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

Khi ghép hỗn hợp tủy xương tự thân và xương nhân tạo sẽ cho một chất liệu ghép có đủ các tính chất của một xương xốp tự thân: Có tính dẫn xương, có tính cảm ứng xương có các tế bào gốc t

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ QUỐC PHÒNG

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

2 PGS.TS NGÔ VĂN TOÀN

HÀ NỘI- 2014

Văn Khoa

MỤC LỤC

Trang Lời cam đoan

Chữ viết tắt

Danh mục các bảng

Danh mục các hình

ĐẶT VẤN ĐỀ 1

Chương 1: TỔNG QUAN 14

1.1 Mô hoc cua xương 14

ương 14

16

1.2 Sinh lý quá trình liền xương 18

1.2.1 L ương sinh lý: 18

1.2.2 Liền xương sau ghép xương t thân 22

1.2.3 Liền xương sau ghép xương nhân tạo 23

ươ ươ i 25

26

ươ ương 26

1.3.3 Phươ ương th ng s 29

1.3.4 Phương pháp kết xương phối hợp với ghép xương 31

ương và ươ 31

ương 31

1.4.2 ươ ươ 34

1.5 Xươ ương Chỉnh hình 36

1.5.1 Các vật liệu sinh học có tính dẫn xương (osteoconduction) 37

1.5.2 Các vật liệu sinh học có tính cảm ứng xương (osteoinduction) 40

1.5.3 Xương nhân tạo MASTERGRAFT 43

p xươ xương t ươ 46

Chương 2: ƯƠ U 50

2.1 Nghiên c u ươ ương t thân ươ chi d i 50

ng nghiên c u 50

2.1.2 Phươ u 51

ươ ươ ương t ươ i 59

ng nghiên c u 59

2.2.2 Phươ u 60

2.3 Phươ , x 66

c nghiên c u 67

Chương 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 68

3.1 Đặc điểm nhóm đối tượng nghiên cứu 68

3.1.1 Đặc điểm tổn thương gãy xương ban đầu 68

3.1.2 Các phương pháp điều trị gãy xương ban đầu 69

3.1.3 Đặc điểm ổ KG 70

3.1.4 Tình trạng đau ổ kh ước điều trị 71

3.1.5 Tình trạng khuyết xương tại ổ khớp giả 71

3.2 Phương pháp điều trị 72

3.3 Kết quả điều trị 73

3.3.1 Kết quả gần 73

3.3.2 Kết quả xa 73

ương 80

ương 80

3.4.2 Cấu trúc ương 73

Chương 4 : BÀN LUẬN 85

4.1 Đặc điểm nhóm nghiên cứu 85

4.2 Kết quả điều trị 88

n 88

90

4.3 Thất bại - Biến chứng 97

ương và tế bào gốc tủy xương 98

ươ ươ 102

4.6 Vai trò của phương tiện kết xương với liền xương ổ khớp giả 105

4.7 ươ ươ ương t thân 107

4.8 Kỹ thuật ghép phối hợp xươ ương tự thân 116

4.8.1 Lấy dịch tuỷ xương 116

4.8.2 Kỹ thuật ghép xươ ương tự thân 117

c xương sau ghép 121

KẾT LUẬN 123

KIẾN NGHỊ 125 CÁC CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN

TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHỤ LỤC

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng Tên bảng Trang

3.1 Phân bố vị trí ổ KG 68

3.2 Phân bố loại gãy xương ban đầu 68

3.3 Phân bố các phương pháp điều trị gãy xương ban đầu 69

3.4 Phân bố BN theo thời gian từ khi gãy đến khi điều trị lần này 70

3.5 Phương pháp xử trí kỳ đầu ở BN nhiễm khuẩn 70

3.6 Tình trạng phần mềm tại chi thể 71

3.7 Tình trạng khuyết xương tại ổ khớp giả 71

3.8 Phân bố BN theo phương tiện kết hợp xương 72

3.9 ươ 72

ượng xương nhân tạo ghép 72

3.11 Liên quan KQ liền xương với KG vô khuẩn và nhiễm khuẩn 74

3.12 Liên quan kết quả liền xương với loại KG phần mềm tốt, xấu 74

3.13 Liên quan kết quả liền xương với KG phì đại và xơ teo 74

3.14 a thời gian liền xương với vị trí ổ KG 75

3.15 a thời gian liền xương loại KG phì đại hay xơ teo 75

a thời gian liền xươ 76 a thời gian liền xươ ưu sau mổ 76 a thời gian liền xươ ương tiện cố định xương 76

