miễn dịch và tuần hoàn, đảm nhiệm quá trình duy trì tái tạo máu hằngđịnh, sản xuất ra hàng tỷ tế bào máu mỗi ngày Tế bào gốc tạo máu được sửdụng trong ghép để điều trị một số bệnh máu như: leukemia, lymphoma,myeloma và thalassemia

- Tế bào gốc trung mô: Máu tuỷ xương có nguồn tế bào gốc trung mô

dồi dào, 1 ml tuỷ xương có khoảng 40 triệu tế bào có nhân và 2.000 tế bàotiền thân (hoặc 1 tế bào tiền thân/20.000 tế bào có nhân) Chúng là những tếbào đệm của tuỷ xương, có đặc tính của những tế bào gốc vạn năng, được tìmthấy trong chất đệm của tuỷ xương không tạo máu Khả năng của tế bào gốctrung mô nguồn gốc tuỷ xương rất đa dạng Trong quá trình chu chuyển của tếbào hoặc đáp ứng với những kích thích nhất định, chúng có thể biệt hoáthành nhiều loại tế bào như nguyên bào xương, nguyên bào sụn, nguyên bàosợi, tế bào mỡ, tế bào cơ tim, tế bào beta của đảo tụy, tế bào thần kinh vàđược ứng dụng điều trị rộng rãi trong nhiều chuyên ngành [97]

Những marker bề mặt của tế bào gốc trung mô tuỷ xương được nhậnbiết bằng những phương pháp miễn dịch tế bào, sử dụng những kháng thể đơndòng tương ứng: Stro-1(+), CD105(+) hay SH2(+), CD73(+), CD90(+) hayThy-1(+), CD45(-) [34], [40],[74],[95], [102], [115]

Friedenstein [52],[53] khi nuôi cấy các tế bào từ tuỷ xương thấy chúngtạo thành cụm tế bào có khả năng tạo xương và sụn (CFU-F) Nuôi cấy tuỷxương dài ngày cũng cho thấy các tế bào này thể hiện đặc tính của dòng tếbào mỡ và nguyên bào xương Jones E.( 2007) [77] cũng tìm thấy các markerbề mặt và khả năng tạo cụm CFU-F khi nuôi cấy tế bào gốc tủy xương trongphòng thí nghiệm Pittenger [trích theo 9] thấy các tế bào phân lập từ máu tuỷ

xương có khả năng duy trì ổn định tình trạng không biệt hoá khi nuôi cấy dàingày invitro và các colony từ những tế bào đơn lẻ ban đầu có thể được cảmứng để biệt hoá thành dòng tế bào tạo xương, sụn, mỡ khi có các tín hiệu phùhợp Kuznetsov [trích theo 126] thấy dòng tế bào đệm tuỷ xương có khả năngtạo colony khi có các yếu tố PDGF, TGF-β, EGF, BFGF (yếu tố phát triểnnguyên bào sợi cơ bản-basic fibroblast growth factor).

Hình 1.4 Quá trình tái tạo mô xương mới từ tế bào gốc

* Nguồn: theo Muschler G.F (2004) [98]

1.4.2 Ứng dụng máu tủy xương điều trị khớp giả xương dài.

Do có ở nhiều nơi trong cơ thể, khả năng nuôi cấy invitro và biệt hoá

đa dạng nên tế bào gốc trung mô từ máu tủy xương, được ứng dụng trongchuyên ngành chấn thương chỉnh hình rất lớn, đặc biệt là để tái tạo và sửachữa mô xương, ứng dụng trong điều trị khớp giả xương dài [37],[38], [125],[133], [138] Năm 1869, Goujon lần đầu tiên mô tả khả năng tạo xương củamáu tuỷ xương trên thỏ Năm 1934, McGaw và Harbin nhận thấy khả năngtạo xương của tuỷ xương khi ghép máu tuỷ xương trên thực nghiệm điều trịkhuyết xương mác của chó [trích dẫn từ 38]

Từ những năm 1960 nhiều tác giả thấy rằng tế bào gốc tạo xương ở tuỷxương tạo ra hiệu quả sinh học khi ghép xương xốp, do có vai trò tạo xương

và cảm ứng xương Năm 1964, Burwell [27] tăng cường đặc tính sinh xương

của xương ghép bằng cách trộn xương xốp đồng loại với máu tuỷ xương tự thân

Năm 1982, Tagaki và Urist [120] khi thực nghiệm trên khớp giả xươngđùi chuột thấy chất đệm tủy xương bao gồm các tế bào tiền thân tạo xương vàcác tế bào trung mô có khả năng đáp ứng với BMP để biệt hoá thành nguyênbào xương

