1. Tổng quan
Gãy xương là hậu quả khi lực tác động cơ học lên hệ thống xương vượt quá khả năng chịu đựng của tổ chức. Mức độ phức tạp của gãy xương phụ thuộc trực tiếp vào cường độ lực tác động, thời gian tác động. Theo thống kê hàng năm có khoảng 11,3 ca gãy xương /1000 dân tại Mỹ, trong đó nam giới chiếm 11,67 ca/1000 dân, nữ giới chiếm 10,67 ca/1000 dân.
Khớp giả, chậm liền xương là những diễn biến bất thường của một ổ gãy xương với tỷ lệ tương ứng 2-3% và 4-5%, do nhiều nguyên nhân gây nên: yếu tố chấn thương ban đầu, những yếu tố liên quan đến người bệnh và do thày thuốc [1],[2],[6],[7].
Trong bài viết này chúng tôi sẽ bàn luận một cách tổng quan về quá trình liền xương và ứng dụng trong ghép xương.
2. Sinh lý quá trình liền xương
Quá trình liền xương là một quá trình phức tạp liên quan tới nhiều yếu tố từ mức phân tử, tế bào tới vùng tổn thương tới toàn cơ thể. Về tổ chức học, quá trình liền xương bình thường diễn ra qua 4 giai đoạn như sau:
Giai đoạn đầu còn gọi là pha viêm:
– Xuất hiện ngay sau khi xương gãy giai đoạn này kéo dài trong thời gian 3 tuần với đỉnh điểm là ngày thứ 3 tới ngày thứ 5 sau chấn thương.
– Lực tác động làm gãy xương sẽ đồng thời làm tổn thương cả 2 hệ thống cấp máu của màng xương và tủy xương dẫn tới hoại tử các tế bào tại ổ gãy, các tế bào này sẽ giải phóng các yếu tố hoạt hóa thành mạch gây tăng quá trình giãn mạch và thẩm thấu thành mạch. Quá trình này làm tăng lưu lượng máu tới ổ gãy và đỉnh điểm là 2 tuần sau chấn thương. Trên nền của cục máu đông hình thành từ các tế bào viêm, các nguyên bào sợi xuất hiện tạo ra collagen dần thay thế cục máu đông bằng tổ chức hạt.
Giai đoạn hai là giai đoạn tạo can xương: kéo dài từ 1 đến 4 tháng, gồm hai giai đoạn như sau:
– Hình thành can xương mềm: diễn ra trong 1- 3 tuần đầu:
+ Trong giai đoạn này hình thành nhiều các mạch máu tân tạo được tạo ra bởi các tế bào gốc tủy xương. Các tế bào gốc này xâm nhập vào vùng tổn thương và biệt hóa tùy thuộc vào điều kiện tại chỗ : nồng độ oxy tổ chức, sức căng giãn và các yếu tố kích thích phát triển tại chỗ (Growth factors).
+ Sức căng giãn tại chỗ sẽ hoạt hóa tế bào gốc sinh các nguyên bào sợi. Ở những nơi có nồng độ oxy thấp và căng giãn thường xuyên các tế bào gốc sẽ tạo các nguyên bào sụn (chrondrocyte), sau đó các can sụn sẽ tạo cầu nối giữa hai đầu xương gãy, cũng chính các can sụn này sẽ làm giảm độ căng giãn và đưa tới sự liền xương.
+ Nguyên bào xương (Osteoprogenitor cell) sẽ tăng sinh nhanh chóng ở môi trường giàu oxy và ít bị căng giãn cơ học, những vùng này tạo nên can xương cứng trực tiếp.
+ Can xương mềm được tạo ra nhờ sự biến đổi từ tổ chức hạt sang tổ chức canxi hoá tạm thời, bao gồm các nguyên bào xương và nguyên bào sụn cùng hệ thống các sợi collgen. Các nguyên bào xương và nguyên bào sụn tổng hợp các chất gian bào dạng xương và sụn. Sự khoáng 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 nhau. Can ở giai đoạn này rất mềm và dễ gãy.
+ Hình thành can xương cứng: can xương mềm tiếp tục phát triển, các tế bào sụn cùng hệ thống sợi collagen lắng đọng canxi tạo môi trường cho các tế bào gốc đi vào biến đổi thành các nguyên bào xương, các tế bào này biến đổi sụn đã khoáng hóa thành các bè xương cứng sắp xếp dọc theo các vi quản. Sự cốt hoá tạo thành các bè xương cứng đảm bảo nối liền ổ gãy vững chắc.