a th ươ xươ 77

Bảng Tên bảng Trang 3.20 Kết quả chung 77

Hình Tên hình Trang

1.1 Can xương mềm 19

1.2 Can xương cứng 21

1.3 Quá trình tạo mô mới từ tế bào gốc của tuỷ xương 32

1.4 Quá trình tái tạo mô xương mới từ tế bào gốc 34

1.5 Cấu trúc hạt xương nhân tạo MasterGaft 43

1.6 Quy trình sản xuất xương nhân tạo MasterGraft- granules 44

1.7 Kích thước lỗ rỗng và lỗ liên kết trong hạt xương MasterGraft 45

ươ ươ 48

ươ 52

2.2 Xươ 52

2.3 Tư 53

2.4 Lấy xơ ổ khớp giả và làm thông ống tủy 53

2.5 Kết hợp xương bằng đinh nội tủy có chốt 54

2.6 ươ ương sau khi KHX 54

2.7 ươ c trên 55

2.8 ươ 56

2.9 ủy xương, tạo cục máu đông vào ổ khớp giả sau khi đã KHX và ghép xương nhân tạo 56

ương 60

ng, kich th 62

ươ i collagen 65

3.1 ươ ươ ương t thân

ươ 80

3.2 c xương chưa - HVQH 70

3.3 ương b 70

3.4 c can xươ ương nhân ươ ương 73

3.5 ươ c xươ ươ 74

3.6 c can xương 75

3.7 ương 75

3.8 Mô xương chư - BN M5 76

3.9 Vùng xương Havers đặc- ươ h u cơ 77

3.10 Vùng xương đã thành ươ h u cơ 78

3.11 Vùng xương đang thành 78

3.12 Vùng phá huỷ xương 79

ươ c xươ 80

ương ch ng 80

ương ch hữu cơ 81

ươ ương 82

ươ ươ ương 83

ương 84

4.1 97

ĐẶT VẤN ĐỀ

Khớp giả xương dài là di chứng thường gặp trong điều trị gãy xương Theo

Tình trạng tổn thương ban đầu, tuổi, của người bệnh, các

điều trị trước đó và kinh nghiệm của thầy thuốc

Điều trị khớp giả xương dài c

xương… tuy nhiên bệnh nhân chịu thêm một vết mổ,

: Nhiễm khuẩn, chảy máu, đau,kinh, thời gian vô cảm kéo dài; và không đủ chất liệu với các khuyết hổng

, đ

Khi ghép hỗn hợp tủy xương tự thân và xương nhân tạo sẽ cho một chất liệu ghép có đủ các tính chất của một xương xốp tự thân: Có tính dẫn xương, có tính cảm ứng xương có các tế bào gốc tạo xương

Tiedeman (1995) ghép tuỷ xương và xương khử khoáng cho 48 ca khuyết xương, trong 39 ca theo dõi được, có 30 ca liền xương

-

D.S Zhou

Xuất phát từ thực tiễn như vậy, chúng tôi tiến hành đề tài:

khớp giả xương dài ” nhằm hai mục đích:

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

mastergraft

Chương 1 TỔNG QUAN

-m 30-35%

-,[7]

, cacbonat hay citrat

-

- -nhân (50-

- C

1.2 Sinh lý quá trình liền xương

Khi gãy xương, tại ổ gãy diễn ra một quá trình hình thành khối can để nối hai đầu xương với nhau, người ta gọi đó là quá trình liền xương Thông thường, 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, để lại di chứng hay gặp đó là khớp giả

