NGHIÊN CỨU ĐIỀU TRỊ GÃY XƯƠNG DÀI BẰNG NẸP TỔ HỢP CÁCBON pot

NGHIÊN CỨU ĐIỀU TRỊ GÃY XƯƠNG DÀI BẰNG NẸP TỔ HỢP CÁCBON TÓM TẮT Mục tiêu nghiên cứu: Từ lâu nay ngành chấn thương phải dùng các dụng cụ cố định xương bên trong hòan tòan nhập từ nướ

NGHIÊN CỨU ĐIỀU TRỊ GÃY XƯƠNG DÀI

BẰNG NẸP TỔ HỢP CÁCBON

TÓM TẮT

Mục tiêu nghiên cứu: Từ lâu nay ngành chấn thương phải dùng các

dụng cụ cố định xương bên trong hòan tòan nhập từ nước ngòai Bộ môn Chấn Thương – Chỉnh Hình (Đại Học Y Dược thành phố Hồ Chí Minh) phối hợp với TT Công Nghệ Vật Liệu (Hà Nội) nghiên cứu dùng các nẹp Nga, dạng nửa ống bằng tổ hợp các bon poliamít điều trị cho nạn nhân gãy xương nước ta để nhận chuyển giao công nghệ sản xuất

Đối tượng và phương pháp: Trong 10 năm (1995 – 2005) chúng tôi

đã tiến hành: Thực nghiệm trên thỏ các nẹp các bon sản xuất tại Hà Nội để kiểm tra tính phù hợp mô với sinh vật và vật liệu vô hại đối với cơ thể Thực hiện: +930 kết hợp với gãy thân xương dài dùng nẹp tổ hợp các bon poliamit theo 4 kỹ thuật kết hợp xương khác nhau (nẹp hình ông và nẹp khổ hẹp kinh điển dùng một mình hoặc kết hợp với đinh nội tủy) + Cuối cùng KHX: 250 gãy thân xương dài khác bằng nẹp tổ hợp các bon polime P.A chỉ dùng một phương pháp KHX nẹp các bon một mình

Kết quả: Lô KHX dùng nẹp tổ hợp các bon polime P.A một mình

cho kết quả tốt nhất: + Với tỉ lệ liền xương cao đáng khích lệ lần lượt đối với các gãy thân xương đùi, xương chày, xương cánh tay và 2 xương cẳng tay sau một lần mổ là: 97,4 phần trăm, 100 phần trăm, 100 phần trăm và 98,8 phần trăm + Tỉ lệ gãy nẹp các bon cấp tính chỉ có 2 lần trong 250 KHX (so với tỉ lệ gãy phương tiện KHX trong y văn thế giới là 6 phần trăm)

Kết luận: Kết hợp các gãy thân xương dài dùng nẹp tổ hợp các bon

polime P.A cho các kết quả tốt đẹp không thua gì các phương pháp KHX tốt nhất dùng vật liệu hợp kim thép kinh điển (thí dụ: đóng đinh nội tủy kín) Trong tương lai nên áp dụng nẹp tổ hợp các bon nói trên điều trị các gãy thân cương dài với số lượng nhiều hơn để khẳng định tính ưu việt của vật liệu mới: các bon - polime P.A

ABSTRACT

En 10 ans nous avons réalisé: Des expérimenttations sur des lapins les plaques de carbone fabriquées à Ha Noi sur l’histocompatibilité et sur l’effet innocif du matériel 930 ostéosynthèses des fractures diaphysaires avec les plaques de carbone – poliamide avec 4 techniques différentes (plaques demi – tube et plaques de format étroit classiques seules on associées à l’enclouage centro – médullaire) En dernier lieu 250 ostéosynthèses avec

des plaques de composite carbon – polymer P.A avec la seule technique avec plaque unique

Résultats: La série de plaques de composite de carbone – polymer

P.A donne de meilleurs résultats avec taux de gnérison après la premiere opration vis à vis des fratures diaphysaires du fémur, du tibia, de l’humérus

et des deux os de l’avant bras à 97,4 pour cent, 100 pour cent, 100 pour cent

et 98,8 pour cent Taux de fractures des plaques: 2 cas sur 250 osteosynthèses (en comparaison avec le taux de 6 pour cent selon la litterature médicale modiale)