Năm 1986, Paley và cộng sự [104] ghép máu tuỷ xương để điều trị gãyxương và mất đoạn xương thực nghiệm trên thỏ cho thấy khả năng sinhxương của tuỷ xương ghép đạt tối đa vào tuần thứ 1 đến tuần thứ 3 sau ghép,

kỹ thuật này làm giảm nguy cơ của phẫu thuật, gây mê, nhiễm trùng, có thể ápdụng trên lâm sàng

Mặc dù đã có nhiều nghiên cứu trên thực nghiệm về khả năng tạoxương của tuỷ xương nhưng phải đến những năm 1990 mới bắt đầu có nhữngnghiên cứu ứng dụng trên lâm sàng với một số lượng không lớn Các nghiêncứu ứng dụng ban đầu đều ghép trực tiếp máu tuỷ xương vừa hút được ởxương chậu vào ổ KG Tỷ lệ liền xương của ghép trực tiếp máu tuỷ xươngkhông qua xử lý từ 62,5-90% với thời gian trung bình 3-7 tháng Kỹ thuật nàycó ưu điểm nhanh và đơn giản nhưng nhược điểm là không loại bỏ được cácthành phần không cần thiết cho quá trình liền xương trong khối ghép, mật độtế bào gốc tạo xương không cao Năm 1990, Healey [67] thông báo 8 trườnghợp KG sau khi lấy u và kết xương bên trong được điều trị bằng ghép tuỷxương Năm 1991, Connolly [36] ghép máu tuỷ xương tự thân điều trị 20bệnh nhân KG thân xương chày Năm 1993, Garg [57] báo cáo 20 trường hợp

KG thân xương dài được ghép máu tuỷ xương tự thân Năm 2005, Goel [60]ghép máu tuỷ xương tự thân điều trị cho 20 bệnh nhân KG thân xương chày

Số lượng bệnh nhân KG xương chày lớn nhất được ghép khối tế bào gốc tuỷxương tự thân là của Hernigou (2005) [70], [71] với 60 trường hợp Gần đây,với những tiến bộ trong y học, ghép tế bào gốc sau nuôi cấy bắt đầu được

nghiên cứu Năm 2007, Marcacci [87] điều trị 4 bệnh nhân khuyết đoạn thânxương bằng tế bào gốc sau nuôi cấy, các tế bào gốc trung mô từ tuỷ xươngcủa bệnh nhân được nuôi cấy exvivo, gắn vào khung đỡ hydroxyapatite, sauđó được ghép vào ổ khuyết xương cho liền xương 4/4 bệnh nhân Năm 2007,Cibur P, J.Rosocha [31] điều trị cho 17 bệnh nhân với 19 khớp giả xương dài,bằng tế bào gốc trung mô lấy từ máu tủy xương chậu và được cô đặc trướckhi ghép; kết quả 17/19 ( 89%) liền xương trong thời gian trung bình 7,8tháng.

Tại Việt Nam, tủy xương tự thân đã được ứng dụng trong Chấn thươngChỉnh hình, với một số các công trình đã báo cáo Cao thỉ (2009) [12] ghéptrung bình 17,1 ml máu tủy xương tự thân điều trị cho 29 bệnh nhân gãy hởcẳng chân sau khi cố định ngoài Muller Máu tuỷ xương được hút ra từ màochậu và bơm trực tiếp ngay vào ổ gãy Tỷ lệ liền xương 96,5% (28/29 ca),thời gian trung bình là 21,2 tuần Nguyễn Mạnh Khánh (2010) [9] điều trị cho

65 khớp giả xương chày bằng ghép khối tế bào gốc tủy xương tự thân, tác giảhút khoảng 250 ml máu tủy xương chậu, ly tâm cô đặc lấy 20-25ml khối tếbào gốc tủy xương, ghép vào ổ khớp giả xơ chặt xương chầy bằng cách bơmtrực tiếp qua da, không mở ổ khớp giả, liền xương đạt 91,5% với thời giantrung bình là 24,2 tuần

1.5 Xương nhân tạo và ứng dụng trong Chấn thương Chỉnh hình

Để lấp đầy khoảng trống tại các ổ khuyết xương các phẫu thuật viên cầnphải tìm chất liệu để ghép, có thể là xương tự thân (Autograft), xương đồngloại (allograft/ Cadaver bone) , xương dị loại Mỗi chất liệu đều có những ưunhược điểm khác nhau Xương tự thân đạt được tiêu chuẩn cơ sinh học vàmiễn dịch thì có nhiều nhược điểm tại nơi lấy chất liệu: Đau, nguy cơ nhiễmkhuẩn, chảy máu, tổn thương thần kinh, bệnh nhân có thêm vết mổ, thời giangây mê kéo dài hơn, nhiều khuyết hổng lớn không đủ chất liệu ghép…Xương

đồng loại và dị loại khắc phục được những nhược điểm trên lại có nguy cơthải ghép, nhiễm các bệnh lây truyền.