1.2.1 L sinh lý:

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

- Giai đoạn đầu còn gọi là pha viêm: Kéo dài khoảng 3 tuần Sau khi gãy xương, tại ổ gãy xuất hiện phản ứng viêm, đại thực bào tiêu huỷ các tổ chức hoại tử và xương vụn rồi hình thành tổ chức hạt Các tế bào nằm trong tuỷ xương, màng xương và tổ chức phần mềm xung quanh ổ gãy dưới sự kích thích của khối máu tụ trở thành các tế bào biệt hoá tạo xương tham gia vào quá trình liền xương [119] Các kích thích hóa học tại ổ gãy đã làm khởi động các 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 biến đổi từ tổ chức hạt sang tổ chức canxi hoá tạm thời, về tổ chức học khối can xương mềm gồm các nguyên bào xương, nguyên bào sụn và hệ thống các sợi collgen Các nguyên bào xương và nguyên bào sụn tổng hợp các chất gian bào 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 làm giãn 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 chất canxi để tạo thành can ở vùng ổ gãy Hai quá trình đồng và dị hoá này diễn ra song song, dần dần quá trình đồng hoá chiếm ưu thế Về phương diện thăng bằng kiềm toan, trong vòng 2 tuần đầu pH toan tính dần trở về bình thường rồi chuyển sang kiềm tính Nếu ổ gãy được nắn chỉnh và bất động tốt thì pH tại ổ gãy sẽ chuyển sang kiềm tính nhanh hơn, tạo điều kiện cho quá trình thành lập can xương Ngược lại, pH toan sẽ gây đau kéo dài và làm chậm quá trình hình thành can

Trên lâm sàng và X quang, tương ứng với giai đoạn viêm và hình thành 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 ứng với giai đoạn hình thành can mềm, lâm sàng không còn cử động bất thường tại ổ gãy, X quang các đầu gãy không còn sắc cạnh, bắt đầu xuất hiện can cầu (can xương độ I), dần dần can xương phát triển tạo thành một cầu can nối 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 hình ảnh 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 chức sụn không biệt hóa tạo xương làm cho ổ gãy tồn tại tổ chức xơ sụn, liền xương không diễn ra và tiến triển thành khớp giả Chính vì vậy trong giai đoạn can mềm, cần bất động tốt ổ gãy để tạo sự vôi hoá, hình thành can xương 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 được cốt hoá rồi tạo thành các bè xương cứng Các chất dạng xương dần dần được khoáng hoá trở thành xương chưa trưởng thành là các bè xương được sắp xếp dọc theo các mao mạch Quá trình vôi hoá can mềm xuất hiện đầu tiên ở chỗ tiếp giáp giữa các đầu xương gãy, tuần tự từ đầu này sang đầu kia của ổ gãy cho đến khi hai đầu xương gãy được nối liền với nhau

- Giai đoạn sửa chữa hình thể can: các ống xương Havers được định hướng thay thế can xương cứng, quá trình này kéo dài từ một đến vài năm, trả lại cho xương cấu trúc tổ chức học của nó dọc theo trục dọc của xương Quá trình sửa chữa được thực hiện bởi các BMU (bone modelizing unit) gồm có các huỷ 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 đến nhiều năm Theo McKibbin B [93], giai đoạn này liên quan đến sự chỉnh sửa hình 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 sửa chữa dần dần

Tuy nhiên, vì nhiều nguyên nhân khác nhau liên quan đến quá trình hình thành can xương Như đã trình bầy ở trên, những yếu tố chấn thương ban đầu, 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 như gãy 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 liền xương bị ảnh hưởng hoặc bị bẻ gãy là nguyên nhân dẫn đến xương chậm liền hoặc không liền

1.2.2 Liền xương sau ghép xương

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 đến nay, ghép xương được ứng dụng rộng rãi trong chấn thương chỉnh hình, với các chất liệu xương tự thân, xương đồng loại, xương dị loại, chất liệu sinh tổng hợp thay thế xương ghép

; với kỹ thuật ghép tự do kinh điển, ghép có mạch nuôi, tiêm ghép qua da

Cuối thế kỷ XIX, hai phẫu thuật viên Barth A (người Đức) và Curtis B.F (người Mỹ) độc lập nhau, cùng đẩy mạnh việc nghiên cứu và ứng dụng ghép xương trong lâm sàng Tác giả Barth A mô tả sự hấp thu xương ghép đã

bị hoại tử do mất nguồn mạch nuôi và sự hình thành xương mới từ xương còn đang sống xung quanh vào xương ghép Curtis B.F có nhận xét: hệ thống ống Haver của xương ghép như là những ống dẫn tạo thuận lợi cho mô hạt phát triển vào Tiếp đó, trên nền mô mới thay thế xương ghép, sự cốt hóa nhanh chóng 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 diễn biến 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 tế bào xương vào mảnh ghép theo các mạch máu tân tạo

