Kết quả bước đầu ghép khối dịch tủy xương tự thân có tế bào gốc qua cá đường hầm trong điều trị khớp giả thân xương dài

Kết quả bước đầu ghép khối dịch tủy xương tự thân có tế bào gốc qua cá đường hầm trong điều trị khớp giả thân xương dài

Tóm tắt: Nghiên cứu điều trị 41 bệnh nhân khớp giả thân xương dài bằng phương pháp ghép khối dịch tủy xương tự thân có tế bào gốc qua các đường hầm khoan xuyên ổ khớp giả nhằm đánh giá kết quả liền xương và mối liên quan với số lượng tế bào gốc tủy xương. Kết quả cho thấy: khối dịch tủy xương sau tách có số lượng tế bào CD34 (+) là (12,5 ± 8,2) ì 106/ml và số lượng tế bào CD73 (+) là (9,7 ± 3,2) ì 106/ml. Sau thời gian ghép trung bình 8,7 tháng, 92,7% bệnh nhân có can xương độ 2 trở lên và 7,3% bệnh nhân không có can xương (theo thang điểm Lieberman). Số lượng tế bào gốc tủy xương CD34 (+) và CD73 (+) có tác động nhất định tới mức độ can xương. Ghép tế bào gốc tủy xương tự thân qua đường hầm điều trị khớp giả thân xương dài là phương pháp ít xâm lấn, đơn giản và hiệu quả cao.

Abstract: Study on treatment of 41 patients with pseudoarthrosis of shaft diaphysis by method of implantation of autobone marrow fluids with stem cells through trepanation of pseudoarthrosis cavity for assessment of bone healing result and relationship with a number of stem cells of bone marrow. The result showed that: a mass of bone marrow fluids after separation has a number of CD34 (+) cells (12.5 ± 8.2) ì 106/ml and a number of CD73 (+) cells (9.7 ± 3.2) ì 106/ml. After average time of implantation 8.7 months, 92.7% of patients with bone healing over second level and 7.3% of patients without bone healing (by Lieberman scale). A number of stem cells of bone marrow CD34 (+) and CD73 (+) has influence to the level of bone healing. Implantation of stem cells of autobone marrow through tunnel for treatment of pseudoarthrosis of shaft diaphysis is less trepassing, simple and high effective method.

1. Đặt vấn đề

Khớp giả thân xương dài là biến chứng sau điều trị gãy xương với tỉ lệ 2,5-4,4%, do nhiều nguyên nhân gây nên. Việc điều trị khớp giả thân xương dài không đơn giản, có thể để lại nhiều di chứng nặng nề, thậm chí phải cắt cụt chi, đặc biệt với những trường hợp có phần mềm xấu, tiền sử nhiễm khuẩn, khuyết xương hoặc diện gãy teo đét...

Có nhiều phương pháp được đưa ra để điều trị ổ khớp giả thân xương dài. Một trong các phương pháp đó là khoan tạo đường hầm qua ổ khớp giả ít xâm lấn của Beck với mục đích tăng cấp máu tủy xương vào ổ khớp giả, nhằm phát động quá trình liền xương [7]. Dù ghi nhận được những thành công nhất định, nhưng phương pháp này của Beck có tỉ lệ liền xương thấp nên hiện nay không còn sử dụng trên lâm sàng.

Dịch tủy xương là nơi dự trữ tế bào gốc của cơ thể (người trưởng thành, dịch tủy xương chủ yếu ở xương chậu). Nhiều nghiên cứu gần đây đã phân tích các thành phần của dịch tủy xương và tác dụng của chúng thấy rằng tế bào gốc trong dịch tủy xương có khả năng tạo xương mới. Rosin và Friedenstein ghép khối tế bào tủy xương hoặc tủy xương in vitro trong các khoang khuếch tán đều thấy sự hình thành xương và sụn. Friedenstein ghép tủy xương hoặc khối tế bào tủy xương vào các vị trí khác nhau cũng thấy sự tạo xương cùng với sự hình thành tủy tạo máu [4]. Năm 1991, Connolly lần đầu tiên ghép trực tiếp tủy xương tự thân để điều trị khớp giả thân xương chầy cho kết quả liền xương tốt [3]. Năm 2005, Hernigou báo cáo tỉ lệ liền xương đạt 88,3% ở 60 trường hợp khớp giả thân xương chầy, được ghép tủy xương tự thân đã qua xử lý bằng cách sử dụng máy tách tế bào để tăng số lượng và độ tập trung tế bào gốc, cho thấy đây là phương pháp ít xâm lấn, đơn giản và hiệu quả [6].