Conclusions: L’ostéosynthèse des fractures diaphysaires avec des

plaques de carbon – polimer P.A donne de meilleurs résultats comparables à ceux avec des techinques d’ostéosynthèses d’élite avec le matérial d’alliage accier classique (par exemple: ostéosynthèse centro – médullaire du fémur) Il faudra dans le futur réaliser l’emploi des plaques de composite de carbon sur une plus grande série de fractures diaphysaires pour affirmer le supériorité de

ce nouveaur matériau: le composite de carbone – polymer P.A

Năm 1995, Khoa - Bộ môn Chấn Thương - Chỉnh hình (Chủ nhiệm

GS Nguyễn Quang Long) nhận tham gia nghiên cứu cùng Trung tâm Công Nghệ Mới (nay là Trung tâm Công nghệ Vật liệu (Bộ Khoa học và Công nghệ) nẹp tổ hợp cácbon – poliamít Nga mẫu mã nửa ống, khả năng điều trị

cho bệnh nhân gãy xương nước ta, nhằm nhận chuyển giao công nghệ sản

xuất nẹp THCB

Nghiên cứu kéo dài từ năm 1995 đến 2005, toàn bộ quá trình nghiên

cứu được tóm tắt ở các bảng sau:

Bảng 1: Thời kỳ nghiên cứu 1995-6/1996

Thời

kỳ nghiên

cứu

Loại nẹp cácbon Phương pháp kết hợp xương

Số liệu tổng kết

Tỉ lệ liền xương tốt

Ống C ± đinh nội tủy

Nẹp khổ hẹp ± đinh nội tủy

Số liệu tổng kết

Tỉ lệ liền xương tốt

12 – 24 tháng

Tổ hợp cácbon tương hợp mô tốt

Phản ứng mô của cácbon ít hơn và điều hòa hơn so với nẹp hợp kim

Gãy nẹp tỉ lệ cao bất thường

Cấp tính 6/25 (C một mình)

Do mỏi 4/193 (C + đinh nội tủy)

Bảng 3: Thời kỳ nghiên cứu 2000

Thời

kỳ nghiên

cứu

Loại nẹp cácbon Phương pháp kết hợp xương

Số liệu tổng kết

Tỉ lệ liền xương tốt

Nhận xét

2000

Cácbon poliamít tăng

cường (Hà Nội sản xuất)

Hai phương pháp:

C C + đinh

Đùi 01 31 Chày 02 08

C

Thời

kỳ nghiên

cứu

Loại nẹp cácbon Phương pháp kết hợp xương

Số liệu tổng kết

Tỉ lệ liền xương tốt

Nhận xét

Cánh tay

07 04

Cẳng tay

28 07

39 46

83 bệnh nhân

An toàn:

- Gãy xương quay và trụ

manh: xương cánh tay (gãy nẹp: 1/7)

Thời

kỳ nghiên

cứu

Loại nẹp cácbon Phương pháp kết hợp xương

Số liệu tổng kết

Tỉ lệ liền xương tốt

Nhận xét

2000

Cácbon – polyme P.A (Hà Nội sản xuất)

Thực nghiệm trên thỏ

20 con, theo dõi từ 12 tuần lễ, 16, 30, 30, 35 tuần lễ

Có tình đồng sinh học với mô cơ thể vật thí nghiệm

Không có khác biệt với lô thực nghiệm dùng tổ hợp cácbon – poliamít

Số liệu tổng kết

Tỉ lệ liền xương tốt

Nhận xét

2001

– 2005

* Cácbon – polyme P.A (Hà Nội sản xuất)

- Dùng một phương pháp KHX

Nẹp cácbon một mình

- 209 BN (250 xương gãy)

Đùi1 79BN (80 xương gãy)

Cẳng chân2 (50 BN xương gãy)

Cánh tay3 34BN (35 xương)

Cẳng tay 3 45 BN (85 xương)

Đùi477/79 BN

(97,4%)

Cẳng chân 50/50

BN

(100%)

Cánh tay 34/34 BN

(100%)

Cẳng tay5

(98,8%)

Biến chứng: Gãy nẹp cấp tính:

Nẹp đùi6: 02/79 BN (2,5%)

1 Theo luận án tiến sĩ Trương Quan Tuấn - Sử dụng tổ hợp cácbon trong điều trị gãy thân xương đùi Đại học Y Dược TP Hồ Chí Minh, 2006

2 Theo luận án Phạm Quốc Tuấn Điều trị gãy thân xương chày bằng nẹp tổ hợp Luận án chuyên khoa II Đại học Y Dược, TP Hồ Chí Minh, 2005