Năm 1914, Phermister D.B đã mô tả sự xâm nhập hình thành xương mới trực tiếp vào trong xương ghép Các dải bè xương của xương ghép bị hoại tử do mất mạch nuôi, tiếp ngay sau đó là sự lắng đọng xương mới Quá trình 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 liền xương 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 ghép xương đã mô phỏng được hoạt tính sinh học, cơ chế sinh học sự hòa nhập vào xương 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 tổng hợp bằng những công nghệ khác nhau, thành phần khác nhau tùy vào mục đích và vị trí ghép Tuy nhiên ghép vật liệu sinh học điều trị khớp giả xương dài được các tác giả sử dụng chủ yếu là các xương tổng hợp như: Hydroxyapatite (HA) tiêu đi sau 6 , β- tricalcium phosphate (β -TCP)

, tác dụng của chúng là lấp đầy ổ khuyết xương, tạo khung để các tế bào xương bám vào và nhân lên

- [33], [78], [90]

Quá trình liền xương khi ghép các chất liệu này cũng giống như liền xương khi ghép xương xốp tự thân, tuy nhiên sẽ không có giai đoạn mảnh ghép 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, sau

đó là sự phát triển mô liên kết và các tế bào xương rồi sự khoáng hóa và thay thế dần xương nhân tạo bằng cấu trúc xương tự thân

Tại chỗ ghép xương, hình thành khối máu tụ lấp đầy nền nhận và bao bọc quanh các mảnh xương ghép, ngay sau khi đóng vết mổ Phản ứng viêm bắt đầu xuất hiện với tâm điểm là các mảnh xương ghép Giai đoạn viêm tấy này cũng giống như phản ứng tại ổ gẫy xương mới, các tế bào viêm tiết ra các Cytokin kích thích các mầm mao mạch tân tạo phát triển vào từ nền , như vậy tốc độ phát triển của các mạch tân tạo phụ thuộc một phần vào mức độ cấp máu, sự phong phú của mạch máu nơi nền xương nhận

[50], [124]

, 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 viêm

hủy xương và hình thành xương mới đạt đến độ cân bằng trong cơ chế “Thay thế dần dần” Hủy cốt bào tiêu hủy những dải xương ghép và đồng thời tạo cốt bào 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 kiểu khoanh vùng bao bọc quanh các mẩu nhỏ của mảnh ghép Mảnh xương ghép tiêu hết và hình thành đầy đủ xương mới vào khoảng tháng thứ sáu Quá trình hòa nhập của mảnh ghép xương nhân tạo cũng giống như của xương xốp tự thân, thường hoàn thành sau khoảng một năm, cấu trúc xương mới giống như

mô xương nhận [1]

xương (osteogenin) trên xươ

- Đau tại ổ gãy khi tỳ nén

- 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 hai đầu gãy không gắn lại với nhau bằng một khối can xương mà lại gắn với nhau bằng tổ chức xơ sợi

Điều trị khớp gi xương dài

Mặc dù điều trị khớp giả xương dài chi dư khó khăn, nhưng ổ KG vẫn là một tổ chức sống có khả năng nếu được đặt trong những điều kiện thuận lợi [127] Để điều trị hiệu quả KG xương dài theo nhiều 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 phương pháp 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

:

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 quá trình chuyển hoá tại mô xương Phương pháp này phải bất động lâu, thời gian liền xương kéo dài, tỷ lệ liền xương đạt 75-89% [107]

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 sinh sản Tuỳ theo tác giả, tỷ lệ liền xương 85-91% [33],[100],[109]

