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
HỌC VIỆN QUÂN Y
0O0
VŨ VĂN KHOA
NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG XƯƠNG NHÂN TẠO,
MÁU TỦY XƯƠNG TỰ THÂN ĐIỀU TRỊ KHỚP GIẢ
XƯƠNG DÀI CHI DƯỚI


LUẬN ÁN TIẾN SĨ Y HỌC
HÀ NỘI- 2014
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ QUỐC PHÒNG
1
HỌC VIỆN QUÂN Y
0O0
VŨ VĂN KHOA
NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG XƯƠNG NHÂN TẠO,
MÁU TỦY XƯƠNG TỰ THÂN ĐIỀU TRỊ KHỚP GIẢ
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
2
HÀ NỘI- 2014
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số
liệu, kết quả nghiên cứu nêu trong luận án là khách quan, trung thực và chưa
từng được ai công bố trong bất kỳ một công trình nào khác.

Nghiên cứu sinh
Vũ Văn Khoa
3
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 16
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 20
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 27
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
33
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 38
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
4
1.6. Tình hình ứng dụng ghép hỗn hợp xương nhân tạo và máu tủy
xương tự thân điều trị khớp giả xương dài 48
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 52
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 61
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 68
2.4. Đạo đức nghiên cứu 69
Chương 3 70
KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 70
3.1. Đặc điểm nhóm đối tượng nghiên cứu 70
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 74
3.3. Kết quả điều trị 75
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 82
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
5
4.1. Đặc điểm nhóm nghiên cứu 99
4.2. Kết quả điều trị 102
4.2.1. Kết quả gần 102
4.2.2. Kết quả xa 104
4.3. Thất bại - Biến chứng 110
4.4. Vai trò của máu tủy xương và tế bào gốc tủy xương 112
4.5. Vai trò của xương nhân tạo với liền xương ổ khớp giả 116
4.6. Vai trò của phương tiện kết xương với liền xương ổ khớp giả.
119
4.7. Cấu trúc mô xương ổ khớp giả sau khi ghép xương nhân tạo và
máu tủy xương tự thân 121
4.8. Kỹ thuật ghép phối hợp xương nhân tạo và máu tủy xương tự
thân 129
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 135
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
6
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

7
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
8
DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình Tên hình Trang
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
9
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
10
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
11
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,
12
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 gãy
xương. Theo các tác giả, tỷ lệ chậm liền, khớp giả chung khi gãy xương
khoảng 5-10%. Theo Amin Chinoy, tỷ lệ khớp giả ở riêng xương dài khoảng
2,5%. 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 phương
pháp điều trị trước đó và kinh nghiệm của thầy thuốc.
13
Điều trị khớp giả xương dài chi dưới cần đạt được hai nguyên tắc cơ
bản 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 sử
dụng nhiều nhất. Xương xốp tự thân là tiêu chuẩn vàng trong điều trị ghép
xương… tuy nhiên bệnh nhân chịu thêm một vết mổ, có thể có biến chứng tại
nơi lấy xương: Nhiễm khuẩn, chảy máu, đau, tổn thương mạch máu, thần
kinh, thời gian vô cảm kéo dài; và không đủ chất liệu với các khuyết hổng
xương lớn đặc biệt ở trẻ em…Đã có nhiều chất liệu thay thế xương tự thân
khi điều trị khớp giả xương dài, được sử dụng như: Xương đồng loại, xương
dị loại, xương nhân tạo, gần đây là máu tủy xương tự thân và tế bào gốc tủy
xương 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 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 và có các tế bào gốc tạo xương. Nhiều
nghiên cứu thực nghiệm cũng như trên lâm sàng về vấn đề này được thực
hiện. 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. Siegel Herrick
J. (2008) điều trị cho 60 bệnh nhân với các khuyết xương đùi và xương chày
bằng ghép hỗn hợp xương nhân tạo (β- TCP) và tủy xương tự thân sau khi đã
kết hợp xương bên trong, theo dõi được 51 bệnh nhân, kết quả liền xương
47/51 trường hợp. Garmavos C. (2009) điều trị thành công cho 5 bệnh nhân
khớp giả xương cánh tay bằng đinh nội tủy, ghép hỗn hợp xương nhân tạo và
tủy 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 đồng
hóa của vật liệu ghép theo thời gian. Đã có những báo cáo nói đến cấu trúc
khối 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 xương
chậu cho các khuyết xương quay ở thỏ, sau 8 tuần kiểm tra cấu trúc mô học
14
khối can, thấy tổ chức xương với các tế bào và bè xương đã xuất hiện ở trung
tâm 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 hổng
xương quay ở thỏ sau 4 tuần trên các tiêu bản mô học đã thấy tổ chức xương
phát 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 báo
cáo nào nghiên cứu cấu trúc khối can xương, sau ghép xương nhân tạo và
máu tủy xương tự thân vào ổ khớp giả, nhằm đánh giá sự đồng hóa của tổ
chức 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.
15
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. Cũng
giống như các mô liên kết khác, mô xương được cấu tạo bởi các tế bào, các
sợi và chất căn bản; nhưng khác ở chỗ các thành phần ngoài tế bào bị Ca hóa
làm cho chất căn bản trở nên cứng rắn. Trong một miếng xương bao giờ cũng
có 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 chứa
khoảng 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 thành
các lá xương gắn với nhau, trong các lá xương có những hốc nhỏ chứa tế bào
xương gọi là ổ xương, các ổ xương có các ống nhỏ nối với nhau gọi là vi quản
xương, vi quản xương có các nhánh của bào tương nối với bào tương của tế
bào xương lân cận. Dưới kính hiển vi quang học, chất căn bản mịn, ưa thuốc
nhuộm acid [7].
Muối vô cơ (70% trọng lượng xương khô) gồm muối Ca, K, Mg; chủ
yếu 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 hợp
protein như glycoprotein gọi là osseomucoid. Những osseomucoid là những