3 Theo luận án tiến sĩ Nguyễn Anh Tuấn Sử dụng nẹp tổ hợp cácbon điều trị gãy thân xương cánh tay, cẳng tay Đại học Y Dược, TP Hồ Chí Minh, 2005,

4 Điều trị phẫu thuật một lần: Tỉ lệ liền xương: 77/79% (97,4%)

5 Điều trị 2 lần: Tỉ lệ liền xương 79/79 (100%): 45 BN có 89 xương liền, một xương quay bị khớp giả ® 44,5/45 (98,8%)

6 Gãy nẹp cấp tính:

- Nếu chỉ so với điều trị 90 gãy xương đùi tỉ lệ là 02/80 (= 2,5%)

- Nếu so với toàn bộ các xương gãy của toàn bộ lô mổ (série) dùng nẹp cácbon là 250 xương, tỉ lệ gãy nẹp cácbon cấp tính sẽ là 02/250 (= 0,8%)

Với nẹp tổ hợp cácbon – polime P.A, phẫu thuật KHX dùng nẹp THCB một mình, đã phẫu thuật 209 BN (bao gồm 250 xương gãy) tỉ lệ liền xương tốt đáng khích lệ

Đạt tỉ lệ liền xương đáng khích lệ:

+ 97,4% (với gãy thân xương đùi sau một lần mổ)

+100% (với gãy thân xương chày)

+100% (với gãy thân xương cánh tay)

+98,8% (với gãy thân các xương quay, trụ sau của một lần mổ)

Không có tử vong

Các biến chứng sinh học ở mức độ tỉ lệ của y văn thế giới

Các biến chứng cơ học:

+2 lần gãy nẹp cấp tính

+1 lần khớp giả xương quay

Nẹp tổ hợp cácbon – polime P.A dùng phẫu thuật KHX an toàn, đạt tỉ

lệ liền xương không thua gì các phương pháp KHX gãy ưu việt (thí dụ đinh nội tủy các hình thức cho gãy thân xương đùi)

Bàn luận

Tổ hợp cácbon là gì?

Các sợi cácbon là thành phần của cellulose cây thông được xử lý ở nhiệt

độ cao (2000o – 3000oC) cho một vật liệu cácbon rất tinh khiết (chứa 99% cácbon) mà vẫn giữ nguyên cấu trúc mô chất cácbon

Tổ hợp cácbon là vật liệu kết các sợi cácbon với một chất kết dính Tổ hợp mới có nhiều ưu điểm mà mỗi thành phần riêng rẽ không có

Tổ hợp cácbon là vật liệu được dùng trong các công nghệ cao cấp chế tạo các bộ phận con tàu vũ trụ, các tên lửa đạn đạo, các máy bay hiện đại, lò phản ứng hạt nhân

Vật liệu tổ hợp cácbon dùng trong y học

1960, nhờ phát hiện tính tương hợp máu (hémocompatilitite) của các

tổ hợp cácbon, tổ hợp cácbon lần đầu tiên được dùng chế tạo các bộ phận van tim nhân tạo (1967, Bokros) Từ đó đến nay 3 triệu van tim nhân tạo có vật liệu tổ hợp cácbon được dùng đặt an toàn cho bệnh nhân

Lần lượt một số các dụng cụ y sinh đặt trong cơ thể người được thử nghiệm chế tạo từ vật liệu tổ hợp cácbon: các mạch máu nhân tạo, miếng vá

sọ, bộ phận thay thế cột sống và làm dính cứng cột sống, các khớp nhân tạo, các dây chằng, thay thế xương lấp các hốc trống, tạo các hốc cắm ghép răng, lót hốc mắt để lắp mắt giả, v.v

Sau vài thế kỷ, hợp kim thép được ưu tiên dùng làm vật liệu chế tạo các dụng cụ cố định bên trong góp phần phát triển phẫu thuật kết hợp xương gãy Dần dần hợp kim thép bộc lộ nhược điểm mà 2 điểm yếu kém nhất:

Hợp kim thép bị môi trường cơ thể ăn mòn, phá hủy các dụng cụ bất động và các mảnh rời kim loại này đe dọa gây độc cho cơ thể

Nẹp tổ hợp cácbon bất động bên trong xương gãy

Hợp kim thép cứng gấp chục lần độ cứng của xương người, thay thế hoàn toàn chức năng của xương gãy; nhược điểm làm xương gãy hoàn toàn nằm nghỉ, không hoạt động gì tạo cho xương liền mới thiếu vôi, yếu ớt, tỉ lệ gãy xương lại sau khi tháo bỏ dụng cụ bất động (stress schielding)