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

Ghép xương điều trị khớp giả đến nay vẫn được áp dụng rộng rãi Nhờ

có 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 là xương tự thân, xương đồng loại, xương dị loại hay xương nhân tạo Đối với xương dị loại, do các đặc điểm về miễn dịch nên hiện nay không còn được ưa dùng [5],[49],[50] Mảnh ghép hiệu quả và thường được sử dụng nhất là xương xốp tự thân Do có đầy đủ các đặc tính sinh xương, cảm ứng xương và dẫn xương, không có nguy cơ lây bệnh, ít nguy cơ nhiễm khuẩn nên mặc dù

có thể gặp một số biến chứng tại nơi lấy xương , nhưng ghép xương xốp tự thân vẫn là tiêu chuẩn vàng để đánh giá các phương pháp ghép xương hoặc vật liệu thay thế xương khác Tỷ lệ liền xương sau ghép xương xốp tự thân điều 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 từ trước những năm 1900 nhưng phải đến năm 1921 Campbell mới đưa ra thuật ngữ "onlay" Mảnh xương ghép lấy từ thân xương chày được đặt lên mặt xương đã đục phẳng, bắc cầu qua ổ khớp giả và được cố định bằng chốt xương 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 tránh phá 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 sự vững chắc, có thể bị gãy và luôn bị hấp thụ tạo thành khoảng trống trong quá trình thay thế dần dần bằng các tế bào xương tại chỗ [ 5]

- Ghép xương kiểu "inlay":

Phương pháp này được Albee mô tả đầu tiên để điều trị KG và ổ gãy đầu trên xương chày, sau đó được mở rộng cho các vị trí xương khác Mảnh xương ghép tự thân được lấy ngay ở phía trên và dưới ổ KG, sau đó trượt mảnh 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 có nhược điểm là chất lượng xương ghép không tốt bằng xương mào chậu và do phải 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 kết xương bằng nẹp vít [ 5]

- Ghép xương kiểu Matti:

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

- Ghép xương bên trong bằng chốt xương nội tuỷ:

Chốt xương nội tuỷ có thể lấy từ thành một xương cứng nhưng thường

sử 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 Nhược điểm là việc đóng chốt xương nội tuỷ sẽ làm tổn thương hệ thống mạch nuôi xương trong ống tuỷ, làm cho sự liên kết giữa hai đầu gãy với chốt xương ghép 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 đề xuất vào những năm 1960, dựa trên nguyên lý tạo cầu bắc qua ổ KG bằng vỏ xương Vỏ xương vẫn có mạch nuôi nhờ dính vào màng xương và phần mềm xung quanh có vai trò kép: tạo xương và tái khởi động quá trình liền xương của ổ KG Đây là kỹ thuật cơ bản của điều trị KG có mở ổ gãy, thường phối hợp với kết hợp xương vững chắc Tuy nhiên, phương pháp này không ưu thế đối với KG mất đoạn xương lớn hơn 1 cm, KG thưa xương nặng, đầu xương teo nhọn, thành xương cứng teo mỏng, ống tuỷ rộng [2],[3] Tại việt nam một vài tác giả điều trị thành công các ổ khớp giả bằng phương pháp này, gần đây nhất Nguyễn Lâm Bình [3] điều trị cho 91 khớp giả xương đùi và xương chày không 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 với những trường hợp mất đoạn xương nhiều Năm 1978, Taylor và cộng sự lần đầu tiên chuyển đoạn xương mác từ bên đối diện Kỹ thuật này có ưu điểm không phụ thuộc vào nơi nhận, tỷ lệ liền xương cao và hiệu quả, có

khuyết Tại Việt nam, Nguyễn Việt Tiến (2003) [13] điều trị 49 trường hợp khuyết xương phức tạp ở chi thể bằng ghép xương tự do có nối mạch nuôi với kỹ thuật vi phẫu (42 vạt xương mác, 7 vạt xương mào chậu), tỷ lệ thành công 93,8% Thời gian phẫu thuật của phương pháp này dài hơn, cần hy sinh mạch, có thể gãy xương ghép và khuyết xương tại nơi cho, làm mất vững của xương và đòi hỏi phẫu thuật viên 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 sản phẩm khác nhau, tuy nhiên chúng được chia làm 2 loại: Các vật liệu có tính dẫn xương (osteoconduction) và các vật liệu có tính cảm ứng xương (osteoinduction)

-

- 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 cố định vững, chống xoay trục, người bệnh có thể tập vận động tỳ nén sớm [80],[116] Đinh nội tuỷ lựa chọn thân xương [23],[123]