– Giai đoạn sửa chữa hình thể can:
Xương Havers thích hợp 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 ). Dưới sự tác động của các lực cơ học tổ chức can xương tại đây có sự thay đổi về hình thể để thích hợp với chức năng của xương. Sự sửa chữa được thực hiện bởi các BMU ( bone modelizing unit ) gồm có các huỷ cốt bào và tạo cốt bào và diễn ra theo một trình tự được lặp đi lặp lại [1],[2],[7].
– Giai đoạn hồi phục hình thể xương như ban đầu:
+ Kéo dài từ một đến nhiều năm. Hình thể xương phục hồi hoàn toàn ở trẻ em, nhưng ở người lớn không thể hồi phục như hình thể ban đầu.
+ Trên lâm sàng và X quang, tương ứng với giai đoạn viêm và hình thành tổ chức hạt, biểu hiện bằng sưng, nóng, đỏ, 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 ) [2],[7].
3. Nguyên nhân hình thành khớp giả, chậm liền xương
Yếu tố chấn thương ban đầu:
Có ảnh hưởng rất nhiều đến sự hình thành chậm liền và khớp giả như: gãy di lệch nhiều, gãy hở, mất đoạn xương, gãy nát vụn do chấn thương năng lượng cao, nhiễm trùng. Tỷ lệ chậm liền xương tăng cao cùng với mức độ nặng của gãy hở [1],[2],[7]. Một yếu tố thường quyết định đến tỷ lệ liền xương là sự nguyên vẹn mạch nuôi dưỡng xương, đặc biệt đối với thân xương chày; sự phá huỷ động mạch nuôi xương khi gãy di lệch nhiều hoặc phá huỷ màng xương trong gãy hở độ II, III cũng làm tăng cao tỷ lệ khớp giả, chậm liền xương. Khi nghiên cứu 842 trường hợp khớp giả xương dài, Boyd, Lipinski và Wiley thấy rằng khớp giả thường gặp khi gãy hở, nhiễm trùng, gãy nhiều đoạn và mất mạch nuôi đoạn ở giữa, gãy phức tạp do chấn thương năng lượng lớn, nắn chỉnh không tốt, cố định không đảm bảo, bất động không đủ thời gian, nắn mở ổ gãy hoặc kéo dãn ổ gãy. Qua 814 trường hợp khớp giả, d’Aubigne cũng nhấn mạnh đến yếu tố nhiễm trùng như là nguyên nhân gây ra khớp giả. LaVelle nghiên cứu trên 300 trường hợp gãy xương chày điều trị bằng đinh nội tuỷ chỉ gặp 2% khớp giả và thường xảy ra trên bệnh nhân gãy mắt cá, mâm chày hoặc ổ cối cùng bên, không cho phép tỳ sớm [6].
Nguyên nhân về phía thày thuốc:
Thường do nắn chỉnh ổ gãy không tốt, bất động ổ gãy không được vững chắc, trong quá trình phẫu thuật làm mất khối máu tụ, gây tổn thương thêm mạch máu nuôi dưỡng xương hay bóc tách, phá huỷ màng xương nhiều. Một nguyên nhân khác cũng thường thấy là thầy thuốc theo dõi, điều trị sau chấn thương không đúng chỉ định như bỏ bột quá sớm hoặc cho bệnh nhân tỳ quá muộn. Heppenstall, Brighton, Esterhai và Muller nghiên cứu trên 185 trường hợp khớp giả xương chày thấy rằng 92,4% có thời gian tỳ ban đầu muộn trên 6 tuần [3].
Những yếu tố liên quan đến bệnh nhân:
Tinh trạng suy dinh dưỡng, chuyển hoá kém của bệnh nhân. Hút thuốc lá cùng với lượng nicotin hấp thụ gây ra tác dụng tiêu cực đối với quá trình liền xương được thấy cả trên lâm sàng và thực nghiệm [1],[2],[7]. Một số bệnh lý toàn thân có thể ảnh hưởng như giảm miễn dịch, lao phổi, đái tháo đường. Việc không tuân thủ đúng chỉ định điều trị cũng góp phần tăng tỷ lệ khớp giả, chậm liền xương như bệnh nhân tự tháo bỏ bột, đi lại sớm khi can chưa đủ vững.
4. Phân loại khớp giả và các phương pháp điều trị
4.1. Phân loại khớp giả:
Sự khác biệt giữa chậm liền và khớp giả chủ yếu là mức độ can xương theo thời gian. Xương được xem là chậm liền khi quá trình liền xương không đúng với diễn biến thông thường tuỳ theo vị trí và kiểu gãy xương, thường được tính 3 tháng từ khi gãy xương. Ổ gãy thân xương dài được xem là khớp giả khi không liền sau gấp đôi thời gian liền xương bình thường, theo nhiều tác giả thời gian này là khoảng 6 tháng [1],[2],[4],[7].