Y văn thế giới tìm kiếm các vật liệu thay thế hợp kim thép để chế tạo các dụng cụ cố định bên trong xương gãy Ba vật liệu được đề nghị là:

+Titan và hợp kim titan

+Các tổ hợp cácbon

+Các polime (M Kibbin, 1980; Ruedi và Chapman, 1993)

Công nghệ luyện kim chế tạo đồ dùng các dụng cụ bất động bằng titan

và trong trên 30 năm titan được cả thế giới dùng thay thế dần hợp kim thép chế tạo các vật liệu y sinh

Tổ hợp cácbon vừa là vật liệu trơ, không bị môi trường cơ thể ăn mòn, phá hủy, lại có môđun đàn hồi tương đương môđun đàn hồi của xương gãy, các nẹp bằng tổ hợp cácbon không gây stress schielding, vùng xương gãy mới liền hoàn toàn vững chắc, tỉ lệ gãy xương lại rất thấp

Chế biến gia công chủ yếu là thủ công, không mấy khó khăn nhược điểm chính là nẹp tổ hợp cácbon không dẻo như thép nên uốn khó, lại dòn

dễ bị gãy nẹp cấp tính khi bất động xương gãy Từ trước đến nay chỉ có hai nơi chế tạo nẹp bằng vật liệu tổ hợp cácbon (xem bảng 5)

Bảng 5: Các nhà nghiên cứu tổ hợp cácbon Nga và Anh

1 Các nhà

nghiên cứu Anh

2 Các nhà nghiên cứu Nga

Yumaskew

và cs, 1990

Khổ rộng nửa ống

Phẫu thuật:

58 BN gãy xương

Chưa ghi có gãy nẹp cấp tính

Các đinh ốc cố định các nẹp tổ hợp cácbon lại bằng hợp kim thép Giáo sư Hastings, trong nhóm nghiên cứu Anh, tham gia chế tạo nẹp cácbon-epoxy đã khuyên nhóm nghiên cứu chúng tôi không nên dùng vật liệu cácbon-epoxy vì chất kết dính epoxy rất độc (sau này cũng chưa thấy tài liệu mới tiếp tục dùng nẹp cácbon-epoxy)

Nẹp cacbon – poliamit nửa ống Nga, có diện tích nẹp tiếp xúc với vùng xương gãy quá lớn

Kinh nghiệm của nhóm A.O dùng nẹp hợp kim có diện tích tiếp xúc lớn nên bị hậu quả: xương mới liền quá yếu, dễ bị gãy lại ở tỉ lệ quá cao khi tháo bỏ nẹp nhóm này sau phải cải tiến các loại nẹp có diện tích tiếp xúc thu hẹp (thí dụ nẹp ) để khắc phục yếu kém của nẹp A.O cố định cứng nhắc

Vì lo ngại như bên nhóm chúng tôi chủ trương chế tạo nẹp khổ hẹp cổ điển bằng cácbon-poliamít Hậu quả nẹp yếu hơn nên tỉ lệ gãy nẹp cấp tính tăng cao (ở thời điểm nghiên cứu 1996 – 1999)

Cuối cùng thì Trung tâm Công nghệ Vật liệu (Hà Nội) kếthợp cả hai

vật liệu cácbon và polyme đã được đề xuất thì được vật liệu mới đạt các yêu

cầu của nẹp cố định bên trong, đảm bảo bất động mềm dẻo cho tỉ lệ liền xương cao rất đáng khích lệ không thua gì các hình thức cố định mềm dẻo

ưu tú khác (như đinh nội tủy), mà tỉ lệ gãy nẹp cấp tính thấp hơn tỉ lệ y văn thế giới (từ 6% trở xuống)

2006, theo đề xuất của nhóm nghiên cứu chúng tôi, Trung tâm Công nghệ Vật liệu (Hà Nội) đã sản xuất các vật liệu y sinh bằng tổ hợp cácbon PEEK với mẫu mã cải tiến mới hơn

Nẹp tổ hợp cácbon sẽ tạo liền xương theo hình thức nào?