Tại Việt Nam, các nghiên cứu ứng dụng tế bào gốc điều trị khớp giả còn hạn chế. Năm 2008, Cao Thỉ lần đầu tiên tiến hành ghép dịch tủy xương tự thân nhằm tăng cường liền xương cho ổ gãy thân xương chầy chậm liền [1]. Năm 2010, Nguyễn Mạnh Khánh, Nguyễn Tiến Bình và cộng sự báo cáo 59 bệnh nhân (BN) chậm liền xương, khớp giả thân xương chầy được ghép khối dịch tủy xương tự thân đã qua xử lý tăng số lượng và mật độ tế bào cho tỉ lệ liền xương cao (91,5%) với thời gian theo dõi trung bình 24,2 tuần [2].

Tuy nhiên cho tới nay, việc tiêm một khối lượng lớn dịch tủy xương cô đặc vào vùng xơ của ổ khớp giả theo phương pháp thông thường rất khó khăn, tạo phân bố không đều, thậm chí có thể gây vỡ tế bào hoặc trào ra ngoài da. Các nghiên cứu ứng dụng ghép tủy xương điều trị khớp giả, chậm liền thân xương dài tại Việt Nam cũng như trên thế giới chưa đề cập tới vấn đề này. Do vậy, chúng tôi thực hiện nghiên cứu này với mục tiêu đánh giá hiệu quả liền xương của ghép khối dịch tủy xương tự thân có tế bào gốc qua các đường hầm trong điều trị khớp giả thân xương dài.

2. Đối tượng và Phương pháp Nghiên cứu

2.1. Đối tượng nghiên cứu:

41 BN được chẩn đoán khớp giả thân xương dài sau điều trị bằng kết hợp xương hoặc cố định bột tại Viện Chấn thương chỉnh hình, Bệnh viện Việt Đức, từ tháng 9/2009-11/2011.

Tiêu chuẩn lựa chọn: BN là người trưởng thành (trong độ tuổi từ 16-60), bị khớp giả sau điều trị gãy xương do tác động ngoại lực (không gãy xương do bệnh lý), không bị bệnh cơ quan tạo máu và bệnh cấp tính khác.

Tiêu chuẩn loại trừ: khớp giả lỏng, khớp giả có dấu hiệu nhiễm khuẩn, BN không hợp tác điều trị.

2.2. Phương pháp nghiên cứu:

2.2.1. Phương pháp lấy khối dịch tủy xương tự thân có tế bào gốc:

Dịch tủy xương được lấy từ gai chậu sau trên và mào chậu sau hai bên bằng kim lấy tủy đường kính 3 mm, chống đông bằng Heparin. Khối tế bào đơn nhân có chứa tế bào gốc tủy xương được tách bằng phương pháp ly tâm tỉ trọng, huyền dịch trong nước muối sinh lý với thể tích cuối cùng là 20 ml và được xét nghiệm định lượng tế bào gốc tủy xương, tế bào đơn nhân, tế bào CD34 (+) và CD73 (+) tại Khoa Miễn dịch - Di truyền và Sinh học phân tử, Viện Huyết học Truyền máu Trung ương.

