Ghép xương là phẫu thuật thường gặp trong chấn thương chỉnh hình và nha khoa. Lấy xương tự thân thường gây thêm vết mổ và đau đớn kéo dài cho bệnh nhân [1]. Nhu cầu tìm vật liệu nhân tạo thay thế xương tự thân rất lớn [1].

Nhiều người bất ngờ khi biết san hô biển được chế tác làm vật liệu ghép xương [3, 5]. Vật liệu này có thực sự giúp liền xương an toàn? Bằng chứng khoa học cho thấy san hô sau khi biến đổi thành hydroxyapatite đóng vai trò như giàn giáo sinh học dẫn xương, có độ tương thích tốt nhưng tốc độ tự tiêu chậm và cần chỉ định đúng vị trí chịu lực thấp [3, 5].

San hô được biến đổi thành xương nhân tạo thế nào?

San hô tự nhiên không thể đặt trực tiếp vào cơ thể người khi chưa qua xử lý. Cấu trúc canxi cacbonat của san hô biển được chuyển đổi nhiệt dịch thành hydroxyapatite san hô (coralline hydroxyapatite) [2].

Vật liệu sau chuyển đổi có cấu trúc xốp tự nhiên tương tự bè xương xốp của người [3, 5]. Hệ thống lỗ rỗng liên thông này tạo thành giàn giáo dẫn xương, cho phép tế bào xương bám dính và phát triển [2].

Vật liệu giúp loại bỏ hoàn toàn nhu cầu lấy xương tự thân hoặc nhận xương đồng loại, từ đó tránh biến chứng tại vị trí lấy xương [1].

Khả năng tân tạo mạch máu nuôi mô ghép

Một giàn giáo muốn nuôi sống được mô xương mới cần có mạng lưới mạch máu xâm nhập nhanh chóng. Nghiên cứu thực nghiệm trên 16 mẫu ghép hydroxyapatite san hô (kích thước 0,5 x 0,5 x 1,0 cm) đặt dưới màng xương sống mũi thỏ New Zealand nặng 2–3 kg đã theo dõi tiến trình này [3].

Các mẫu ghép được thu thập ở các mốc 1, 2, 3 và 4 tuần sau phẫu thuật, kết hợp bơm chất đánh dấu lòng mạch [3]. Kết quả ghi nhận sự khác biệt có ý nghĩa thống kê giữa tuần thứ nhất và tuần thứ tư về cả số lượng mạch máu lẫn tỷ lệ thể tích vật liệu được mạch máu xâm nhập [3].

Dữ liệu thực nghiệm này là cơ sở quan trọng cho thấy vật liệu có khả năng dẫn mạch, tiền đề để ứng dụng ghép tái tạo vùng hàm mặt ở người [3].

Bằng chứng tái tạo xương từ phòng thí nghiệm

Nghiên cứu trên 70 thỏ New Zealand bị tạo khuyết hổng xương kích thước 10 x 5 x 3 mm ở đầu trên xương chày hai bên nhằm đánh giá độ tự tiêu và khả năng liền xương [4]. Một bên khuyết hổng ghép hydroxyapatite san hô phân hủy sinh học mới, bên đối diện ghép xương mào chậu tự thân [4].

Thỏ được kiểm tra định kỳ tại các tuần 1, 2, 3, 4, 6, 8, 10, 12, 20, 24, 32, 36, 40 và 60 [4]. Khám thực thể và chụp X-quang cho thấy tất cả vị trí ghép san hô đều liền xương tương đương mảnh ghép xương tự thân [4]. Mật độ xương tại vị trí ghép giảm dần trên phim X-quang theo thời gian [4].

Mô học không khử khoáng cho thấy ban đầu vật liệu có dạng bè xương liên kết, rất ít tế bào lympho thâm nhiễm xung quanh [4]. Theo thời gian, vật liệu tiêu dần thành dạng sợi mảnh hoặc vòng tròn sót lại, các vị trí tiêu biến được lấp đầy bằng xương tái sinh và xuất hiện khoang tủy [4]. Vật liệu ít gây phản ứng bất thường tại chỗ cũng như toàn thân [4].

Ở mô hình thử thách hơn là hàn xương cột sống thắt lưng lối sau bên ở 48 thỏ New Zealand (đốt sống L5-L6), hiệu quả phụ thuộc lớn vào chất phối hợp [5]. Nhóm dùng 3,0 mL hydroxyapatite san hô cộng 1,5 mL tủy xương không tạo được khối hàn xương vững nào ở tuần thứ 5 (tỷ lệ 0/14) [5].

Khi phối hợp 1,5 mL vật liệu san hô với 1,5 mL xương mào chậu tự thân, tỷ lệ liền xương đạt 50% (7/14 thỏ) [5]. Khi kết hợp 3,0 mL vật liệu san hô với 500 microgam chiết xuất protein cảm ứng tạo xương từ bò mỗi bên, tỷ lệ liền xương đạt 100% (11/11 thỏ) kèm độ vững và độ cứng cơ sinh học cao hơn đáng kể so với các nhóm khác [5].

Kết quả ứng dụng lâm sàng trên người bệnh

Trên lâm sàng, vật liệu san hô được thử nghiệm trong nhiều phẫu thuật chỉnh hình chi dưới và khớp háng. Một nghiên cứu hồi cứu trên 10 bệnh nhân hàn khớp cổ chân - bàn chân sau dùng hydroxyapatite san hô với thời gian theo dõi trung bình 6 năm ghi nhận 8/10 người đạt kết quả tốt hoặc xuất sắc [2].

