Luận án tiến sĩ ghép tế bào gốc tủy xương điều trị khớp giả thân xương dài

1 ĐẶT VẤN ĐỀ Khớp giả là hiện tượng xương gãy không được can hóa trong thời hạn thông thường. Thời hạn 6 tháng kể từ khi thực hiện điều trị kết xương ban đầu vẫn được coi là kinh điển với ổ gãy xương chi trên. Nếu quá thời hạn 6 tháng mà xương gãy vẫn chưa liền thì gọi là “Khớp giả”, thống kê cho thấy biến chứng chậm liền xương và khớp giả chiếm tỷ lệ 5-10% các gãy thân xương dài [72]. Việc điều trị khớp giả không đơn giản, có thể để lại nhiều di chứng nặng nề, thậm chí cắt cụt chi, đặc biệt với những trường hợp có phần mềm xấu, tiền sử nhiễm trùng, khuyết xương hoặc diện gãy teo đét.

Có nhiều phương pháp để điều trị khớp giả bao gồm phẫu thuật và không phẫu thuật với mục tiêu cuối cùng đem lại sự liền xương và phục hồi chức năng cho người bệnh. Các phương pháp điều trị nhìn chung đều giúp cố định vững chắc ổ khớp giả và tạo kích thích sinh học phát động quá trình liền xương. Ngày nay xu hướng trong điều trị khớp giả không những phải đạt liền xương mà còn phải ít xâm lấn, rút ngắn thời gian điều trị. Một trong các phương pháp tiên phong phẫu thuật ít xâm lấn là khoan tạo đường hầm qua ổ khớp giả kiểu Beck với mục đích tăng cấp máu tủy xương vào ổ khớp giả nhằm kích thích quá trình liền xương đã được Pusitz công bố năm 1944 [74].

Các nghiên cứu về tế bào gốc đã đạt được nhiều thành tựu cho thấy dòng tế bào gốc từ tủy xương tự thân có thể là nguồn cấy ghép quan trọng để điều trị các bệnh lý về xương khớp dựa trên tính đa năng của chúng (biến đổi thành các tế bào biệt hóa khác nhau) để hình thành và phát triển khối can xương. Năm 2016, Mahdi và cộng sự điều trị khớp giả xương dài cho 24 bệnh nhân bằng khoan ổ khớp giả với mũi khoan 4,5mm qua da từ nhiều hướng khác nhau, sau đó ghép 100ml dịch tủy xương tự thân cho kết quả liền xương 87,5%. Tác giả cho rằng dịch tủy xương và khoan ổ khớp giả là hai yếu tố tại chỗ quan 2 trọng giúp liền xương ổ khớp giả [60], tuy nhiên việc ghép trực tiếp dịch tủy xương chưa qua xử lý cô đặc tế bào gốc với lượng dịch tủy xương lớn gây khó khăn trong quá trình ghép. Ở Việt Nam, Phạm Đăng Nhật và cộng sự tiêm 10ml dịch tủy xương cô đặc vào ổ chậm liền xương, khớp giả thân xương dài cho hiệu quả liền xương cao [86].

Nghiên cứu của Nguyễn Mạnh Khánh điều trị khớp giả thân xương dài bằng cách bơm vào ổ khớp giả khối tế bào gốc tủy xương là phương pháp điều trị ít xâm lấn cho kết quả liền xương 88,9% [11]. Tuy nhiên trong thực tế, cách tiêm trực tiếp vào ổ khớp giả có những điểm hạn chế do tổ chức xơ sợi tại chỗ nên khó có thể bơm vào ổ khớp giả và phải bơm với áp lực lớn làm cho dịch tế bào gốc tủy xương trào ra không theo ý muốn việc bơm khối dịch tủy xương vào ổ khớp giả là rất khó khăn do khe khớp giả bị lấp đầy các tổ chức xơ sợi nên thường phải bơm với áp lực lớn dễ gây tràn khối dịch ra ngoài da. Xuất phát từ thực tế trên chúng tôi kết hợp khoan tạo các đường hầm xuyên xương qua ổ khớp giả với ghép khối dịch tủy xương cô đặc có chứa tế bào gốc (gọi tắt là ghép dịch tế bào gốc tủy xương) nhằm phát huy hiệu quả của cả hai phương pháp là: Tạo khối máu đông tái khởi động quá trình liền xương và bơm khối dịch tế bào gốc tủy xương, qua những đường hầm này nhằm khuyếch tán tốt hơn dung dịch có chứa tế bào gốc trong ổ khớp giả và xung quanh để kích thích quá trình liền xương. Chúng tôi tiến hành nghiên cứu đề tài : “ Nghiên cứu ứng dụng ghép tế bào gốc tủy xương điều trị khớp giả thân xương dài chi trên ” nhằm hai mục tiêu:  Xây dựng quy trình điều trị khớp giả thân xương dài chi trên bằng phương pháp khoan tạo các đường hầm xuyên xương qua ổ khớp giả và ghép khối dịch tế bào gốc tủy xương tự thân.

