khảo sát sự hình thành xương khi ghép 3 loại vật liệu calcium phosphate trên thỏ

.

i

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC Y DƯỢC TP HỒ CHÍ MINH
-----------------

BỘ Y TẾ

TRẦN TUẤN KIỆT

KHẢO SÁT SỰ HÌNH THÀNH XƯƠNG KHI GHÉP 3 LOẠI
VẬT LIỆU CALCIUM PHOSPHATE TRÊN THỎ

LUẬN VĂN THẠC SĨ RĂNG HÀM MẶT

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH-NĂM 2019

.


. ii

MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC THUẬT NGỮ VIỆT ANH........................................................... vi
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT .............................................................................vii
DANH MỤC CÁC HÌNH .......................................................................................... viii
DANH MỤC CÁC BẢNG ............................................................................................ ix
DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ ........................................................................................ x
MỞ ĐẦU ......................................................................................................................... 1

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU...................................................................... 4
1.1 Cấu trúc mô học của xương ................................................................................. 4
1.2 Sự lành thương xương .......................................................................................... 4
1.3 Vật liệu ghép xương .............................................................................................. 6
1.3.1 Phân loại vật liệu ghép theo quan hệ với người nhận ghép (mối quan hệ
miễn dịch) ................................................................................................................. 6
1.3.2 Tính chất của mô ghép xương ....................................................................... 7
1.4 Tổng quan Hydroxyapatite(HA) và Beta-Tricalcium Phosphate (βTCP) ...... 7
1.4.1 Hydroxyapatite ............................................................................................... 7
1.4.2 Beta-Tricalcium Phosphate (βTCP) ........................................................... 10
1.4.3 Đặc tính vật lý của HA và βTCP [13] ......................................................... 11
1.4.4 Quy trình chế tạo HA và vật liệu phối hợp HA/βTCP tại khoa Công nghệ
Vật liệu, Đại học Bách khoa TP Hồ Chí Minh.................................................... 12
1.5 Tình hình nghiên cứu về vật liệu HA và βTCP trên thế giới và tại Việt Nam
.................................................................................................................................... 13
1.6 Tổng quan về CBCT .......................................................................................... 15
1.6.1 Khái niệm về chụp Cone Beam CT............................................................. 15
1.6.2 Ưu điểm của CBCT ...................................................................................... 16
1.7 Thang đo Hounsfield và ứng dụng .................................................................... 17
CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ........................ 19
2.1 Đối tượng nghiên cứu ......................................................................................... 19
2.2 Phương tiện, dụng cụ nghiên cứu ...................................................................... 19

.


. iii

2.2.1 Mẫu nghiên cứu ............................................................................................ 19
2.2.2 Dụng cụ dùng trong nghiên cứu .................................................................. 20

2.2.3 Các thiết bị dùng trong nghiên cứu ............................................................ 21
2.2.4 Hóa chất dùng trong nghiên cứu................................................................. 21
2.3 Phương pháp nghiên cứu ................................................................................... 22
2.3.1 Thiết kế nghiên cứu ...................................................................................... 22
2.3.2 Quy trình thực nghiệm tổng quát ............................................................... 22
2.3.3 Quy trình phẫu thuật trên thỏ .................................................................... 24
2.3.4 Quy trình lấy mẫu xương sọ thỏ ................................................................. 26
2.3.5 Quy trình chụp phim CBCT mẫu xương sọ thỏ ........................................ 27
2.3.6 Quy trình chuẩn bị tiêu bản mơ học ........................................................... 28
2.3.7 Quy trình thực hiện tiêu bản khảo sát mơ học : ........................................ 28
2.4 Phương pháp thu thập dữ liệu trên hình ảnh CBCT ...................................... 28
2.5 Phương pháp thu thập dữ liệu trên tiêu bản mô học ...................................... 29
2.6 Các biến số ........................................................................................................... 31
2.6 Tiêu chuẩn đánh giá tiêu bản trên mô học ....................................................... 32
2.6.1 Tiêu chuẩn chọn tiêu bản : .......................................................................... 32
2.6.2 Tiêu chuẩn loại trừ ....................................................................................... 32
2.7 Vấn đề đạo đức trong nghiên cứu : ................................................................... 32
2.8 Nơi thực hiện đề tài nghiên cứu......................................................................... 33
2.9 Kiểm sốt sai lệch thơng tin. .............................................................................. 33
2.10 Phân tích thống kê ............................................................................................ 33
CHƯƠNG 3

KẾT QUẢ .......................................................................................... 35

3.1 Đánh giá lâm sàng ............................................................................................... 35
3.2 Hình ảnh mơ học ................................................................................................. 36
3.2.1 Hình ảnh mơ học q trình tạo xương tại khuyết hổng để trống ............... 36
3.2.2 Hình ảnh mơ học q trình tạo xương tại các khuyết hổng có ghép vật liệu
ghép ......................................................................................................................... 37
3.3 Kết quả phân tích hình ảnh mơ học .................................................................. 40

.


. iv

3.3.1 Thành phần mơ học mỗi nhóm khuyết hổng tại thời điểm 6 tuần .......... 40
3.3.2 Thành phần mô học mỗi nhóm khuyết hổng tại thời điểm 12 tuần ........ 41
3.3.3 So sánh kết quả thay đổi thành phần mô học ở khuyết hổng được ghép vật
liệu HA giữa 2 thời điểm 6 tuần, 12 tuần ............................................................ 42
3.3.4 So sánh kết quả thay đổi thành phần mô học ở khuyết hổng được ghép vật
liệu βTCP giữa 2 thời điểm 6 tuần, 12 tuần ........................................................ 43
3.3.5 So sánh kết quả thay đổi thành phần mô học ở khuyết hổng được ghép vật
liệu HA/βTCP giữa 2 thời điểm 6 tuần, 12 tuần ................................................. 44
3.4 Đơn vị Hounsfield đo được của các khuyết hổng đo được trên CBCT tại thời
điểm 6 tuần, 12 tuần: ................................................................................................ 45
3.4.1 Sự khác nhau về giá trị đơn vị Hounsfield ở các khuyết hổng giữa 2 thời
điểm 6 tuần và 12 tuần. ......................................................................................... 46
3.4.2 Sự khác nhau về giá trị đơn vị Hounsfield giữa các nhóm khuyết hổng ở
thời điểm 6 tuần ..................................................................................................... 46
3.4.3 Sự khác nhau về giá trị đơn vị Hounsfield giữa các nhóm khuyết hổng ở
thời điểm 12 tuần ................................................................................................... 47
CHƯƠNG IV BÀN LUẬN .......................................................................................... 48
4.1 Phương pháp nghiên cứu ................................................................................... 48
4.1.1 Về đối tượng nghiên cứu .............................................................................. 48
4.1.2 Thời điểm nghiên cứu .................................................................................. 49
4.1.3 Chăm sóc thỏ sau phẫu thuật ...................................................................... 49
4.1.4 Về vật liệu ghép............................................................................................. 50
4.1.5 Về phương pháp đánh giá mô học .............................................................. 50
4.1.6 Về phương pháp đánh giá mật độ xương ................................................... 51

