Hình 1.5. Cấu trúc hạt xương nhân tạo MasterGaft.
Đây là một ceramic hai pha (biphasic calcium phosphate) cấu tạo gồm 15% HA( hydroyapatite) và 85% β- TCP( β- tricalcium photphate). Là một chất liệu ghép ngoài tính dẫn xương còn có tính cảm ứng xương nhờ thành phần HA đã được chứng minh qua thực nghiệm [26]. Nó là ceramic hai pha có cấu trúc rỗng , xốp, dạng hạt. Do hãng Medtronic sản xuất từ năm 2006, qua nhiều thử nghiệm lâm sàng đến 2009 được FDA công nhận là một chất liệu ghép an toàn và chính thức được sử dụng rộng rãi [90]. Theo Dimar J.R. (2008) [46] thành phần β- TCP tiêu trong khoảng 4-6 tuần, HA tiêu sau khoảng 6 tháng, thời gian này đủ để các tế bào xương mới mọc vào làm liền xương.
Hình 1.6. Quy trình sản xuất xương nhân tạo MasterGraft- granules
* Nguồn theoMedtronic sofamor (2002), [90]
Quy trình sản xuất xương nhân tạo MasterGraft gồm nhiều công đoạn. Ban đầu các chuỗi polyme được sử dụng để tạo ra các hạt đường kính 500- 700µm, sau đó các hạt này được gắn tiếp xúc với nhau tạo lên một khối có cấu trúc rỗng xen kẽ giữa các hạt. Cấu trúc rỗng này chính là bộ khung của
xương nhân tạo hình thành sau này, nó như là một khuôn đúc âm bản để tạo lên khung xương. Bước tiếp theo là Ceramic gồm 15% HA và 85% β-TCP được làm thành dạng huyền dịch và đổ vào khuôn đúc polyme vừa được tạo ra. Toàn bộ khối này được đưa vào lò nung, dưới tác dụng của nhiệt, các hạt nhựa trong khối được loại bỏ, chỉ còn lại khung ceramic với cấu trúc rỗng, với các lỗ có đường kính tương đương đường kính của hạt nhựa polyme, các lỗ này lại thông với nhau bằng các lỗ liên kết đường kính khoảng 125µm vốn ban đầu là chỗ tiếp xúc của các hạt polyme tạo khuân đúc. Như vậy khối xương nhân tạo được hình thành là một khung ceramic gồm 15% HA và 85% β-TCP, có cấu trúc rỗng chiếm khoảng 80% không gian của khối, các lỗ rỗng đường kính khoảng 500µm, các lỗ này liên kết nhau bởi các lỗ liên kết có đường kính khoảng 125µm
Hình 1.7. Kích thước lỗ rỗng và lỗ liên kết trong hạt xương MasterGraft
* Nguồn theo Medtronic sofamor (2002), [90]
Các nghiên cứu cho thấy đường kính lý tưởng của các lỗ để xương mọc là 300-500µm, ở đây là 500µm, đường kính các lỗ liên kết tối thiểu 100µm, ở đây là 125µm; độ xốp tối thiểu đạt liền xương là 60-65%, ở đây là 80%, cấu trúc này rất thuận lợi, là môi trường tốt cho các tế bào xương nhân lên.
Như vậy có rất nhiều sản phẩm xương nhân tạo được sử dụng trên lâm sàng để điều trị các khuyết hổng xương hay khớp giả xương dài. Các chất liệu
này là các chất dẫn xương, cảm ứng xương hay cả hai. Hiện nay xu thế chung là dùng các chất liệu ghép có cả ba đặc điểm của một xương xốp tự thân (tính cảm ứng xương, tính dẫn xương và có các tế bào biệt hóa tạo xương) để ghép như: Ghép hỗn hợp xương nhân tạo với xương tự thân, xương khử khoáng; xương nhân tạo với máu tủy xương tự thân hay tế bào gốc tủy xương tự thân…
1.6. Tình hình ứng dụng ghép hỗn hợp xương nhân tạo và máu tủy xương tự thân điều trị khớp giả xương dài.
Từ những kết quả ban đầu của Tiedeman năm 1995 [122] về lĩnh vực này có nhiều nghiên cứu sau đó cho kết quả tốt. Siegel Herrick J. (2008) [114] 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) [58] 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.