 Đánh giá kết quả điều trị khớp giả thân xương dài chi trên bằng phương pháp khoan tạo các đường hầm xuyên xương qua ổ khớp giả và ghép khối dịch tế bào gốc tủy xương tự thân. 3 4 CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN 1. Sinh lý quá trình liền xƣơng 1. Sinh lý quá trình liền xƣơng Quá trình liền xương là một quá trình phức tạp liên quan tới nhiều yếu tố từ mức phân tử, tế bào, vùng tổn thương tới toàn cơ thể [26].

Phẫu thuật viên chấn thương chỉnh hình cần am hiểu thấu đáo quá trình này để có những điều chỉnh phù hợp đưa tới kết quả liền xương tốt. Về tổ chức học, quá trình liền xương bình thường diễn ra qua 4 giai đoạn như sau [5], [25], [63]. - Giai đoạn đầu còn gọi là pha viêm: Xuất hiện ngay sau khi xương gãy giai đoạn này kéo dài trong thời gian 3 tuần với đỉnh điểm là ngày thứ 3 tới ngày thứ 5 sau chấn thương. Lực tác động làm gãy xương sẽ đồng thời làm tổn thương cả 2 hệ thống cấp máu của màng xương và tủy xương dẫn tới hoại tử các tế bào tại ổ gãy, các tế bào này sẽ giải phóng các yếu tố hoạt hóa thành mạch gây tăng quá trình giãn mạch và thẩm thấu thành mạch.

Quá trình này làm tăng lưu lượng máu tới ổ gãy và đỉnh điểm là 2 tuần sau chấn thương. Trên nền của cục máu đông hình thành từ các tế bào viêm, các nguyên bào sợi xuất hiện tạo ra collagen dần thay thế cục máu đông bằng tổ chức hạt. Hiện tượng tăng tốc vùng (RAP: regional acceleratory phenomenon): được mô tả lần đầu trong y văn bởi Frost năm 1983 [101]. Khoảng 3% ca gãy xương không có hiện tượng này và dẫn đến không liền xương.

Nếu chỉ dựa vào các nguyên bào xương sẵn có tại ổ gãy thì phải cần từ 200-1000 năm để xương liền, trong khi đó các tế bào chỉ sống từ 2 đến 3 tháng. Vì vậy, cần phải có một cơ chế 5 thu hút các tế bào gốc và tiền thân, đảm bảo quá trình nhân lên và biệt hoá chúng thành tạo cốt bào, huỷ cốt bào, kiểm soát sự khoáng hoá, sửa chữa hình thể can và cuối cùng là hồi phục hình thể xương. Quá trình này được khởi động bởi những tín hiệu chưa được biết rõ và bắt đầu ngay sau khi gãy xương, đạt cực đại giữa tháng thứ 1-2 và kết thúc vào khoảng tháng thứ 6-24 hoặc muộn hơn. Thu hút tế bào gốc và tế bào tiền thân: Giai đoạn này diễn ra trong 8 giờ đầu.

Theo Nakahara trong dịch tuỷ xương và màng xương có sẵn những tế bào tiền biệt hoá, khi gãy xương các tế bào này sẽ biệt hoá thành các tế bào sinh xương để tạo can [69]. Theo Friedenstein, trong dịch tuỷ xương có những tế bào tiền thân tạo xương (DOPC: determinal osteogenic precursor cells) [40]. Theo Meyrueis và Cazenave (2004), tế bào gốc có nguồn gốc từ dịch tuỷ xương và sau chấn thương có sự nhân lên của tế bào trung mô đa hình thái trong dịch tuỷ xương tại ổ gãy [101]. Quá trình cảm ứng tạo xương diễn ra tại dịch tuỷ xương và màng xương.