4.2. Kết quả nghiên cứu ............................................................................................ 52
4.2.1 Kết quả phân tích mơ học ở thời điểm 6 tuần ........................................... 52
4.2.2 Kết quả phân tích mơ học tại thời điểm 12 tuần ....................................... 54
4.2.3 So sánh thành phần mô học giữa 2 thời điểm 6 và 12 tuần đối với các nhóm
vật liệu..................................................................................................................... 56
4.3 Kết quả đo giá trị Hounsfield trên hình ảnh CBCT ........................................ 60

.


.v

4.3.1 So sánh giá trị đơn vị Hounsfield giữa các nhóm khuyết hổng tại thời điểm
6 tuần ...................................................................................................................... 60
4.3.2 So sánh giá trị đơn vị Hounsfield giữa các nhóm khuyết hổng tại thời điểm
12 tuần .................................................................................................................... 62
4.4 Về ý nghĩa đề tài .................................................................................................. 63
4.5 Đề xuất ................................................................................................................. 64
KẾT LUẬN ................................................................................................................... 65
TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................... 67

.


. vi

DANH MỤC CÁC THUẬT NGỮ VIỆT ANH
- Bè xương

Lamellar bone

- Dẫn tạo xương

Osteoconduction

- Đơn vị Hounsfield

Hounsfield unit.

- Tương hợp sinh học

Biocompatibility

- Vật liệu ghép

Grafting material

- Vật liệu sinh học

Biomaterials

- Vật liệu tự thân

Autogenous materials

- Vật liệu ghép đồng chủng

Allogenic materials

- Vật liệu ghép dị loại

Xenograft, Heterograft Materials

- Vật liệu tổng hợp hay nhân tạo

Synthetic material

- Xương nguyên phát

Primary, woven bone

.


.vii

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
βTCP

Beta Tricalcium Phosphate

CBCT

ConeBeam Computed Tomography

HA

Hydroxyapatite

HA/βTCP

Hydroxyapatite/ Beta Tricalciumphosphate

MSCT

MultiSlice Computed Tomography

.


.viii

DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1.1 Cấu trúc tinh thể Hydroxyapatite ..................................................................... 8
Hình 1.2 Cấu trúc tinh thể của βTCP ............................................................................ 10
Hình 2.1 Thỏ nghiên cứu .............................................................................................. 19
Hình 2.2 Tóm tắt quy trình thực hiện nghiên cứu ......................................................... 23
Hình 2.3 Sử dụng mũi trephine và tay khoan chậm để tạo 4 khuyết hổng trên xương sọ
thỏ. .................................................................................................................................. 24
Hình 2.4 Hình minh họa các khuyết hổng xương tạo trên sọ thỏ. ................................ 25
Hình 2.5 Khuyết hổng đang được đưa vật liệu ghép vào .............................................. 25
Hình 2.6 Mảnh xương sọ thỏ sau khi lấy mẫu .............................................................. 27
Hình 2.7 Thiết bị chụp CBCT Newtom Giano HR ....................................................... 27
Hình 2.8 Mẫu xương sọ được dựng hình ảnh 3 chiều với 4 khuyết hổng được xác định.
........................................................................................................................................ 28
Hình 2.9 Cách thực hiện phép đo giá trị Hounsfield với công cụ Trace Region trên phần
mềm NNTViewer. .......................................................................................................... 29
Hình 2.10 Hình minh họa cách chọn các vi trường được chọn để phân tích. ............... 30
Hình 2.11 Hình minh họa một vi trường được chụp lại để phân tích, các thành phần mơ
có trên tiêu bản gồm : mơ liên kết, tủy xương, vật liệu ghép còn lại, xương tân tạo..... 30

Hình 3.1 Hình ảnh mơ học tại khuyết hổng để trống sau 6 tuần lành thương .............. 37
Hình 3.2 Hình ảnh mơ học tại khuyết hổng được ghép vật liệu HA thời điểm 6 tuần. Có.
........................................................................................................................................ 38
Hình 3.3 Hình ảnh mơ học tại khuyết hổng được ghép vật liệu βTCP tại thời điểm 6
tuần. . .............................................................................................................................. 38
Hình 3.4 Hình ảnh mơ học ở khuyết hổng ghép vật liệu HA/βTCP ở thời điểm 12 tuần.
........................................................................................................................................ 38
Hình 3.5 Hình ảnh mô học tại khuyết hổng được ghép vật liệu HA thời điểm 12 tuần .
........................................................................................................................................ 39
Hình 3.6 Hình ảnh mơ học tại khuyết hổng được ghép vật liệu βTCP tại thời điểm 12
tuần . ............................................................................................................................... 39
Hình 3.7 Hình ảnh mơ học tại khuyết hổng được ghép vật liệu HA/βTCP tại thời điểm
12 tuần. ........................................................................................................................... 40
Hình 3.8 Kết quả giá trị đơn vị Hounsfield đo bằng phần mềm NNTViewer với vùng
quan tâm được xác định bên trong khuyết hổng. ........................................................... 45

.