Huifang Zhou (2010) [72] ghép hỗn hợp β-TCP và tủy xương tự thân cho 12 khuyết hổng xương chó, theo dõi 1,4,8 và 12 tuần thấy, ở thời điểm 12 tuần các khuyết hổng xương đã được lấp đầy, quan sát cấu trúc mô học khối can thấy các tế bào và tổ chức xương chiếm phần lớn vi trường. Năm 2006, D.S. Zhou và K.B. Zhao [101] nghiên cứu trên 26 con thỏ trưởng thành chia làm 3 nhóm, nhóm 1 gồm 20 con được cắt bỏ 1cm xương quay hai bên, xương quay phải được ghép hỗn hợp tế bào gốc tủy xương tự thân nuôi cấy trên khung xương nhân tạo nHAC/PLA một tuần, xương quay trái ghép bằng xương đồng loại đã bảo quản ở nhiệt độ - 800c trong 3 tuần sau; nhóm 2 gồm 4 con, lấy bỏ 1 cm xương quay một bên và ghép bằng nHAC/PLA đơn thuần; nhóm 3 gồm 2 con, được lấy bỏ 1 cm xương quay và không ghép gì. Đánh giá sau mổ bằng XQ tại thời điểm 2,4,8,12 tuần thấy, ở nhóm điều trị bằng
nHAC/PLA và tủy xương thấy tổ chức xương mọc rất sớm (2 tuần), sau 12 tuần các thỏ ở nhóm 1 và 2 đều đạt liền xương, nhóm 3 không liền xương. Khi đánh giá cấu trúc xương bằng nhuộm HE soi trên kính hiển vi quang học ở độ phóng đại 100-400 lần, tại thời điểm 2 tuần trong nhóm điều trị bằng nHAC/PLA thấy có tế bào xương và collagen xuất hiện trên tiêu bản; nhóm điều trị bằng xương đồng loại chưa thấy tổ chức xương mọc, tại thời điểm 4 tuần thấy có tổ chức xương phát triển ở vùng giáp ranh; thời điểm 8 tuần ở cả 2 nhóm đều thấy tổ chức xương phát triển với nhiều tế bào hoạt động; thời điểm 12 tuần, ở nhóm 1 và 2, sự hình thành xương mới thể hiện rất rõ trên các tiêu bản trong khi nhóm 3 không có tổ chức xương mới hình thành. Siegel H.J (2008) [114] ghép xương nhân tạo β- TCP và tủy xương tự thân (BMA) cho 60 bệnh nhân khuyết hổng xương, theo dõi sau mổ được 51 bệnh nhân sau 12 tuần đã trở lại cuộc sống sinh hoạt hàng ngày. Kiểm tra sau 1 năm bằng CT được 12 bệnh nhân, thấy xương đã đồng hóa và không còn phân biệt được với mô lành trước đó.
Xương nhân tạo MasterGraft, một ceramic hai pha có tính dẫn xương, đạt được cấu trúc lý tưởng tạo khung cho các tế bào xương phát triển khi đem ghép, tuy nhiên chưa đạt được đủ các điều kiện theo tiêu chuẩn vàng của xương xốp tự thân. Máu tủy xương tự thân chứa những yếu tố cảm ứng và các tế bào biệt hóa tạo xương, chúng được dùng để điều trị các khuyết hổng cũng như chậm liền hay khớp giả xương chày cho kết quả tốt [36],[83]. Khi đem ghép hỗn hợp xương MasterGraft với máu tủy xương tự thân về lý thuyết sẽ cho một chất liệu ghép có đủ 3 tính chất của một xương xốp tự thân đó là:
- Có tính dẫn xương do cấu trúc rỗng lý tưởng đã nêu trên
- Có tính cảm ứng xương nhờ thành phần HA và một phần quan trọng là tủy xương có chứa các yếu tố phát triển, các hormon khởi động quá trình liền xương diễn ra thuận lợi.
- Có các tế bào tạo xương, nhất là tủy xương có chứa lượng lớn tế bào gốc tạo xương dồi dào đã được chứng minh.
Các nghiên cứu thực nghiệm thấy rằng xương nhân tạo Mastergraft là một chất liệu ghép tốt, có tính an toàn và hiệu quả cao. Smucker J.D [117] nghiên cứu trên 36 chuột theo dõi được 30 con, chia làm 3 nhóm: Nhóm 1 ghép xương tự thân cho 8 con, nhóm 2 ghép 75% xương tự thân và 25% xương Mastergaft cho 11con, nhóm 3 ghép 50% xương tự thân và 50% xương Mastergraft cho 11con, đánh giá sau mổ 8 tuần: Nhóm 1 liền xương 5/8 (63%), nhóm 2 liền xương 64%, nhóm 3 liền xương 73%; trên các tiêu bản mô học ở tất cả các nhóm, không thấy phản ứng viêm hạt dị vật (thải ghép). Tác giả nhận xét, ghép xương nhân tạo MasterGraft cho kết quả tương đương ghép xương tự thân.
Schwartz N.D. (2008) [112] điều trị thành công cho một bệnh nhân mất đoạn 8cm xương trụ bằng ghép hỗn hợp 30cm3 xương Master- Graft và 5,6 cm3 rhBMP-2, sau 22 tháng liền xương hoàn toàn.
Ghép xương Mastergraft và tủy xương Sau mổ 12 tháng Sau mổ 22 tháng
Hình 1.8. Ghép xương mastergraf điều trị mất đoạn xương trụ
* Nguồn Schwartz N.D.( 2008)- [112]
Tóm lại, ghép hỗn hợp xương nhân tạo và máu tủy xương tự thân điều trị các khuyết hổng hoặc khớp giả xương dài, với nhiều báo cáo trên thế giới cho kết quả khả quan. Nhiều kết luận của các tác giả so sánh khi ghép hỗn hợp xương nhân tạo – máu tủy xương tự thân cho kết quả tương đương với ghép xương tự thân. Các kết quả trên thực nghiệm, nhất là nghiên cứu cấu trúc mô học khối can xương thấy rằng, xương nhân tạo là một chất liệu ghép an toàn, không thấy hiện tượng thải ghép. Tuy nhiên ở Việt Nam chưa có tác giả nào nghiên cứu ghép xương nhân tạo và máu tủy xương tự thân điều trị khớp giả xương dài, cũng như chưa có báo cáo nào nói đến cấu trúc khối can xương sau ghép.
Chương 2
ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Nghiên cứu của chúng tôi được tiến hành với hai quy trình khác nhau.