Trên lâm sàng, có thể chia thành hai loại khớp giả: loại chặt, không có di động tại ổ gãy và loại lỏng lẻo, có thể thấy di động tại ổ gãy, thường phải bất động thêm bằng bột hoặc phương tiện kết xương kim loại.
Trên X quang, tùy theo mức độ phát triển của đầu xương, có thể chia thành loại phì đại và loại teo đét
4.2. Các phương pháp điều trị khớp giả
– Ghép xương tự thân : được coi là tiêu chuẩn vàng trong điều trị khớp giả, đem lại tỉ lệ liền xương cao 80-90%[2],[7]. Mảnh ghép mào chậu có chứa đầy đủ các yếu tố cần thiết như 15% nguyên bào xương còn sống và các dòng tế bào trung mô khác, mặt khác cung cấp ngay các nguyên liệu tạo xương nên có khả năng tạo xương mới từ ngay sau ghép. Tuy nhiên phương pháp này có hạn chế bởi số lượng và các phiền toái tại vùng lấy xương ghép[1].
– Ghép tuỷ xương và tế bào gốc tủy xương tự thân : Chứa nhiều tế bào gốc có khả năng biến đổi tạo các nguyên bào xương. Khả năng này đã được nhiều tác giả áp dụng để tăng cường đặc tính sinh xương của xương ghép bằng cách trộn xương ghép với tuỷ xương lấy được trong quá trình phẫu thuật. Hernigou và cộng sự ( 2005 ) báo cáo 60 trường hợp khớp giả thân xương chày được ghép tuỷ xương tự thân có sử dụng máy ly tâm để tăng số lượng và độ tập trung tế bào gốc được ghép, tỷ lệ liền xương đạt 95%, cho thấy đây là một phương pháp ít xâm lấn, đơn giản và hiệu quả [5].
– Các phương pháp kích thích sinh học : Nhìn chung còn đang trong quá trình nghiên cứu và thử nghiệm, một số phương pháp như : Tiểu cầu – yếu tố kích thích tăng trưởng tự thân, yếu tố tăng trưởng và biệt hóa 5 (growth and differentiation factor-5), Sóng siêu âm tần số thấp.
– Ghép xương đồng loại : phương pháp ngày càng được áp dụng nhiều do có nhiều ưu điểm như : mảnh ghép kích thước lớn, nhiều hình dạng, vị trí khác nhau, không có biến chứng vùng lấy xương, cung cấp vật liệu cho quá trình tái tạo xương. Nhược điểm là chỉ cung cấp vật liệu chứ không tham gia quá trình tái tạo xương, phụ thuộc kỹ thuật và trang thiết bị, nguy cơ nhiễm trùng cao do thải ghép.
– Ghép các dẫn chất tạo xương : Gốm và Hydroxyapatite, collagen, chế phẩm từ san hô, Beta-tricalcium phosphate. Chỉ có tác dụng phụ trợ cung cấp vật liệu cho quá trình tạo xương nên không thể dùng đơn lẻ và còn đang trong nghiên cứu [1].
5. Kết luận
Quá trình liền xương là một quá trình phức tạp liên quan tới nhiều yếu tố. Việc hiểu biết thấu đáo về quá trình liền xương và liền mảnh ghép là vô cùng quan trọng trong thực hành lâm sàng giúp người bác sỹ điều trị có những điều chỉnh phù hợp để đem lại kết quả liền xương tối ưu cho bệnh nhân.
Việc lựa chọn phương pháp điều trị tùy thuộc vào nhiều yếu tố như tình trạng bệnh, điều kiện thực tế kinh nghiệm và trang thiết bị từng nơi. Dù có nhiều phương pháp khác nhưng ghép xương tự thân với mảnh ghép mào chậu vẫn là tiêu chuẩn vàng trong điều trị chậm liền và khớp giả.
Trong những năm gần đây nghiên cứu về tế bào gốc được quan tâm nhiều và đạt được những kết quả đầy hứa hẹn trong nghiên cứu y sinh học nhờ vào khả năng sử dụng những tế bào này để tạo ra tế bào thay thế tế bào bị tổn thương. Phương pháp ghép tuỷ xương tự thân có sử dụng máy ly tâm để tăng số lượng và độ tập trung tế bào gốc được ghép có tỷ lệ liền xương đạt 95%, cho thấy đây là một phương pháp ít xâm lấn, đơn giản và hiệu quả.