2.2.2. Kỹ thuật ghép:

Khối dịch tủy xương tự thân có tế bào gốc được ghép cho BN trong vòng 10 giờ kể từ khi lấy. Xác định ổ khớp giả thân xương dài trên màn hình tăng sáng (C-arm), dùng khoan (kim Kirschner cỡ 1,4-1,6 mm) tạo các đường hầm xuyên ổ khớp giả từ 2 vị trí khoan phía trong và ngoài thân xương. Tiêm 20 ml huyền dịch có tế bào gốc tủy xương vào vùng khớp giả và xung quanh bằng kim 18G qua 2 vị trí khoan.

2.2.3. Theo dõi sau ghép:

Giữ nguyên phương tiện kết xương hoặc bó bột tăng cường nếu không đủ vững. Với BN khớp giả chi dưới, được phép tỳ một phần với nạng khi có can xương; nếu can xương tiến triển tốt thì tăng dần độ tỳ đến khi tỳ được hoàn toàn. Với BN khớp giả chi trên, được phép hoạt động nhẹ với những động tác không chịu lực; khi có can xương, được chịu lực tăng dần. Nếu xương liền tốt thì tháo bỏ bột hoặc phương tiện kết xương. BN được khám lại và chụp X quang định kỳ sau ghép 1 tháng và mỗi 3 tháng đến khi liền xương để đánh giá tiến triển can xương.

2.2.4. Đánh giá kết quả:

Mức độ can xương được đánh giá dựa trên phim X quang theo thang điểm của Lieberman căn cứ vào sự hình thành xương mới qua ổ gãy: độ 1 (can xương từ 0-25%), độ 2 (can xương 26-50%), độ 3 (can xương 51-75%), độ 4 (can xương 76-99% hay can 3/4 thành xương), độ 5 (can xương 100% hay can toàn bộ thành xương).

- Có can xương là khi BN có hình ảnh can xương ít nhất từ độ 2 trở lên.

- Liền xương là khi có can xương độ 4 hoặc độ 5 và/hoặc không còn đường gãy ở ít nhất 3/4 thành xương trên phim thẳng và nghiêng.

Phân tích, đánh giá mối liên quan giữa thời gian, kết quả và mức độ can xương với số lượng tế bào tủy xương, tế bào CD34 (+) và CD73 (+).

3. Kết quả Nghiên cứu

3.1. Đặc điểm BN:

- Giới tính: 29 nam (70,7%) và 12 nữ (29,3%).

- Tuổi trung bình: 32,2 tuổi.

- Vị trí khớp giả:

+ Xương quay và/hoặc xương trụ: 15 BN (36,6%).

+ Xương cánh tay: 4 BN (9,8%).

+ Xương chầy: 22 BN (53,6%).

- Loại gãy xương ban đầu:

+ Gãy kín: 23 BN (56,1%).

+ Gãy hở: 18 BN (43,9%).

- Phương pháp điều trị và tình trạng BN trước ghép: 8 BN (19,5%) được cố định bột, 25 BN (61%) được kết xương bên trong, 8 BN (19,5%) được cố định ngoài.

9 BN (21,9%) bị xơ sẹo nhiều sau mổ hoặc sau vá da, chuyển vạt che xương... có nguy cơ lộ xương hoặc nhiễm khuẩn cao nếu phải mổ lại.

- Hình ảnh X quang:

+ Khớp giả phì đại: 27 BN (65,8%).

+ Khớp giả teo đét: 14 BN (34,1%).

- Thời gian từ khi gãy xương đến khi ghép khối dịch tủy xương: 7,5-35 tháng (trung bình 10 tháng).

3.2. Số lượng tế bào trong khối dịch tủy xương tự thân:

- Hồng cầu: (1,2 ± 0,6) ì 106/ml.

- Bạch cầu: (63,1 ± 21,2) ì 103/ml.

- Tiểu cầu: (186,3 ± 106,2) ì 103/ml.

- Tế bào CD34 (+): (12,5 ± 8,2) ì 106/ml.

- Tế bào CD73 (+): (9,7 ± 3,2) ì 106/ml.

3.3. Kết quả điều trị:

- Thời gian điều trị tại bệnh viện: 2-5 ngày (trung bình 2,1 ngày).

- Thời gian theo dõi sau ghép: 12-46 tháng (trung bình 24 tháng).