Tỷ lệ liền 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 tiền

tuỷ với KG vô khuẩn, không viêm rò, phần mềm tốt

- Nẹp vít: Điều trị KG xương dài bằng nẹp vít nén ép được nhiều tác giả 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 nẹp vít là cho phép nắn chỉnh ổ gãy đúng giải phẫu, đặc biệt trong những trường hợp KG lệch trục; cố định vững chắc các đầu gãy, tập vận động sớm các khớp lân 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 ảnh hưởng 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 dụng trong những trường hợp KG không viêm rò, không có sẹo xấu dính xương

- Cố định ngoài: Áp dụng nhiều trong các khớp giả nhiễm khuẩn hoặc

có tiền sử nhiễm khuẩn với nguy cơ nhiễm khuẩn tái phát, cho phép cố định cách xa vị trí tổn thương, thuận lợi cho chăm sóc vết thương, vận động sớm khớp lân cận [43] Từ những năm 1950, Ilizarov đã ứng dụng khung cố định bên ngoài vừa có tác dụng căng dãn vừa có tác dụng nén ép giúp cố định vững chắc và có thể chỉnh được di lệch đầu xương [trích theo 88] Phương pháp này rất hiệu quả với những trường hợp KG mất đoạn xương lớn, phần mềm xấu hoặc 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 quyết cùng lúc 3 tổn thương: làm ổn định tình trạng nhiễm khuẩn, viêm xương, làm liền xương và phục hồi độ dài của chi [63],[105] Nhược điểm chính của khung 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 cơ học và sinh học phối hợp, các tác giả chủ trương phối hợp nhiều phương pháp cùng lúc trong điều trị KG xương dài là kết hợp xương vững chắc

xương xốp tự thân vừa trám đầy vào khe gãy kiểu Matti vừa đặt các mảnh xương 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 thể

áp dụng với những bệnh nhân KG nhiễm khuẩn, mất đoạn xương lớn hoặc có phần mềm xấu [8],[68],[76], [104] Điều trị KG xương dài vẫn là một vấn đề còn nhiều thách thức, đặc biệt trong những trường hợp có phần mềm xấu, tiền

sử 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 khởi động và tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình liền xương tại ổ KG một cách hiệu quả

1.4 uỷ xương và

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

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

Trong khoang tạo máu chứa một quần thể đa dạng các tế bào máu ở các

Tế bào gốc là thuật ngữ dùng để chỉ một loại tế bào đặc biệt, duy nhất có khả năng tự tái tạo mới và biệt hoá thành những tế bào chuyên biệt t

, khi nhận được những tín hiệu kích thíchhoạt động tự tái tạo và biệt hoá bằng cách phát triển thành hai loại tế bào 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 mô trưởng thành Còn loại tế bào con thứ hai vẫn ở trạng thái không hoạt động ban đầu, chúng giữ nguyên kiểu hình và tất cả những khả năng của tế bào mẹ ban đầu cho tới khi có những tín hiệu hoặc hiện tượng kích hoạt mới xảy ra để đáp ứng tăng sinh biệt hoá [82],[130],[132]

, ưu điểm chính của tuỷ xương là lấy, ít liên quan với các bệnh và có thể xử lý, ghép ngay trong mổ Những kỹ thuật để phân lập hay nuôi cấy tế bào gốc từ tuỷ xương invitro có thể bằng cách tách trực tiếp dựa trên marker bề mặt 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 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 (hematopoietic stem 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 hằng định, sản xuất ra hàng tỷ tế bào máu mỗi ngày Tế bào gốc tạo máu được sử dụng trong ghép để điều trị một số bệnh máu như: leukemia, lymphoma, myeloma và thalassemia

- Tế bào gốc trung mô: uỷ xương nguồn tế bào gốc trung mô dồi dào, 1 ml tuỷ xương có khoảng 40 triệu tế bào có nhân và 2.000 tế bào tiền thân (hoặc 1 tế bào tiền thân/20.000 tế bào có nhân) là những tế bào đệm của tuỷ xương, có đặc tính của những tế bào gốc vạn năng, được tìm thấy trong chất đệm của tuỷ xương không tạo máu Khả năng của tế bào gốc trung mô nguồn gốc tuỷ xương rất đa dạng Trong quá trình chu chuyển của tế bào hoặc đáp ứng với những kích thích nhất định, chúng có thể biệt hoá thành nhiều loại tế bào như nguyên bào xương, nguyên bào sụn, nguyên bào sợi, tế bào mỡ, tế bào cơ tim, tế bào bet