GAG (Glycosaminoglycan) gồm acid chondroitin sunfuric và acid hyaluronic
kết hợp với protein.
16
- 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 mô
liên kết thông thường, có vân ngang, có chu kỳ lặp đi lặp lại chiều dài bằng
68nm, những sợi này nhìn rõ khi xương bị khử muối vôi, chúng có tác dụng
làm 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 tạo
cốt 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 phân
chia bằng gián phân và sau đó biệt hóa về cấu trúc và chức năng. Chúng có
nhân hình bầu dục hoặc dài bắt mầu nhạt, bào tương bắt mầu acid kém đôi khi
hơi ưa base, thường thấy trên mặt xương ở lớp trong màng xương, lớp mặt
trong ống Havers. Chúng tham gia vào quá trình bồi đắp, sửa chữa, hàn gắn
các 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, có
nhánh nối với nhau hoặc nối với những tế bào nằm trong tủy xương, chúng
thường xếp thành một hàng trên bề mặt các bè xương đang hình thành. Nhân
tế bào lớn, hình cầu hay bầu dục nằm lệch về phía đối diện với vùng xương
mới đang hình thành, có một đến hai hạt nhân, bào tương ưa base. Dưới kính
hiển vi điện tử người ta thấy lưới nội bào và ti thể phát triển. Tạo cốt bào tham
gia tạo xương bằng cách tạo nền protein và gián tiếp tham gia vào việc lắng
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 thời lượng
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 bào
chính thức và chủ yếu. Đó là những tế bào có nhánh dài, thân dài khoảng 20-
17