. ix

DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1 Các tính chất vật lý của HA ............................................................................. 9
Bảng 1.2 Đặc tính vật lý của βTCP và HA ................................................................... 11
Bảng 1.3 Độ hòa tan của βTCP và HA ......................................................................... 12
Bảng 3.1 Cân nặng, tuổi thỏ và các tham số nghiên cứu .............................................. 35
Bảng 3.2 Tình trạng thỏ sau phẫu thuật ........................................................................ 36
Bảng 1.3 Kết quả phân tích thành phần mơ học các nhóm khuyế ở thời điểm 6 tuần.. 40
Bảng 3.4 Kết quả phân tích thành phần mơ học các nhóm khuyết hổng ở thời điểm 12
tuần. ................................................................................................................................ 41

Bảng 3.5 Thành phần mô học ở khuyết hổng được ghép vật liệu HA ở thời điểm 6 tuần
và 12 tuần. ...................................................................................................................... 42
Bảng 3.6 Thành phần mô học ở khuyết hổng được ghép vật liệu βTCP ở thời điểm 6
tuần và 12 tuần. .............................................................................................................. 43
Bảng 3.7 Thành phần mô học ở khuyết hổng được ghép vật liệu HA/βTCP ở thời điểm
6 tuần và 12 tuần. ........................................................................................................... 44
Bảng 3.8 Giá trị đơn vị Hounsfield tại các khuyết hổng ............................................... 45

.


.x

DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ
Biểu đồ 4.1 Tỉ lệ % trung bình thành phần mơ học của 3 nhóm vật liệu ghép HA, βTCP
và HA/βTCP ở thời điểm 6 tuần. ................................................................................... 53
Biểu đồ 4.2 Tỉ lệ % trung bình vật liệu ghép cịn lại, mơ liên kết, tủy xương và xương
tân tạo của 3 nhóm vật liệu ghép HA, βTCP và HA/βTCP ở thời điểm 12 tuần. .......... 55
Biểu đồ 4.3 Trung bình tỉ lệ% thành phần mơ học vào thời điểm 6 tuần và 12 tuần đối
với nhóm HA. ................................................................................................................. 56
Biểu đồ 4.4 Trung bình tỉ lệ% thành phần mô học vào thời điểm 6 tuần và 12 tuần đối
với nhóm βTCP. ............................................................................................................. 57
Biểu đồ 4.5 Trung bình tỉ lệ% thành phần mô học vào thời điểm 6 tuần và 12 tuần đối
với nhóm HA/βTCP ....................................................................................................... 59
Biểu đồ 4.6 Trung bình giá trị Hounsfield giữa các khuyết hổng được ghép vật liệu, để
trống và xương ở thời điểm 6 tuần. ................................................................................ 60
Biểu đồ 4.7 Trung bình giá trị Hounsfield giữa các khuyết hổng được ghép vật liệu, để
trống và xương ở thời điểm 12 tuần. .............................................................................. 62

.

.1

MỞ ĐẦU
Số răng mất trung bình của người trưởng thành ở Việt Nam là 2,49 theo Điều tra
sức khỏe răng miệng tồn quốc năm 1999 [11]. Mất răng khơng những ảnh hưởng tới
sức khỏe răng miệng mà còn ảnh hưởng đến sức khỏe tồn thân. Do đó, phục hồi lại các
răng mất là một trong những mục tiêu của điều trị Răng hàm mặt. Trong những năm cuối
thế kỉ XX, chuyên ngành Cấy ghép nha khoa ra đời và sớm được xem là giải pháp tối ưu
trong việc phục hồi răng mất. Tuy nhiên, do tốc độ tiêu xương nhanh sau khi nhổ răng,
khoảng 50% phiến xương ổ răng vào thời điểm 1 năm sau khi nhổ răng, nhiều trường
hợp mất răng cần được ghép xương khi tiến hành thủ thuật cấy ghép nha khoa [38].
Việc hoàn thiện các kĩ thuật ghép xương như nâng xoang và tăng thể tích sống
hàm vẫn đang là mỗi quan tâm lớn trong lĩnh vực cấy ghép nha khoa. Các tiến bộ trong
vật liệu thay thế xương sẽ giúp cải thiện kết quả lâm sàng của việc tăng thể tích xương.
Trong số các vật liệu được dùng, xương tự thân với các ưu điểm của mình vẫn được xem
là “chuẩn vàng” trong các thủ thuật ghép xương [34]. Tuy nhiên những nhược điểm của
xương tự thân như cần thực hiện thêm một phẫu thuật lấy xương ở vùng thứ hai, thể tích
xương thu được ít đã hạn chế khả năng ứng dụng của xương tự thân trên lâm sàng. Sử
dụng vật liệu cấy ghép đồng loại cũng là một chọn lựa nhưng có nguy cơ lây nhiễm chéo
các bệnh nhiễm trùng và có thể xảy ra phản ứng thải trừ. Vật liệu cấy ghép dị loại gặp
phải các vấn đề về tương hợp sinh học và ở một số nhóm bệnh nhân có thể gặp phải các
vấn đề về tôn giáo [3].
Để khắc phục những hạn chế của các loại vật liệu trên, đã có nhiều nghiên cứu về
ứng dụng các vật liệu tổng hợp nhóm calcium phosphate để ghép xương nhờ sự tương
tự về mặt hóa học của chúng với xương. Các vật liệu nhóm calcium phosphate là những
vật liệu sinh học đầy hứa hẹn và thu hút nhiều sự chú ý nhờ vào tính tương hợp sinh học,
dẫn tạo xương và khơng độc. Hai loại vật liệu trong nhóm calcium phosphate thường

.


.2

được sử dụng nhất là Hydroxyapatite (HA) và βeta Tricalcium Phosphate (βTCP). Ngồi
sự khác nhau về cơng thức hóa học, 2 loại vật liệu này cịn khác nhau về tính tự tiêu của
chúng trong cơ thể. Hydroxyapatite là loại vật liệu có tốc độ tiêu chậm, có tính giịn, do
đó khó đạt được sự tái cấu trúc hồn tồn của xương sau khi ghép. βTCP là loại vật liệu
có tính tự tiêu, dẫn tạo xương vì vậy được ưa thích hơn khi ghép xương. Tuy nhiên,
βTCP có tốc độ tiêu nhanh và không ổn định [5], [8], [16], [25], [39], [40]. Vì vậy, đã
có một số nghiên cứu về việc trộn HA với βTCP theo các tỉ lệ khác nhau để đạt được
hiệu quả ghép xương tốt nhất. Trong các tỉ lệ này, vật liệu phối hợp HA và βTCP với tỉ
lệ 60/40 cho thấy có kết quả tạo xương tốt khi dùng để ghép xương và nâng xoang [17],
[22], [27].
Ở Việt Nam, theo kết quả nghiên cứu của khoa Công nghệ vật liệu trường Đại
học Bách khoa TP Hồ Chí Minh, đã tổng hợp được βTCP và HA tinh khiết và bước đầu
đã chế tạo các vật liệu phối hợp βTCP và HA với các tỉ lệ khác nhau [20]. Tuy nhiên,
diễn tiến và hiệu quả quá trình tạo xương theo thời gian cũng như khả năng tự tiêu của
các vật liệu này vẫn chưa được quan sát rõ. Vì vậy, nhằm bước đầu đánh giá khả năng
tạo xương và khả năng tự tiêu của các vật liệu này trên động vật, từ đó hướng tới khả
năng ứng dụng trên người, chúng tôi thực hiện nghiên cứu này nhằm mục tiêu trả lời cho
câu hỏi sau: Có sự khác biệt về quá trình hình thành xương, chất lượng xương và khả
năng tiêu giữa 3 nhóm khuyết hổng vật liệu được ghép?
1) Vật liệu Hydroxyapatite?
2) Vật liệu β-TCP .
3) Vật liệu phối hợp HA/β-TCP tỉ lệ 60/40 ?
Vì vậy nghiên cứu “Khảo sát sự hình thành xương khi ghép 3 loại vật liệu
Calcium phosphate trên thỏ” nhằm đánh giá sự hình thành xương và khả năng tiêu của
các loại vật liệu ghép calcium phosphate với mục tiêu:

Mục tiêu tổng quát:

.


.3

-

Đánh giá sự khác biệt quá trình tạo xương của HA, βTCP và vật liệu HA/βTCP
theo tỉ lệ 60/40 trên xương sọ thỏ.

Mục tiêu chun biệt
1) Phân tích hình ảnh mô học được tạo thành ở các khuyết hổng xương được ghép
bằng HA, βTCP, HA/βTCP (xương tân tạo, mô liên kết, tủy xương, vật liệu ghép
còn lại) tại các thời điểm 6 tuần, 12 tuần.
2) Đánh giá mật độ xương bằng cách đo giá trị Hounsfield trên phim CBCT ở
các khuyết hổng xương được ghép bằng HA, βTCP, HA/ βTCP.

.


.4

CHƯƠNG 1

TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1 Cấu trúc mô học của xương [1], [45]
Xương là một cấu trúc phức tạp bao gồm nhiều thành phần khác nhau hợp thành,

tùy theo vị trí mà các thành phần này có những tỉ lệ thay đổi. Xương là một hỗn hợp gồm
các tế bào xương, khung xương và chất khoáng. Các tế bào gồm có: tạo cốt bào, cốt bào
và hủy cốt bào. Trong điều kiện bình thường, sự hoạt động của tạo cốt bào và hủy cốt
bào ln cân bằng để duy trì thể tích và khối lượng mơ xương khơng thay đổi.
Khn hữu cơ chiếm 35% mô xương (gồm 95% sợi collagen, 5% protein trọng
lượng phân tử thấp), 65% mơ xương cịn lại có sự sắp xếp các tinh thể calcium phosphate.
Quá trình tạo xương có được nhờ những mao mạch (khoảng trống trong xương không
bị biểu mô xâm lấn) cung cấp tế bào và các chất dinh dưỡng và các chất khoáng, những
mao mạch này tỏa ra từ màng xương vào trong và mở rộng ở vùng sâu hơn. Xương có
cấu tạo đại thể: xương đặc và xương xốp, xương luôn tạo được bởi các lá xương xếp
song song và dính chặt vào nhau cho dù cấu tạo đặc hay xốp.
1.2 Sự lành thương xương [2], [45]
Có hai kiểu lành thương xương là lành thương trực tiếp và gián tiếp. Cơ chế lành
thương rất đa dạng tùy thuộc vào điều kiện (lành thương kín hoặc hở), mơi trường xung
quanh (có kèm theo viêm hay không) cũng như sự tiếp xúc xương với xương hoặc xươngmàng xương. Trong phần tổng quan này chỉ đề cập đến việc lành thương xương sau chấn
thương hay trong phẫu thuật và trong điều kiện không nhiễm trùng.
Lành thương xương gián tiếp (sự tạo xương thông qua mơ sụn)
Khi có vết thương xương, mạch máu ni dưỡng mơ mềm và xương bị đứt, hình
thành cục máu đơng trong mao mạch cách xa vết thương vài mm; xương tiếp tục bị tiêu.
Tiếp theo, mạng lưới fibrin hình thành, mô sợi non tăng sinh từ màng xương, mạch máu
tăng sinh từ mơ liên kết, cầu xương mới hình thành tại mép sang thương đi vào trong mô
sợi.
Hai tuần sau, cục máu đơng được thay thế hồn tồn bằng ngun bào sợi và xuất
hiện nhiều mạch máu tân tạo, khi được cung cấp đủ chất khoáng và trong điều kiện thuận

.


.5

lợi (sự tập hợp của các tạo cốt bào, hiện diện nhiều ion calcium và phosphate), nguyên
bào sợi sẽ biến đổi từ từ thành mơ sụn.
Sau một thời gian khống hóa, mơ sụn biến đổi dần thành mơ xương hồn chỉnh.
Lành thương xương trực tiếp
Là sự lành thương xương có thành lập xương mới mà khơng có sự biệt hóa tế bào
và qua các giai đoạn hình thành mơ sụn; lành thương sau cùng được hình thành qua 2
giai đoạn: đầu tiên hình thành bè xương, sau đó bè xương tái tạo dọc theo trục xương
thông qua tái tạo xương Havers.
Khi xương bị gãy, có 2 loại lành thương xương trực tiếp:
Lành thương xương tiếp xúc:
Sự hợp nhất các đoạn gãy tiếp xúc nhau dưới áp lực bằng cách tái lập những ống
Havers ngang qua phần xương gãy nhờ những hốc hình nón chứa hủy cốt bào ở trung
tâm và tạo cốt bào ở ngoại vi tạo thành xương mới ở bờ vết gãy cùng với sự hợp nhất
của những tế bào xương đang hoạt động; kiểu lành thương này chỉ cần cố định vững chắc
2 đoạn gãy.
Lành thương không tiếp xúc (kẽ hở):
Khi xương bị gãy mặc dù có thể ép chặt 2 đoạn gãy nhưng không phải tất cả bề
mặt gãy đều tiếp xúc với nhau; dọc theo vùng tiếp xúc có các khe rãnh, bè xương được
hình thành trực tiếp hướng thẳng góc với màng xương và nối 2 phần gãy với nhau.
Các loại phẫu thuật xương và ghép xương trong nha khoa thường theo kiểu lành
thương trực tiếp.

.


.6

1.3 Vật liệu ghép xương [3]
1.3.1 Phân loại vật liệu ghép theo quan hệ với người nhận ghép (mối quan hệ
miễn dịch)

- Vật liệu ghép tự thân: là loại vật liệu được lấy từ ngay cá thể nhận ghép (ví dụ
ở người có: răng, xương sườn hay mào chậu, biểu mơ, mơ liên kết….). Vật liệu này có
nhiều ưu điểm như: mức độ an tồn cao, khơng hoặc rất ít nguy cơ bị lây nhiễm bệnh, ít
nguy cơ bị thải trừ vật liệu ghép. Tuy nhiên vật liệu có nhược điểm là khối lượng và số
lượng mô ghép bị hạn chế, khi ghép phải gây ra ít nhất 2 vết thương ở 2 vùng khác nhau.
- Vật liệu cấy ghép đồng loại: là vật liệu được lấy từ cá thể khác cùng lồi, tươi
hoặc đơng khơ lưu trữ ở các ngân hàng mô như: mô sụn, mô xương, cơ quan nội tạng.
Ưu điểm của vật liệu này là có thể sử dụng được một số lượng hoặc khối lượng lớn mơ
ghép và mơ ghép phù hợp về tính chất, thành phần hóa học của vùng nhận ghép. Tuy
nhiên, nguy cơ lây nhiễm các loại bệnh và phản ứng thải trừ khá cao khi xử lý không
chuẩn.
- Vật liệu cấy ghép dị loại là vật liệu được lấy từ các sinh vật khác lồi qua q
trình xử lý và tùy mục đích ghép người ta cải thiện thêm các đặc tính sinh học cho phù
hợp như: đông khô, đông khô khử khoáng, khử hữu cơ… nhược điểm của vật liệu này
là khả năng tương hợp sinh học kém và nguy cơ thải trừ cao do kích thích phản ứng miễn
dịch.
- Vật liệu cấy ghép tổng hợp: các loại vật liệu đa phân tử hoặc đơn phân tử, kim
loại, sứ. Thuận lợi của vật liệu là không hạn chế về số lượng, khối lượng, dễ sử dụng
cũng như tháo bỏ và tồn trữ. Bất lợi của vât liệu là do tính tương hợp sinh học kém và
các kĩ thuật ghép tương đối phức tạp.

.


.7

1.3.2 Tính chất của mơ ghép xương
- Khả năng tạo xương là khả năng những tế bào của vật liệu ghép tham gia trực
tiếp tạo xương. Thường chỉ có loại xương tự thân hoặc xương đồng loại tươi mới có tiềm
năng tạo xương.

- Tính kích tạo xương: là q trình chuyển dạng của những tế bào trung mô thành
các tạo cốt bào và nguyên bào sụn dưới tác dụng của các protein tạo dạng xương (BMP:
Bone Morphogenetic Protein) có trong vật liệu.
- Tính dẫn tạo xương: là q trình di cư của các tế bào xương từ xương chủ chui
vào các khoảng trống vật liệu thay thế mô xương ghép. Quá trình dẫn tạo xương thường
là thụ động phụ thuộc nhiều vào cấu trúc xốp của vật liệu, sự tiêu vật liệu, nguồn cung
cấp dinh dưỡng của xương chủ và sự tiếp xúc giữa mơ ghép và xương chủ.
- Tính tự tiêu sinh học: trong một khoảng thời gian nhất định và thích hợp, mơ
ghép phải tự tiêu để khoảng trống đó được thay thế bằng mơ xương của chính cơ thể
được ghép.
1.4 Tổng quan Hydroxyapatite(HA) và Beta-Tricalcium Phosphate (βTCP)
1.4.1 Hydroxyapatite
a) Cấu trúc: [13]
HA tỉ lượng có cơng thức hóa học là Ca5(PO4)3 nhưng thường được viết là
Ca10(PO4)6(OH)2 để biểu hiện rằng ô cơ sở lục phương (hexagonal unit cell) được cấu
tạo bởi 2 phân tử. Theo hệ thống danh pháp của Hiệp hội Quốc tế về Hóa học tinh khiết
và Ứng dụng (IUPAC), tên của HA là pentalcalcium hydroxide tris (phosphate). HA là
dạng ổn định đứng thứ nhì và ít tan nhất sau Fluorapatite(Fap) trong tất cả các loại
Calcium phosphate. Mặc dù khơng có độ tan cao, bề mặt HA có các vị trí tâm tạo nhân
để kết tủa các tinh thể apatite trong môi trường nuôi cấy (thường bão hòa các ion Calci
và phosphate) và trong dịch cơ thể. HA dù cho có nguồn gốc từ tự nhiên hoặc tổng hợp

Tuân thủ Luật sở hữu trí tuệ và Quy định truy cập tài liệu điện tử.
Ghi rõ nguồn tài liệu khi trích dẫn.


.8

đều được cho là có hoạt tính sinh học, do HA hình thành liên kết hóa học mạnh với mơ
xương của vật chủ, do đó, HA được cơng nhận là một vật liệu ghép xương tốt. HA khơng

chỉ có hoạt tính sinh học mà cịn có tính dẫn tạo xương, không độc, không gây phản ứng
miễn dịch và cấu trúc của HA tương tự về mặt tương thể học với thành phần chất khoáng
của xương khi thay thế một lượng nhất định carbonate.
HA tinh khiết về mặt hóa học tinh thể hóa ở dạng đơn tà nhóm khơng gian P21/b.
Tuy nhiên, ở nhiệt độ khoảng 250 độ C, có sự chuyển pha HA từ đơn tà sang lục phương
(nhóm khơng gian P63/m (176)). Ion hydroxide trong HA lục phương hỗn độn hơn bên
trong mỗi hàng so với dạng đơn tà, hướng lên trên hoặc xuống dưới trong cấu trúc lục
phương. Điều này gây ra sự căng trong mạng tinh thể lục phương được bù trừ bởi các
ion thay thế hoặc để trống ion. Những hiện tượng này giúp ổn định cấu trúc lục phương
của HA ở nhiệt độ khơng khí xung quanh. Do đó, HA lục phương là dạng phổ biến nhất
trong sinh học và y học.

Hình 1.1 Cấu trúc tinh thể Hydroxyapatite

Tuân thủ Luật sở hữu trí tuệ và Quy định truy cập tài liệu điện tử.
Ghi rõ nguồn tài liệu khi trích dẫn.


Bản quyền tài liệu thuộc về Thư viện Đại học Y Dược TP.Hồ Chí Minh. 9

Bảng 1.1 Các tính chất vật lý của HA
Đặc tính

Giá trị

Mật độ lý thuyết

3,156 g/cm3

Độ cứng

500-800 Vickers, 2000-3500 Knoop

Độ bền kéo

40-100 Mpa

Độ bền uốn

20-80 Mpa

Độ bền nén

100-900 Mpa

Độ bền gãy

1 MPam1/2

Suất Young

70-120 Gpa

b) Ứng dụng của Hydroxyapatite [39]
Đây là loại vật liệu calcium phosphate dùng để tái tạo xương phổ biến nhất nhờ
vào thành phần và cấu trúc tương tự với mơ khống tự nhiên. Mảnh ghép dựa trên HA
hình thành liên kết hóa học trực tiếp với mô xương khi được cấy ghép. HA tổng hợp hiện
đang có mặt trên thị trường và được sử dụng dưới nhiều dạng khác nhau: 1) Rỗng không
tiêu 2)Đặc khơng tiêu và 3) Có thể tiêu được (khơng sứ, rỗng). HA khơng có tính tạo
xương và chức năng chủ yếu là vật liệu dẫn tạo xương. Mảnh ghép HA có khả năng tiêu

chậm và hạn chế và phụ thuộc chính vào sự hịa tan thụ động của dịch cơ thể và các q
trình điều hịa bởi tế bào chẳng hạn như thực bào các phân tử để tiêu. Tốc độ thối hóa
của HA phụ thuộc vào phương pháp chế tạo, tỉ lệ Ca/P, cấu trúc tinh thể và độ rỗng. Khả
năng tiêu của HA cũng phụ thuộc nhiều vào nhiệt độ xử lý. Mảnh ghép HA tổng hợp ở
nhiệt độ cao rất đặc với khả năng thối hóa về mặt sinh học hạn chế. Những mảnh ghép
đặc này thường được dùng làm chất độn tương hợp sinh học có tính trơ. Ở nhiệt độ thấp
hơn, các chất dạng hạt HA rỗng và có q trình tiêu chậm. Các nghiên cứu tải lực lên
implant sớm có tăng thể tích sống hàm bằng HA có cấu trúc nano cho thấy nhiều hứa

Tuân thủ Luật sở hữu trí tuệ và Quy định truy cập tài liệu điện tử.
Ghi rõ nguồn tài liệu khi trích dẫn.


Bản quyền tài liệu thuộc về Thư viện Đại học Y Dược TP.Hồ Chí Minh.10

hẹn. Bên cạnh đó, các nghiên cứu tăng thể tích sống hàm chỉ bằng hạt HA hoặc kết hợp
với ghép tự thân đang được tiến hành.
Hydroxyapatite là loại vật liệu tổng hợp có thành phần và cấu trúc tương tự với
mơ xương, có tính tương hợp sinh học, dẫn tạo xương và khả năng tiêu chậm.
1.4.2 Beta Tricalcium Phosphate (βTCP)
a) Cấu trúc [13]
TCP tồn tại dưới nhiều dạng đa hình (α,β,γ và siêu-α). Chỉ có 2 pha đa hình (α
và β) được sử dụng làm vật liệu sinh học
βTCP tinh thể hóa ở dạng mặt thoi-ba phương nhóm khơng gian R3c, và các ơ cơ
sở chứa 21 đơn vị Ca3(PO4)2.

Hình 1.2 Cấu trúc tinh thể của βTCP
βTCP không thể kết tủa từ dung dịch lỏng. Các tinh thể Whitlockie (βTCP ổn
định Mg) đã được xác định trong các vơi hóa bệnh lý, ví dụ như trong mảng vôi răng,
sỏi thận và trong lớp sụn trong viêm khớp thối hóa. Tuy nhiên, khơng quan sát thấy

βTCP trong men, ngà và xương.

Tuân thủ Luật sở hữu trí tuệ và Quy định truy cập tài liệu điện tử.
Ghi rõ nguồn tài liệu khi trích dẫn.


Bản quyền tài liệu thuộc về Thư viện Đại học Y Dược TP.Hồ Chí Minh.11

b) Ứng dụng của βTCP [39]
βTCP có tính tương hợp sinh học tốt và dẫn tạo xương và thường được dùng chất
độn có khả năng tự tiêu cho phép thay thế vật liệu bằng xương mới hình thành sau khi
ghép. Sự tiêu của mảnh ghép TCP được cho là phụ thuộc vào sự hòa tan của các dịch
sinh học khi khơng có sự hiện diện các hủy cốt bào xung quanh vật liệu và điều hòa bởi
hủy cốt bào nhờ vào các tế bào khổng lồ giống hủy cốt bào ở khuyết hổng. Vật liệu sinh
học TCP đã được sử dụng trong nhiều nghiên cứu ở người để điều trị các sang thương
quanh chóp và khuyết hổng nha chu, cũng như các khiếm khuyết xương ổ. Bên cạnh đó,
βTCP cho thấy tăng thể tích sống hàm theo chiều dọc và chiều ngang với nhiều kết quả
khác nhau.
βTCP là loại vật liệu tổng hợp có tính tương hợp sinh học, dẫn tạo xương và khả
năng tự tiêu, nhưng tốc độ tiêu khơng ổn định, khó kiểm sốt được.
1.4.3 Đặc tính vật lý của HA và βTCP [13]
Bảng 1.2 Đặc tính vật lý của βTCP và HA
Tỉ lệ Ca/P

Tên

Công thức

Độ pH ổn Tỉ
định

1,5

βTCP

(β β-Ca3(PO4)2

tricalciumphosphate)

(g/cm3)

Kết tủa từ 3,067
dạng

dung

dịch lỏng chỉ
khi
T>800oC
1,67

Hap

hoặc

OHAp Ca10(PO4)6(OH)2

(Hydroxyapatite)

Tuân thủ Luật sở hữu trí tuệ và Quy định truy cập tài liệu điện tử.

Ghi rõ nguồn tài liệu khi trích dẫn.

trọng

9,5-12,0

3,155


Bản quyền tài liệu thuộc về Thư viện Đại học Y Dược TP.Hồ Chí Minh.12

Bảng 1.3 Độ hịa tan của βTCP và HA
Độ hòa tan ở 37oC, Độ hòa tan ở 25oC, Độ hịa tan ở 37oC,
-log(Ks)

-log(Ks)

g/L

βTCP

29,5

28,9

~0,00005

HA

117,2

116,8

~0,00003

1.4.4 Quy trình chế tạo HA và vật liệu phối hợp HA/βTCP tại khoa Cơng
nghệ Vật liệu, Đại học Bách khoa TP Hồ Chí Minh
* Quy trình chế tạo β-TCP tinh khiết
- Calcium hyroxide (Ca(OH)2) và axit phosphoric (H3PO4) dùng làm vật liệu tiền
chất được trộn với tỉ lệ Ca/P là 1,5.
- Hỗn hợp được trộn lẫn ở tốc độ ổn định 200 vòng/phút trong 2 tiếng, tiến hành
hấp thủy nhiệt 180 độ C trong 24 tiếng.
- Chất kết tủa thu nhận được sau đó được lọc và làm khơ qua đêm trước khi được
kiểm nghiệm bằng phân tích nhiệt quét vi sai và phân tích nhiệt trọng lượng lên đến 1300
độ C đối với các tính chất nhiệt trước khi nung.
- Sau đó bột được nung ở nhiệt độ từ 900 đến 1300 độ C, lúc này thu được βTCP
tinh khiết kiểm tra bằng kính hiển vi qt điện tử.
* Quy trình chế tạo HA tinh khiết
- Tổng hợp HA bằng phương pháp thủy nhiệt
- Hòa tan Ca(OH)2 vào nước cất trong cốc hấp teflon.
- Nhỏ từ từ dung dịch acid phosphoric 85% vào cốc hấp chứa hỗn hợp Ca(OH)2,
vừa nhỏ vừa khuấy, từ từ từng giọt để phản ứng xảy ra.

Tuân thủ Luật sở hữu trí tuệ và Quy định truy cập tài liệu điện tử.
Ghi rõ nguồn tài liệu khi trích dẫn.


Bản quyền tài liệu thuộc về Thư viện Đại học Y Dược TP.Hồ Chí Minh.13

- Sản phẩm thu được ở dạng huyền phù tiếp tục khuấy bằng máy khuấy đũa với

tốc độ từ khoảng 220 vòng/phút trong khoảng 1,5h.
- Đem cốc hấp bỏ vào thiết bị hấp và cho vào tủ hấp ở các nhiệt độ 100oC,150oC
và 180oC trong 12h.
- Sau khi hấp để mẫu lắng lấy nước đo pH và cho vào tủ sấy hỗn hợp ở 110oC
trong 12h.
- Sau khi sấy thu được bột mịn .
* Quy trình chế tạo vật liệu phối hợp HA/βTCP theo tỉ lệ 60/40
- Bột mịn HA sau khi hấp và sấy khô cho qua sàng 90µm để đồng nhất cỡ hạt.
- βTCP dạng viên sau khi hấp và sấy khơ thì đem nghiền mịn và cho qua sàng
90µm.
- Trộn hỗn hợp HA và βTCP ở dạng bột mịn theo tỷ lệ 60/40.
Tất cả vật liệu chế tạo được tiệt trùng bằng khí Ethylene oxide.
1.5 Tình hình nghiên cứu về vật liệu HA và βTCP trên thế giới và tại Việt Nam
Khi nghiên cứu chế tạo chế tạo sản phẩm y sinh học đều phải qua nghiên cứu
trong phịng thí nghiệm nhằm khảo sát các đặc tính của sản phẩm hay vật liệu về độc
tính, các tính chất vật lý hay hóa học. Sau khi sản phẩm đạt yêu cầu về các tính chất nêu
trên, bước thứ hai là nghiên cứu thực nghiệm trên động vật, thường là thỏ, chuột, bò ,
heo….để đánh giá hiệu quả và những thay đổi cơ học, hóa học, và mơ học của vật liệu
ghép trong q trình lành thương; từ đó ứng dụng trên cơ thể sống.
Năm 1985, Shimazaki và cộng sự đánh giá kết quả tạo xương khi ghép HA và
βTCP trên thân xương chày của thỏ và cho thấy cả 2 vật liệu này đều có khả năng tiêu
sinh học và tạo xương [40]. Năm 2002, Lu và cộng sự đã nghiên cứu về quá trình tiêu
sinh học của HA và βTCP và xi măng Calcium Phosphate khi ghép trên xương đùi và
xương chày thỏ, và kết quả cho thấy rằng βTCP có tốc độ tiêu nhanh, trong khi đối với
HA tốc độ này diễn ra chậm [25]. Năm 2006, Lee và cộng sự đánh giá kết quả mô học
khi ghép vật liệu phối hợp HA/βTCP với tỉ lệ 60/40 khi trộn với nước muối sinh lý, máu

Tuân thủ Luật sở hữu trí tuệ và Quy định truy cập tài liệu điện tử.
Ghi rõ nguồn tài liệu khi trích dẫn.