[97]

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

Friedenstein [52],[53] khi nuôi cấy các tế bào từ tuỷ xương thấy chúng tạo thành cụm tế bào có khả năng tạo xương và sụn (CFU-F) Nuôi cấy tuỷ xương dài ngày cũng cho thấy các tế bào này thể hiện đặc tính của dòng tế bào mỡ và nguyên bào xương

Pittenger 9] thấy các tế bào phân lập từ tuỷ xương có khả năng duy trì ổn định tình trạng không biệt hoá khi nuôi cấy dài ngày invitro và các colony từ những tế bào đơn lẻ ban đầu có thể được cảm ứng để biệt hoá thành dòng tế bào tạo xương, sụn, mỡ khi có các tín hiệu phù

-hợp Kuznetsov [ 126] thấy dòng tế bào đệm tuỷ xương có khả năng tạo colony khi có các yếu tố PDGF, TGF-β, EGF, BFGF (yếu tố phát triển nguyên 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]

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

đa dạng nên tế bào gốc trung mô tủy xương, ứng dụng trong

chấn thương chỉnh hình rất lớn, đặc biệt là để tái tạo và sửa chữa 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 của tuỷ xương trên thỏ Năm 1934, McGaw và Harbin nhận thấy khả năng tạo xương của tuỷ xương khi ghép tuỷ xương trên thực nghiệm điều trị khuyết xương mác của chó [trích dẫn từ 38]

Từ những năm 1960 nhiều tác giả thấy rằng tế bào gốc tạo xương ở tuỷ xương 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 tuỷ xương

tự thân

Năm 1982, Tagaki và Urist [120] khi thực nghiệm trên khớp giả xương đùi chuột thấy chất đệm tủy xương bao gồm các tế bào tiền thân tạo xương và

các tế bào trung mô có khả năng đáp ứng với BMP để biệt hoá thành nguyên bào xương

Năm 1986, Paley và cộng sự [104] ghép tuỷ xương để điều trị gãy xương và mất đoạn xương thực nghiệm trên thỏ cho thấy khả năng sinh xương 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 áp dụng trên lâm sàng

Mặc dù đã có nhiều nghiên cứu trên thực nghiệm về khả năng tạo xương của tuỷ xương nhưng phải đến những năm 1990 mới bắt đầu có những nghiên cứu ứng dụng trên lâm sàng với một số lượng không lớn Các nghiên cứu ứng dụng ban đầu đều ghép trực tiếp tuỷ xương vừa hút được ở xương chậu vào ổ KG Tỷ lệ liền xương của ghép trực tiếp tuỷ xương không qua xử lý từ 62,5-90% với thời gian trung bình 3-7 tháng Kỹ thuật này

có ưu điểm nhanh và đơn giản nhưng nhược điểm là không loại bỏ được các thành phần không cần thiết cho quá trình liền xương trong khối ghép, mật độ

tế bào gốc tạo xương không cao Năm 1990, Healey [67] thông báo 8 trường hợp KG sau khi lấy u và kết xương bên trong được điều trị bằng ghép tuỷ xương Năm 1991, Connolly [36] ghép tuỷ xương tự thân điều trị 20 bệnh nhân KG thân xương chày Năm 1993, Garg [57] báo cáo 20 trường hợp

KG thân xương dài được ghép tuỷ xương tự thân Năm 2005, Goel [60] ghép 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 tuỷ xương 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 thân xương bằng tế bào gốc sau nuôi cấy, các tế bào gốc trung mô từ tuỷ xương của bệnh nhân được nuôi cấy exvivo, gắn vào khung đỡ hydroxyapatite, sau

trung bình 17,1 ml

Muller uỷ xương được hút ra từ mào chậu 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

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 sản phẩm khác nhau, tuy nhiên chúng được chia làm 2 loại: Các vật liệu có tính

dẫn 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)

, cho phép trong, xương mới

mầm mao mạch , do cấu trúc ba chiều của nó Chúng

có ưu thế lấp đầy trong những trường hợp khuyết hổng xương [28], [85]

Hydroxyapatite, β-tricancium phosph

60-65%, kích thước của các lỗ từ 300 µm- 500µm [99]