30µm, nằm trong các ổ xương, những nhánh của tế bào xương mảnh nằm
trong các tiểu quản xương. Dưới kính hiển vi điện tử thấy những nhánh này
đến tiếp xúc với những nhánh của tế bào xương bên cạnh bởi những liên kết
khe. Tế bào xương không còn khả năng sinh sản, trong bào tương có nhiều
ribosom, lưới nội bào, bộ Golgi, những hạt glycogen. Tế bào xương có vai trò
tích cực trong việc giải phóng Ca vào máu, hormon tuyến giáp trạng có tác
động kích thích tế bào xương tiêu hủy xương giải phóng Ca.
+ Hủy cốt bào: Là những tế bào lớn đường kính 20-100µm, có nhiều
nhân (50-60 nhân), chúng xuất hiện ở những vùng xương đang bị phá hủy, ở
trên mặt xương của những khoảng trống Howship. Nhân của chúng thường có
hình cầu, ít chất nhiễm sắc thể, bào tương ưa acid, có nhiều lysosom, nhiều
không bào lớn chứa mảnh vụn của chất căn bản. Chỗ nào xương hay sụn cần
phá hủy thì hủy cốt bào xuất hiện, chúng hủy muối khoáng, tiêu hủy nền
protein 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 trình
cốt hóa có hai hiện tượng trái ngược nhau là phát triển và phá hủy xương. Do
đó ở một xương đang hình thành người ta thấy có nơi xương đang được xây
dựng thì ở nơi khác đã có sự phá hủy và sửa sang lại. Thời kỳ xây dựng và
phát triển xương gọi là giai đoạn cốt hóa nguyên phát, thời kỳ phá hủy sửa
sang lại gọi là cốt hóa thứ phát. Có hai cách cốt hóa, cốt hóa trực tiếp và cốt
hóa trên mô hình sụn
- Cốt hóa trực tiếp: Xương được tạo ra trực tiếp từ mô liên kết nguyên
thủy. 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
18
trung tâm cốt hóa và các bè xương, tại các trung tâm cốt hóa những sợi
collagen 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 thành

tạo cốt bào, chen vào giữa các tế bao, chất căn bản trở lên đặc lại và nhiễm
osseomucoid và sợi collagen, được gọi là mô dạng xương. Sau đó các sợi
collagen trương lên, muối vôi bắt đầu lắng đọng trên bề mặt các sợi, các tạo
cốt 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 liên
kết 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 biến
thành màng xương. Lớp trong của màng xương tạo ra các lá xương tiếp theo
chồng lên nhau, làm xương sọ phát triển dày lên. Chúng cũng phát triển theo
chiều rộng ra mọi phía.
+ Giai đoạn cốt hóa thứ phát. Sau khi trẻ ra đời, lớp giữa của xương
vòm sọ bị phá hủy, những hốc lớn chứa tủy được hình thành. Các hốc tủy
rộng, 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 xương
đặc gọi là bản trong và bản ngoài xương sọ.
- Cốt hóa trên mô hình sụn. Là quá trình hình thành xương từ một
miếng 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 xương
tạo ra xương cốt bọc ngoài miêng sụn, trừ hai đầu. Các tế bào trương to, mạch
máu tân tạo đi từ màng xương vào sâu trong miếng sụn, phá vỡ các ổ sụn làm
tế bào sụn tiêu đi. Các mạch máu tiến về hai đầu làm miếng sụn bị phá vỡ dần
biến thành ống xương cốt mạc. Hai đầu bịt kín bởi hai nút sụn, còn cái hốc dài
19
ở giữa là ống tủy chứa tủy xương. Màng xương theo ống tủy dài ra, đắp thêm
vào thân xương nhiều lớp xương đồng tâm, trong khi những lá xương cốt mạc
nằm 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 khối
sụn, những tế bào sụn trương to, mạch máu tiến vào trung tâm khối sụn, chia
nhánh 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 sửa sang
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 các
đường 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 những
lá xương đồng tâm đắp vào thành của khoảng trống Howship, làm những
khoảng 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, trong
ống 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 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. Liền xương sinh lý:
Về tổ chức học, quá trình liền xương bình thường diễn ra qua 4 giai
đoạn như sau [4],[25],[26],[91]:
20
- 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]
21
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.
22
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
23
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 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 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, gần đây là máu tủy xương và tế bào gốc tủy
xương tự thân; 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.
24
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 tháng, β- tricalcium phosphate (β -TCP)
tiêu sau 4-6 tuần [46], xương khử khoáng (DBM- Demineralized Bone
Matrix),Calcium Sulphate, Protein tạo hình xương (BMP- Bone
Morphogenetic Protein)…Một số sản phẩm đơn thuần là chất dẫn xương, tác
dụng của chúng là lấp đầy ổ khuyết xương, tạo khung để các tế bào xương
bám vào và nhân lên, một số khác vừa có tác dụng trên vừa có tính cảm ứng
xương 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 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
25