Bản quyền tài liệu thuộc về Thư viện Đại học Y Dược TP.Hồ Chí Minh.14

tĩnh mạch và chỉ có vật liệu ghép trên các khuyết hổng có kích thước 6mm trên xương
sọ thỏ và phát hiện rằng cả 3 cách trên đều cho kết quả tạo xương tốt và tương đương
nhau [24]. Năm 2011, Rokn và cộng sự so sánh hiệu quả tạo xương của vật liệu Bio-Oss
(xương dị loại) và vật liệu Straumann Bone ceramic (bao gồm HA và / βTCP với tỉ lệ
60/40) khi ghép trên các khuyết hổng có đường kính 6,5mm trên xương sọ thỏ sau 4 và
8 tuần, kết quả thu được cho thấy không có khác biệt về kết quả tạo xương giữa 2 loại
vật liệu trên [33]. Năm 2012, Hwang và cộng sự tiến hành ghép các vật liệu HA, βTCP
và HA/βTCP với tỉ lệ 60/40, các vật liệu này được tổng hợp và ép thành các khối , sao
đó đặt các khối vật liệu này vào các khuyết hổng có kích thước 8mm trên xương sọ thỏ;
kết quả nghiên cứu cho thấy sau 4 tuần nhóm HA/βTCP giúp hình thành xương mới
nhiều hơn có ý nghĩa thống kê và sau 8 tuần, lượng vật liệu ghép ở nhóm HA cao hơn
có ý nghĩa thống kê [15]. Tại Việt Nam, năm 2014, Cao Thị Thu Trang đã đánh giá mô
học vùng xương quanh implant có ghép vật liệu 4-Bone (HA/ β-TCP với tỉ lệ 60/40) trên
xương đùi thỏ và kết luận răng vật liệu này giúp lành thương tốt hơn so với khi không
được ghép vật liệu và kết quả cho thấy xương tân tạo đã trưởng thành, nhưng chưa tiêu
hủy hết sau 3 tháng [4]. Năm 2017, Võ Chí Hùng và cộng sự đã nghiên cứu đánh giá quá
trình lành thương xương trong cấy ghép implant thực nghiệm với các vật liệu ghép là
Calcium Sulphate (Bondbone, MIS, Israel) và 4Bone. Kết quả cho thấy sau 4 tháng, vật
liệu 4Bone tiêu biến hoàn tồn, đồng thời xương mới được hình thành [2].
Trên cơ thể sống, vào năm 2005, Ogose và cộng sự đã thực hiện ghép các vật liệu
HA và βTCP trên các khuyết hổng xương sau khi điều trị cắt và nạo khối u trên các bệnh
nhân và theo dõi. Kết quả nghiên cứu cho thấy đối với 23 bệnh nhân được ghép HA, có
2 trường hợp vật liệu ghép khơng tích hợp vào xương nhưng trên hình ảnh X quang cho
thấy HA không tiêu theo thời gian; đối với 30 bệnh nhân được ghép βTCP, tất cả bệnh
nhân đều cho thấy có tiêu vật liệu ghép và hình thành xương mới thay thế. Thời gian
trung bình hình thành vùng thấu quang giữa vật liệu ghép và xương bệnh nhân là 17 tuần
đối với HA và 9,7 tuần đối với βTCP. βTCP cho thấy có hiệu quả tốt hơn khi điều trị các

Tuân thủ Luật sở hữu trí tuệ và Quy định truy cập tài liệu điện tử.
Ghi rõ nguồn tài liệu khi trích dẫn.


Bản quyền tài liệu thuộc về Thư viện Đại học Y Dược TP.Hồ Chí Minh.15

khối u xương so với HA [29]. Năm 2013, Mangano và cộng sự đánh giá hiệu quả nâng
xoang bằng vật liệu HA/βTCP với tỉ lệ 60/40 trên 10 bệnh nhân gồm 12 xoang hàm và
nhận thấy rằng vật liệu này có tính tương hợp sinh học, tạo xương tốt và cho kết quả tốt
khi thực hiện thủ thuật nâng xoang [27]. Năm 2017, Jelusic và cộng sự so sánh hiệu quả
tạo xương khi nâng xoang bằng vật liệu βTCP và vật liệu HA/βTCP với tỉ lệ 60/40 trên
60 bệnh nhân. Kết quả cho thấy cả hai loại vật liệu đều có tính tương hợp sinh học và
dẫn tạo xương tốt giúp nâng đỡ implant vững ổn, tuy nhiên, vật liệu HA/βTCP cho thấy
có tính ổn định hơn trong việc bảo tồn thể tích ghép và độ đồng nhất mảnh ghép trên
phim X quang [17].
1.6 Tổng quan về CBCT [42]
1.6.1 Khái niệm về chụp Cone Beam CT
CBCT là kĩ thuật ra đời năm 1982, mới đầu được ứng dụng để chụp mạch máu và
sau đó được ứng dụng trong lĩnh vực chẩn đốn hình ảnh hàm mặt. Cone Beam CT sử
dụng nguồn tia ion hóa phân kỳ hoặc hình nón. Bộ phận cảm biến tia được cố định trên
1 giá xoay để thu nhận hình ảnh liên tiếp nhau trong một lần quét hoàn chỉnh của vùng
quan tâm. Chỉ cho đến những năm cuối 1990 mới có thể sản xuất những hệ thống CBCT
dùng trong lâm sàng vừa khơng đắt tiền lại có kích cỡ đủ nhỏ để đặt trong phịng khám
răng hàm mặt. Để có được điều này, bốn yếu tố kĩ thuật đồng thời đạt được cùng lúc:
(a) Sự phát triển các cảm biến dạng tấm phẳng theo vùng có chất lượng cao và
kích thước nhỏ.
(b) Giảm giá thành các hệ thống máy vi tính có khả năng dựng ảnh.
(c) Sự phát triển các ống tia X khơng đắt tiền có khả năng phát tia liên tiếp
(d) Quét thể tích nhỏ (ví dụ:vùng đầu và cổ), do đó khơng cần đến giá xoay nhanh

có tốc độ cao.

Tuân thủ Luật sở hữu trí tuệ và Quy định truy cập tài liệu điện tử.
Ghi rõ nguồn tài liệu khi trích dẫn.