Về biến chứng, nghiên cứu ghi nhận 1 trường hợp tê dây thần kinh bắp chân tự hồi phục một phần không liên quan vật liệu, 1 bệnh nhân viêm khớp dạng thấp dùng methotrexate và prednisone bị nhiễm trùng sâu sau 9 tháng, và 1 trường hợp không liền khớp sên-ghe [2]. Cả 10 bệnh nhân đều bị trào vật liệu ra ngoài khớp trên phim X-quang nhưng không ai có triệu chứng khó chịu [2].

Trong phẫu thuật tạo hình ổ cối phức tạp ở khớp háng, 17 bệnh nhân dùng vật liệu Pro Osteon 500 được theo dõi hồi cứu [6]. Kết quả ghi nhận dấu hiệu tích hợp xương trên hình ảnh X-quang ở tất cả các mảnh ghép san hô [6]. Không có ổ cối nào phải mổ lại dù có 1 ca thất bại [6].

Một báo cáo khác mô tả 8 ca phẫu thuật hàn ba khớp bàn chân [7]. Trong đó 7 ca dùng hạt san hô chèn khớp dưới sên, và 1 nam bệnh nhân 26 tuổi gãy xương gót cũ dùng khối san hô chèn khớp gót-hộp để kéo dài cột ngoài [7]. Sau 10 tháng, bệnh nhân tiến triển tốt, dù ở tháng thứ 5 phim X-quang vẫn thấy rõ bờ khối ghép [7].

Vấn đề tự tiêu chậm và phản ứng mô

Mặc dù có tính tương thích sinh học cao, hydroxyapatite san hô bộc lộ điểm yếu lớn là tốc độ tiêu hủy rất chậm trong cơ thể người [3, 4, 5].

Nghiên cứu theo dõi 6 năm sau mổ vùng bàn chân sau cho thấy vật liệu ghép vẫn tồn tại rõ trên phim X-quang [2]. Tương tự, theo dõi tạo hình ổ cối phức tạp cũng không quan sát thấy hiện tượng tiêu ngót của khối ghép [6]. Tính trơ sinh học và việc thiếu phân hủy sinh học thực tế khiến vật liệu bị giới hạn ứng dụng [1].

Mặt khác, nghiên cứu mô học trên 13 bệnh nhân (độ tuổi trung bình 46 ± 20) phải phẫu thuật lại sau hàn cột sống dùng nẹp ốc titan và san hô (thời gian trung bình từ lúc đặt đến khi mổ lại là 11 ± 9 tháng) cho thấy phản ứng mô phức tạp [8].

Dưới kính hiển vi quang học, xuất hiện sự tập trung đáng kể của tế bào khổng lồ dạng dị vật và mô hạt viêm xung quanh hạt san hô [8]. Mô hạt viêm này dần được thay thế bằng mô liên kết collagen đặc, cả hai dạng mô đều mang dấu vết phản ứng dị vật [8]. Ở những vị trí có xương phát triển, phát hiện ban đầu là sự xuất hiện của tạo cốt bào và bồi đắp xương mới [8].

Hiểu lầm thường gặp về ghép xương san hô

Nhiều người lầm tưởng san hô tự tiêu hoàn toàn và nhanh chóng biến thành xương tự nhiên trong mọi trường hợp. Bằng chứng lâm sàng cho thấy vật liệu tồn tại rất nhiều năm mà không tiêu biến đáng kể [3, 4].

Một hiểu lầm khác là san hô có thể thay thế hoàn toàn xương tự thân ở các vị trí chịu lực nặng. Thực tế, vật liệu này có điểm yếu cố hữu về độ bền cơ học và thiếu tính cảm ứng sinh xương độc lập, không phù hợp cho vùng chịu tải lớn nếu dùng đơn độc [1, 5].

Ai nên thận trọng khi sử dụng?

Người cần ghép xương tại các vị trí chịu lực cao không nên dùng hydroxyapatite san hô như một chất chịu lực độc lập vì nguy cơ gãy vỡ vật liệu [1].

Trường hợp phẫu thuật cột sống lối sau bên nếu chỉ dùng đơn độc san hô trộn tủy xương sẽ không đảm bảo tạo khối liền xương vững chắc [5].

Bệnh nhân có bệnh lý nền tự miễn nặng hoặc đang dùng thuốc ức chế miễn dịch (như kết hợp methotrexate và prednisone) cần được kiểm soát chặt nguy cơ nhiễm trùng vết mổ sâu [2].

Vật liệu dễ bị trào ra khỏi ổ khớp trong thao tác phẫu thuật, đòi hỏi kỹ thuật cố định cẩn trọng của phẫu thuật viên [2].

Áp dụng thực tế trong điều trị

Hydroxyapatite san hô được chỉ định an toàn nhất khi dùng làm chất làm đầy các khuyết hổng xương nhỏ ở những vùng chịu tải trọng thấp [1].

Khi cần sử dụng ở vùng thử thách như cột sống, vật liệu bắt buộc phải kết hợp cùng xương tự thân hoặc các yếu tố tăng trưởng sinh xương chuyên biệt để đạt tỷ lệ liền xương mong muốn [5].

Người bệnh chuẩn bị phẫu thuật chấn thương chỉnh hình hoặc hàm mặt cần thảo luận kỹ với bác sĩ phẫu thuật để lựa chọn vật liệu ghép phù hợp nhất với vị trí khuyết hổng và tình trạng cơ địa.

Hydroxyapatite nguồn gốc san hô là một giải pháp thay thế xương tự thân giàu tiềm năng nhờ cấu trúc xốp tương thích sinh học tốt [2, 3]. Tuy vậy, do đặc tính cơ học yếu và tốc độ tiêu rất chậm, vật liệu cần được chỉ định đúng vị trí và có sự phối hợp vật liệu hợp lý để đảm bảo an toàn tối đa [1, 5].