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

và hoá học Ưu điểm của chúng là hoà nhập với tốc độ thấp hơn các vật liệu calcium phosphate

Một trong những ceramic tiêu được phổ biến là tricalcium phosphate (TCP),

- β- TCP tron

dạng viên khối, hạt, bột hoặc bột mát tít Ceramic san hô khi xử lý với ammonium phosphate bằng nhiệt hoá học tạo ra TCP có cấu trúc và độ xốp tương tự như xương xốp Kích thước lỗ và độ xốp là đặc tính quan trọng của vật liệu ghép Xương không mọc vào bên trong các lỗ từ 15-40µm Sự hình thành xương đòi hỏi kích thước lỗ tối thiểu 100 µm, lý tưởng nhất là từ 300-500 µm Tuy nhiên, theo một số tác giả kích thước lỗ ít quan trọng hơn

sự hiện diện của các lỗ liên kết Các lỗ liên kết ngăn cản hình thành các lối cụt, thường phối hợp với áp lực oxy thấp là nguyên nhân ngăn cản các tế bào tiền thân tạo xương biệt hoá thành nguyên bào xương Khả năng lấp đầy khuyết xương của calcium phosphate đã được nghiên cứu trên thực nghiệm và

-

Hydroxyapatite tổng hợp (HA) là calcium phosphate tinh thể, có tính dẫn xương cũng được tạo qua quá trình như ceramic

[99], nê Các nghiên cứu thực nghiệm của Ripamonti, Gosain cho thấy HA có thể có một số đặc tính cảm ứng xương

ngoài khả năng dẫn xương Tuy nhiên, do quá trình tiêu in vivo chậm và tính

dễ vỡ cao, hình thành xương chậm nên HA thường không được sử dụng đơn thuần như vật liệu dẫn xương TCP ít vỡ hơn và tiêu nhanh hơn HA Theo Knaack, Wiltfang, trên thực nghiệm thấy 95% calcium phosphate bị tiêu đi từ 26-86 tuần

64]

-25] báo cáo 108 trường hợp dùng ceramic hai pha, bao gồm 74 ca gãy xương, 30 ca khớp giả và 4 ca ghép xương kiểu Papineau Kết quả cho thấy chỉ có 1/74 gãy xương bị khớp giả, tất

cả 30 ca khớp giả đều liền (1 ca nhiễm trùng), ghép xương kiểu Papineau bằng trộn ceramic và xương ghép tự thân liền trong khoảng thời gian bình thường Theo tác giả, ceramic hai pha cho phép loại bỏ các nguy cơ biến chứng của ghép xương tự thân

Do các vật liệu thay thế xương thiếu các tế bào tiền thân tạo xương và khả năng cảm ứng xương nên một số tác giả bổ sung yếu tố cảm ứng xương vào chất đệm dẫn xương calcium phosphate để tạo ra xương ghép phức hợp thúc đẩy tạo xương Chapman và cộng sự [32] theo dõi 249 ca gãy xương dài tối thiểu 2 năm, so sánh giữa ghép xương tự thân với ghép xương phức hợp (gồm ceramic calcium phosphate 2 pha trộn với collagen bò và tuỷ xương tự thân) Các tác giả thấy không có sự khác biệt về tỷ lệ liền xương, phục hồi

chức năng hoặc biến chứng giữa 2 nhóm và cho rằng phức hợp xương ghép

có hiệu quả như xương ghép tự thân khi điều trị gãy xương dài cần ghép xương bổ sung

Kelly (2001) [81] tron

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

Một trong những đặc điểm của hệ thống xương là khả năng tự tái tạo Quá trình sửa chữa xương liên quan đến nhiều hiện tượng song song với sự phát triển phôi Do mô xương có nguồn gốc từ trung mô nên các tế bào trung

mô chưa biệt hoá có gen gần với dòng tế bào chuyên biệt ở giai đoạn sửa chữa hoặc phát triển Trong quá trình sửa chữa, một số kích thích sẽ phát tín hiệu

để các tế bào trung mô chưa biệt hoá sẽ biệt hoá theo con đường tạo

đề cập lần đầu tiên từ những năm 1960, theo Urist [127], hiện tượng cảm ứng xương (osteoinduction) được định nghĩa là "quá trình hỗ trợ các tế bào trung