Trương Quan Tuấn tổng kết 79 BN gãy 80 xương đùi liền sau một lần KHX là 77/79, trong đó liền kỳ đầu là 5%, kỳ II là 95%

Phạm Quốc Tuấn tổng kết 50 BN gãy 50 xương chầy liền xương là 50/50, trong đó liền kỳ đầu là 38% và liền kỳ 2 là 62%

Nguyễn Anh Tuấn tổng kết 34 BN gãy 34 xương cánh tay liền xương

là 34/34, trong đó liền kỳ đầu là 25,71% và liền kỳ 2 là 74,29%

Tổng kết 45 BN gãy các xương cẳng tay liền là 44,5/45 trong đó: xương quay liền kỳ đầu là 82,22% và liền kỳ 2 là 17,78% xương trụ liền kỳ đầu là 87,18% và liền kỳ 2 là 12,82%

Kỹ thuật phẫu thuật kết hợp xương theo cùng các chi tiết

Dùng nẹp tổ hợp cácbon (môđun đàn hồi tương đương của xương gãy)

Không dùng bất kỳ một kỹ thuật nén ép các đầu gãy xương, mà

Chỉ nắn trực tiếp để các đầu gãy áp sát nhau

Trên các phim X-quang chụp kiểm tra ngay sau mổ hầu hết đều thấy còn khe gãy (trừ gãy các xương quay, trụ có khi không thấy khe gãy)

Nói một cách khác nẹp cácbon đều cố định mềm dẻo (không cứng nhắc) các xương gãy, chứng cớ là phim X-quang kiểm tra sau mổ cho thấy còn khe gãy

Tất cả các gãy xương cánh tay, xương chầy và xương đùi liền xương gián tiếp kỳ hai chiếm đa số (với xương chầy liền kỳ hai chiếm 2/3, với gãy xương cánh tay chiếm ¾, đặc biệt với gãy xương đùi chiếm 9/10)

Ngày nay trong hai hình thức liền xương: liền xương trực tiếp kỳ đầu

và liền gián tiếp kỳ hai, y văn thế giới đồng thuận đánh giá liền kỳ hai là tốt nhất; liền nhanh nhất và xương liền vững chắc, ít bị gãy xương lại khi tháo

bỏ phương tiện bất động Nhóm A.O xưa kia chỉ công nhận liền xương trực tiếp kỳ đầu (nhờ cố định cứng chắc); nay cũng công nhận liền xương có can

dư đẩy nhanh quá trình liền xương

Tuyệt đại đa số các nhà chấn thương chọn hình thức kết hợp xương mềm dẻo Duy nhất phương pháp kết hợp xương A.O là hình thức liền xương trực tiếp kỳ đầu

Đối với các gãy thân xương cánh tay, cẳng chân và đùi đều liền xương

kỳ hai theo đại đa số trường hợp

Tại sao các gãy thân xương quay, trụ, cũng dùng nẹp cácbon lại liền xương đại đa số trực tiếp kỳ đầu Nếu so sánh với nẹp cácbon-epoxy của Anh thì nẹp cẳng tay của ta quá dầy; kích thước dầy mỏng của nẹp (tức mẫu mã nẹp) là một trong hai yếu tố khẳng định nẹp tổ hợp cácbon là mềm dẻo hay cứng nhắc Do đó chúng tôi đã đề nghị Trung tâm Công nghệ Vật liệu chế tạo

nẹp cácbon cẳng tay mỏng hơn để cố định xương dễ dàng và tạo cố định mềm dẻo Với lô nẹp mới cácbon – PEEK sản xuất bắt đầu từ năm 2006 Trung tâm

đã sản xuất nẹp cẳng tay mỏng hơn (3mm thay vì 4mm)

Tóm lại vật liệu tổ hợp cácbon có môđun đàn hồi tương đương môđun đàn hồi của xương Nếu lựa chọn độ dầy của nẹp thích hợp vừa đủ cho từng loại xương dàu gãy sẽ tạo liền xương kỳ hai có can nhanh chóng và chất lượng tốt

Y văn thế giới với việc chế tạo dụng cụ bên trong xương gãy bằng

tổ hợp cácbon

Thực tế các nhà chấn thương học liên tục nghiên cứu tìm cách chế tạo dụng cụ cố định bên trong bằng tổ hợp cácbon song yếu điểm nói trên (tổ hợp cácbon dòn, dễ gãy) là rào cản

Năm 1977, đoàn Việt Nam báo cáo về nẹp tổ hợp cácbon-polyamit điều trị gãy xương chân dài tại 49th International Conference on Biomedical Engineering tại Singapore, chúng tôi đã gặp các nhà nghiên cứu Anh, Mỹ, Thụy Sĩ, Nhật Bản, Trung Quốc đều quan tâm nghiên cứu dụng cụ bất động xương gãy bằng vật liệu tổ hợp cácbon

Cụ thể: