Trường Đại học Y Dược Hải Phòng Module Cơ xương khớp - Da CTĐT Y khoa dựa lực năm Giải phẫu bệnh - Sinh lý bệnh HÌNH THÁI HỌC GÃY XƯƠNG VÀ QUÁ TRÌNH LIỀN XƯƠNG MỤC TIÊU HỌC TẬP Giải thích thay đổi hình thái xương trạng thái gãy xương (cơ học bệnh lý) Phân tích yếu tố ảnh hưởng đến trình liền xương NỘI DUNG Gãy xương (Fracture) Gãy xương tổn thương xương thường gặp, lứa tuổi Nguyên nhân tác động học từ ngồi vào xương, đối xương bình thường xương có sẵn bệnh lý Tùy theo cường độ hướng lực tác động, xương gãy theo nhiều kiểu khác nhau: Gãy hoàn toàn, gãy cành tươi, gãy vụn, gãy di lệch, gãy hở, gãy kín,… Xương sau gãy xảy trình tự sửa chữa, mức độ hồi phục phụ thuộc vào thẳng trục (nắn xương) cố định hai đầu xương gãy Quá trình gọi trình liền xương (can xương) - Hình thái tổn thương theo diễn biến bệnh: (minh họa xương dài - hình 5) Quá trình liền xương yếu tố ảnh hưởng đến trình liền xương [Hình thái học gãy xương trình liền xương] Trường Đại học Y Dược Hải Phòng Module Cơ xương khớp - Da CTĐT Y khoa dựa lực năm Giải phẫu bệnh - Sinh lý bệnh 2.1 Các giai đoạn trình liền xương * Diễn biến mặt tổ chức học: Về mặt tổ chức học trình liền xương bình thường diễn biến qua giai đoạn: - Giai đoạn đầu (còn gọi pha viêm): sau gãy xương, ổ gãy xuất phản ứng viêm sau dẫn tới hình thành tổ chức hạt - Giai đoạn (là giai đoạn tạo can xương): + Giai đoạn can xương mềm: can xương mềm tạo nhờ biến đổi từ tổ chức hạt sang tổ chức calci hóa tạm thời + Giai đoạn can xương cứng: can xương mềm tiếp tục phát triển cốt hóa tạo thành bè xương, xương chưa định hướng - Giai đoạn - Sửa chữa hình thể can: xương Havers thích hợp định hướng thay thể can xương cứng - Giai đoạn - Hồi phục hình thể xương ban đầu (modelage): Hình thể xương phục hồi hồn tồn trẻ em, người lớn phục hồi hình thể ban đầu Giai đoạn đầu hay pha viêm (hình 1.2): Chấn thương gãy xương gây chảy máu từ đầu xương gãy từ tổ chức phần mềm xung quanh, tạo thành ổ máu tụ ổ gãy với cục máu đông (cailot) Các tổ chức bị thương tổn không nuôi dưỡng tổn thương mạch máu bị hoại tử Hình 1.2: giai đoạn liền xương Một phản ứng viêm cấp tính xuất ổ gãy với tăng giãn nở mạng lưới mao mạch thấm huyết tương bạch cầu thành mạch, vùng ổ gãy xuất tổ chức bào đại thực bào làm tiêu hủy tổ chức hoại tử xương vụn [Hình thái học gãy xương trình liền xương] Trường Đại học Y Dược Hải Phòng Module Cơ xương khớp - Da CTĐT Y khoa dựa lực năm Giải phẫu bệnh - Sinh lý bệnh Vai trò khối máu tụ: Tầm quan trọng khối máu tụ trình liền ổ gãy biết đến từ lâu (Hans: 1930) Can thiệp ngoại khoa sử dụng thuốc chống đông (anticoagulant) làm chậm đáng kể tạo can xương Những thí nghiệm Kosaku Miheno cộng cho thấy: đưa vào màng xương khối máu tụ sau ngày thấy có hình thành xương, đưa vào tổ chức sau ngày thấy có hình thành xương Các chất trung gian hóa học: Gãy xương làm giải phóng