Số lượng tế bào tiền thân ở dịch tuỷ xương khá ít: 1/100.000 tế bào có nhân. Theo Hernigou, thiếu hụt số lượng tế bào gốc và tế bào tiền thân ở dịch tuỷ xương dường như có vai trò hình thành nên khớp giả [100]. Do vậy, trong nhiều trường hợp chậm liền xương, khớp giả một số tác giả đề xuất ghép dịch tuỷ xương tự thân đơn thuần hoặc phối hợp để kích thích quá trình liền xương. Di chuyển tế bào: Tế bào tiền thân chưa biệt hoá sẽ di chuyển tới ổ gãy.

Những yếu tố hoá học được giải phóng từ những tế bào hoại tử kích thích sự di chuyển này. Sinh sản tế bào: Các tế bào tiền thân không tồn tại đơn lẻ mà tạo thành những cụm tế bào và bám vào để sinh sản. Mỗi cụm tế bào từ một tế bào ban đầu 6 được gọi là đơn vị tạo cụm nguyên bào sợi (CFU-F: colony forming unit fibroblastic) [38]. Theo Mizuno và cộng sự (1990) thì các tế bào bị tổn thương khi gãy xương nhanh chóng giải phóng nhiều chất hoá học.

Trong số này đáng kể nhất là các chất phân bào tác động lên tế bào tiền thân và khiến chúng nhanh chóng nhân lên, đặc biệt là PDGF (yếu tố phát triển nguồn gốc tiểu cầu) và TGF-β (yếu tố phát triển chuyển dạng β) được tiết ra từ tiểu cầu. Quá trình phân bào bắt đầu khoảng 8 giờ và đạt mức cao nhất 24 giờ sau chấn thương [64]. Biệt hoá tế bào: Các yếu tố cảm ứng xương là những yếu tố lý sinh và hoá sinh chịu trách nhiệm cảm ứng, biệt hoá các tế bào tiền thân thành những tế bào có khả năng tạo xương. Các yếu tố cảm ứng xương hoá học được biết đến là TGF-β, PDGF, FGF (yếu tố phát triển nguyên bào sợi), IGF (yếu tố phát triển dạng insulin), BMP (protein di truyền hình thái xương) [22], [91].

Đây là cơ sở để nhiều tác giả bổ sung các yếu tố này trong điều trị chậm liền xương, khớp giả. - Giai đoạn hai là giai đoạn tạo can xƣơng: Diễn ra từ 1 đến 4 tháng, gồm hai giai đoạn như sau: + Hình thành can xƣơng mềm: Diễn ra trong 1- 3 tuần đầu. trong giai đoạn này hình thành nhiều các mạch máu tân tạo được tạo ra bởi các tế bào gốc tủy xương. Các tế bào gốc này xâm nhập vào vùng tổn thương và biệt hóa tùy thuộc vào điều kiện tại chỗ: nồng độ oxy tổ chức, sức căng giãn và các yếu tố kích thích phát triển tại chỗ (GF).

Sức căng giãn tại chỗ sẽ hoạt hóa tế bào gốc sinh các nguyên bào sợi. Ở những nơi có nồng độ oxy thấp và căng giãn thường xuyên các tế bào gốc sẽ tạo các nguyên bào sụn, sau đó các can sụn sẽ tạo cầu nối giữa hai đầu xương gãy, cũng chính các can sụn này sẽ làm giảm độ căng giãn và đưa tới sự liền xương. Nguyên bào xương sẽ tăng sinh nhanh chóng ở môi trường giàu oxy và ít bị căng giãn cơ học, những vùng này tạo nên can xương cứng trực tiếp. 7 Can xương mềm được tạo ra nhờ sự biến đổi từ tổ chức hạt sang tổ chức canxi hoá tạm thời, bao gồm các nguyên bào xương và nguyên bào sụn cùng hệ thống các sợi collagen.