Xương nhân tạo và các sản phẩm sinh học thay thế xương ghép ra đời

mở ra một hướng nghiên cứu mới trong điều trị ghép xương Có nhiều sảnphẩm khác nhau, tuy nhiên chúng được chia làm 2 loại: Các vật liệu có tínhdẫn xương (osteoconduction) và các vật liệu có tính cảm ứng xương(osteoinduction)

1.5.1 Các vật liệu sinh học có tính dẫn xương (osteoconduction)

Các chất liệu này có cấu trúc rỗng, xốp, có các lỗ liên kết nhau, cho phépcác tế bào tạo xương bám vào “ làm tổ” bên trong, tạo xương mới đồng thời làsự phát triển các mầm mao mạch tân tạo, do cấu trúc ba chiều của nó Chúngcó ưu thế lấp đầy trong những trường hợp khuyết hổng xương [28], [85] Cónhiều sản phẩm, khác nhau bởi cấu trúc xốp và thành phần hóa học, tính chấtvật lý của chúng Hydroxyapatite, β-tricancium phosphate, calcium sunphate,gốm sinh học hai pha (Bioactive ceramic) hay được sử dụng trong lâm sàng.Nhìn chung một vật liệu lý tưởng tạo khung để các tế bào xương mọc tốt là độxốp khoảng 60-65%, kích thước của các lỗ từ 300 µm- 500µm [99]

Calcium phosphate là vật liệu dẫn xương, tăng tạo xương mới do cungcấp chất đệm dẫn xương cho các tế bào tạo xương của người nhận tạo xươngdưới tác động của các yếu tố cảm ứng xương Cấu trúc hỗ trợ của chúngkhông cao vì dễ gãy và độ bền, sức căng thấp Calcium phosphate có nhiềudạng như ceramic, bột và cement Ceramic có cấu trúc tinh thể cao tạo ra bởimuối khoáng phi kim loại ở nhiệt độ cao >1000°C [128] Các vật liệuphosphate này có tỷ lệ hoà nhập xương thay đổi tuỳ theo kích thước tinh thể

và thành phần hoá học Ưu điểm của chúng là hoà nhập với tốc độ thấp hơncác vật liệu calcium phosphate

Một trong những ceramic tiêu được phổ biến là tricalcium phosphate(TCP), công thức cấu tạo Ca3(PO4)2 tỉ lệ calcium/ phosphate là 1,5 [64].Giống như Hydroxyapatite, TCP cũng tương thích về mặt sinh học với môngười nhận, thành phần và cấu trúc giống với xương trong giai đoạn khoánghóa, nhưng chúng tiêu nhanh hơn HA Một nghiên cứu thực nghiệm trênchuột của Zhang (2008), khi ghép hỗn hợp β- TCP và tế bào tủy xương vàotrong cơ lưng của chuột thấy hình thành xương [trích theo 99], Cultight DE,cấy ghép tricalcium phosphate vào xương chày của chuột, 48 ngày sau phẫuthuật thấy 95% TCP tiêu đi và thay vào đó là sự phát triển xương của cơ thểchuột nhận Cameron (1977) [29] khi ghép TCP vào xương chó không thấy cóphản ứng thải ghép, hơn nữa nó được hấp thu một cách nhanh chóng

Trong lâm sàng thường dùng dạng β- TCP trong chuyên ngành rănghàm mặt và chấn thương chỉnh hình để lấp đầy các khuyết hổng xương [99].Chúng có dạng viên khối, hạt, bột hoặc bột mát tít Ceramic san hô khi xử lývới ammonium phosphate bằng nhiệt hoá học tạo ra TCP có cấu trúc và độxốp tương tự như xương xốp Kích thước lỗ và độ xốp là đặc tính quan trọngcủa vật liệu ghép Xương không mọc vào bên trong các lỗ từ 15-40µm Sựhình thành xương đòi hỏi kích thước lỗ tối thiểu 100 µm, lý tưởng nhất là từ300-500 µm Tuy nhiên, theo một số tác giả kích thước lỗ ít quan trọng hơnsự hiện diện của các lỗ liên kết Các lỗ liên kết ngăn cản hình thành các lốicụt, thường phối hợp với áp lực oxy thấp là nguyên nhân ngăn cản các tế bàotiền thân tạo xương biệt hoá thành nguyên bào xương Khả năng lấp đầykhuyết xương của calcium phosphate đã được nghiên cứu trên thực nghiệm vàlâm sàng [99] Van Hoff C (2012) [129] ghép β- TCP cho 29 bệnh nhân cókhuyết hổng xương do u xương sau khi đã được mổ lấy bỏ u, theo dõi tốithiểu 6 tháng Tác giả thấy rằng phần lớn các tổn thương là lành tính, cáckhuyết hổng xương được lấp đầy hoặc gần đầy bởi tổ chức xương của cơ thểbệnh nhân do đồng hóa xương nhân tạo ghép vào