mơi trường nhiều chất trung gian hóa học, tìm thấy chất khối máu tụ Chất trung gian hóa học tìm thấy nhiều chất phân bào yếu tố sinh xương Các chất tác động lên tế bào tiền biệt hóa Các tế bào tiền biệt hóa: Sự liền xương thực tế tế bào tủy xương, màng xương tổ chức phần mềm xung quanh kích thích khối máu tụ trở thành tế bào biệt hóa tạo xương Các chất phân bào: Khi gãy xương chất trung gian hóa học giải phóng vào mơi trường ổ gãy, chất kích thích di chuyển tế bào khơng biệt hóa, TB trở thành TB tiền biệt hóa Dưới tác động chất phân bào tế bào tăng sinh, phân chia thành nhiều TB khơng biệt hóa sau biệt hóa thành TB xương Các yếu tố cảm ứng xương hóa sinh: Sau trình phân bào làm tăng sinh, tế bào chưa biệt hóa, tác động chất cảm ứng xương (inducteur), TB trở thành TB biệt hóa có hoạt tính xương Các chất cảm ứng xương bao gồm tất yếu tố sinh lý, sinh hóa có vai trị kích thích, xúc tác để chuyển từ TB khơng biệt hóa thành TB biệt hóa Nhiều chất cảm ứng xương tìm thấy vị trí ổ gãy Sự phối hợp tác động chất cảm ứng tạo nên yếu tố chỗ có tác dụng định hướng biệt hóa tế bào theo chiều hướng khác nguyên bào xương (osteoblast), nguyên bào sụn (chondroblast), hủy xương (osteoclast), hủy sụn (chondroclast), nguyên bào sợi (fibroblast) Sự có mặt chất cảm ứng hóa học khoảng 48 sau gãy xương + Ngồi chất cảm ứng xương hóa sinh, lý sinh yếu tố vật lý học, kích thích điện từ trường có tác dụng kích thích q trình biệt hóa từ TB bình thường thành TB sinh xương Các hoạt chất trung gian đóng vai trị q trình liền xương bao gồm: - BMP (bone morphologic protein) chất tìm thấy chất gian bào - TGF (transforming growth factor) có máu tụ thời điểm gãy xương, giải phóng tiểu cầu tổ chức xương hoại tử TGF có vai trị tăng sinh, biệt hóa TB tổng hợp bào tương - FGF (fibroblast growth factor) có vai trị phát triển can - PDGF (platelet derived growth factor) tác động đến tăng sinh tế bào - IGF (insulinlike growth factor) có vai trị tổng hợp collagen - PGE (prostaglandine E) có vai trị tăng sinh TB tiêu xương - IL (interleukin) có vai trị điều hịa [Hình thái học gãy xương trình liền xương] Trường Đại học Y Dược Hải Phòng Module Cơ xương khớp - Da CTĐT Y khoa dựa lực năm Giải phẫu bệnh - Sinh lý bệnh Tổ chức hạt: Quá trình liền xương bắt đầu nhờ tổ chức hóa từ khối máu tụ ổ gãy Các tiền tế bào tác động chất trung gian hóa học tạo tế bào Các tế bào biệt hóa tạo thành tế bào nội mạc mạch máu nguyên bào sợi chất tế bào khác Đó tổ chức hạt nằm vùng đầu xương gãy Giai đoạn tạo can xương: Can xương hình thành từ tổ chức hạt qua giai đoạn: Can kỳ đầu (can mềm): Can mềm bao gồm nguyên bào xương nguyên bào sụn hệ thống sợi collagen Các nguyên bào xương nguyên bào sụn tổng hợp chất gian bào, chất dạng xương dạng sụn bao quanh chúng Can xương cứng: Các chất dạng xương khống hóa trở thành xương chưa trưởng thành Về mặt tổ chức học, xương chưa trưởng thành bè xương xếp dọc theo mao mạch Các mao mạch đảm bảo nuôi dưỡng chúng Như xếp bè xương chưa theo hướng tác động lực học xương Sự khống hóa can mềm xuất chỗ tiếp giáp đầu xương gãy, từ đầu đến đầu đầu gãy làm hẹp dần khe gãy nối liền đầu gãy Sự khống hóa hồn thành trung bình sau tuần Q trình diễn xương xốp nhanh xương cứng, trẻ em nhanh người lớn Sửa chữa hình thể can xương: Khi ổ gãy bắc cầu can xương, tác động lực học tổ chức can xương có thay đổi hình thức để thích hợp với chức xương Các xương lúc đầu xếp theo hướng mạch máu xếp lại theo hướng tác động lực học Sự sửa chữa hình thể can thực nhờ BMU (bone modelizing unit) Trong BMU có hủy cốt bào tạo cốt bào Sự tiêu mòn tái tạo diễn đồng thời không gian thời gian theo trình tự lặp lặp lại Giai đoạn sửa chỉnh hình thể xương: Nếu giai đoạn sửa chữa hình thể can liên quan đến mặt vi thể, giai đoạn liên quan đến chỉnh sửa hình thể chung xương, giúp cho xương trở lại hình thể ban đầu Ở giai đoạn tủy tái lập, chỗ lồi lõm bề mặt xương chỉnh sửa Giai đoạn phục hồi hình thể xương ban đầu: Giai đoạn kéo dài nhiều năm Ở trẻ nhỏ, tái lập lại hình thể ban đầu gần hoàn toàn, sau số năm Xquang khơng cịn thấy dấu vết vị trí gãy Ở trẻ lớn sửa chữa đạt phần người lớn chỉnh sửa hạn chế * Hiện tượng sinh hóa học Cùng với biến đổi mặt tổ chức học đồng thời xuất biến đổi mặt sinh hóa học Tại vùng ổ gãy xuất chất trung gian hóa học histamin, acetylcholin làm cho giãn mạch Hiện tượng giãn mạch làm giảm chất calcium đầu xương gãy, làm cho xương bị thưa loãng Đồng thời ổ gãy xuất nhiều men photphatase có tác dụng cầm giữ chất calcium để tạo thành can vùng ổ gãy Nghĩa vùng ổ gãy xuất q trình đồng hóa dị hóa, hai q trình diễn song song, trình quan [Hình thái học gãy xương trình liền xương] Trường Đại học Y Dược Hải Phòng Module Cơ xương khớp - Da CTĐT Y khoa dựa lực năm Giải phẫu bệnh - Sinh lý bệnh hệ với trình kia, cuối q trình đồng hóa chiếm ưu dần - Về phương diện thăng kiềm toan, vòng tuần đầu pH toan tính, trở bình thường chuyển sang kiềm tính Nếu ổ gãy nắn chỉnh bất động tốt pH ổ gãy chuyển sang kiềm tính nhanh hơn, tạo điều kiện cho trình thành lập can xương Ngược lại, pH toan gây đau kéo dài làm chậm trình hình thành can xương 2.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến trình liền xương: *Các yếu tố chỗ: - Mức độ chấn thương chỗ: liền xương nhờ biệt hóa tế bào từ tổ chức trung mô Gãy xương mà bị chấn thương chỗ nhiều, tổ chức phần mềm quanh xương bị tổn thương nhiều liền xương chậm - Mức độ xương: bị chất xương bị kéo nhiều, xương bị chậm liền - Mức độ bất động: nắn nhiều lần, bất động khơng tạo cầu can xương bên ngoài, chậm liền, tạo thành khớp giả - Sự nhiễm khuẩn: gãy xương bị nhiễm khuẩn nhiễm khuẩn mà gãy liền xương chậm khơng liền - Tình trạng ác tính chỗ: gãy xương có ác tính ngun phát hay thứ phát thường không liền - Các bệnh lý chỗ khác: xương bị bệnh khơng ác tính mà gãy liền Một số bệnh bệnh Paget, bệnh loạn sản xơ liền chậm hay khơng liền - Hoại tử xương chiếu tia xạ: bị gãy khó liền, tế bào chỗ bị chết, tắc mạch máu, tủy xương bị xơ hóa khơng cho vi quản phát triển - Có tình trạng vơ mạch: bình thường xương liền nhờ mạch máu từ hai đầu gãy Nếu đầu gãy khơng có mạch ni, bị hoại tử vơ mạch xương nhờ vi quản từ đầu gãy sống Nếu hai đầu bị vơ mạch khó liền - Gãy nội khớp khó liền: dịch khớp có chứa fibrinolysin tiêu máu tụ, làm chậm đầu liền xương Ở gãy nội khớp, xương liền song khó khăn so với gãy ngoại khớp *Các yếu tố toàn thân: - Tuổi bệnh nhân: tuổi trẻ nhanh liền, trình sửa chữa ổ gãy mạnh Tuổi lớn liền chậm - Các hormone: hormone giữ vai trò quan trọng trình liền xương bị tổn thương: Calcitonin: chất cần thiết cho xương nhắc đến đầu tiên, Đây hormone giải phóng từ tuyến giáp Chất gắn với tế bào hủy xương làm giảm hoạt động chúng, tạo điều kiện để tế bào hủy xương làm tăng thêm khối xương Parathyroid hormone (PTH): tiết từ tuyến cận giáp giúp điều hòa canxi cách làm tăng hấp thu canxi từ ruột giảm canxi từ nước tiểu Cortisol: tiết tuyến thượng thận cần thiết cho phát triển xương nồng độ thấp Ngược lại nồng độ cortisol cao ảnh hưởng đến [Hình thái học gãy xương trình liền xương] Trường Đại học Y Dược Hải Phòng Module Cơ xương khớp - Da CTĐT Y khoa dựa lực năm Giải phẫu bệnh - Sinh lý bệnh xương: dạng cortisol tổng hợp steroid sử dụng điều trị số bệnh gây chất xương Hormone sinh trưởng GH: tiết tuyến yên thành tố quan trọng hình thành tiêu hủy xương, quan trọng vai trị tuổi dậy giúp làm thúc đẩy nhanh hình thành xương Thyroid hormone: tiết tuyến giáp giúp điều hịa chuyển hóa thể kiểm soát tần suất xuất chu chuyển xương Tuy nhiên dư thừa thyroid hormone gây tình trạng hủy xương mức Insulin: hormone tiết tuyến tụy để giúp thể sử dụng carbohydrate đường Insulin với leptin, hormone phát tế bào mỡ, có tác động lên phát triển xương Các hormone sinh dục estrogen testosterone: quan trọng phát triển trì khối xương Estrogen sản xuất cuối thời kỳ dậy đóng vai trị quan trọng để hồn thiện q trình phát triển đĩa sụn từ dừng phát triển chiều cao Estrogen testosterone sản xuất nam nữ giới làm kích thích trình hình thành xương Testosterone hỗ trợ phát triển cơ, từ làm tăng chịu tải xương, kéo theo làm tăng tạo xương - Tập vận động stress chỗ gãy: thần kinh chậm liền, giảm stress chỗ gãy, tập luyện nhanh liền xương TÀI LIỆU THAM KHẢO Bộ môn Giải phẫu bệnh - ĐHY Phạm Ngọc Thạch (2015)- Giải phẫu bệnh học, trang 305-308 Frost-HM (1989) The biology of fracture healing An overview for clinicians Part I, Clin-Othop, Nov (248): 283-293 Pathologic basis of deseases, 9th edition, Robbins and Cotran, 2015, page 491-500 [Hình thái học gãy xương trình liền xương]