- Mức độ can xương sau ghép 6-14 tháng:

Sau thời gian ghép tế bào gốc tủy xương từ 6-14 tháng (trung bình 8,7 tháng), 38 BN (92,7%) có can xương từ độ 2 trở lên. Tại thời điểm ít nhất 12 tháng, không có mối liên quan giữa mức độ can xương với số lượng tế bào CD34 (+) được ghép cho BN (p > 0,05).

- Số lượng tế bào gốc tủy xương: sau thời gian ghép tế bào gốc tủy xương trung bình 8,7 tháng, các BN liền xương có số lượng tế bào CD34 (+) là (12,7 ± 8,5) ì 106/ml, số lượng tế bào CD73 (+) là (9,8 ± 3,3) ì 106/ml; các BN không liền xương có số lượng tế bào CD34 (+) là (9,3 ± 0,5) ì 106/ml, số lượng tế bào CD73 (+) là (8,7 ± 0,6) ì 106/ml.

4. Bàn luận

4.1. Đặc điểm BN và phương pháp điều trị ghép khối dịch tủy xương:

Đa số BN là nam (70,7%), độ tuổi trung bình trẻ (32,2 tuổi). Đây là đối tượng lao động chính nên cần được điều trị nhanh chóng để khôi phục khả năng lao động. 9 BN (21,9%) có sẹo mổ cũ xấu với nguy cơ lộ xương hoặc nhiễm khuẩn cao nếu phải mổ mở ghép xương.

Ghép khối dịch tủy xương có tế bào gốc qua các đường hầm khoan xuyên ổ khớp giả là phương pháp can thiệp ít tác động nhất đến ổ gãy và phần mềm quanh tổn thương. Chúng tôi giữ nguyên phương tiện cố định xương, khoan tạo các đường hầm và bơm khối dịch tủy xương chứa tế bào gốc nên sau mổ, BN hầu như không phải dùng thuốc giảm đau. Hơn nữa, lỗ khoan chỉ có đường kính 1,4-1,6 mm nên giảm thiểu nguy cơ nhiễm khuẩn, thời gian BN nằm viện ngắn (2,1 ngày). Đây cũng là một trong những ưu điểm của phương pháp điều trị này.

Trong khối dịch tủy xương tự thân của các BN, số lượng tế bào CD34 (+) là (12,5 ± 8,2) ì 106/ml, tương đồng với nghiên cứu của Nguyễn Mạnh Khánh trên 59 BN là (13,8 ± 5,1) ì 106/ml [2]. Mặt khác, số lượng tiểu cầu trong dịch ghép (186,3 ± 106,2) ì 103/ml là khá cao, giúp thúc đẩy sự biệt hóa và sinh sản các tế bào gốc trong quá trình liền xương với yếu tố phát triển nguồn gốc tiểu cầu [1]. Tuy nhiên, theo nghiên cứu của Nguyễn Mạnh Khánh thì số lượng tế bào gốc tủy xương được ghép tỉ lệ thuận với tỉ lệ can xương [2], cho thấy đây mới là yếu tố quyết định quá trình liền xương của ổ khớp giả.

4.2. Kết quả ghép khối dịch tủy xương có tế bào gốc:

Trong nghiên cứu của chúng tôi, tỉ lệ can xương là 92,7%. Hernigou và cộng sự (2005) ghép tủy xương tự thân qua da cho 60 BN đạt tỉ lệ can xương 88,3% [6]. Tại Việt Nam, Nguyễn Mạnh Khánh (2010) nghiên cứu ghép tế bào gốc tủy xương với số lượng tế bào CD34 (+) là (13,8 ± 5,1) ì 106/ml cho 59 BN đạt tỉ lệ can xương 91,5% [2]. Có thể thấy kết quả của chúng tôi khá tương đồng với nghiên cứu của Nguyễn Mạnh Khánh cả về số lượng tế bào gốc trong khối dịch tủy xương và tỉ lệ can xương sau điều trị.

Trong quá trình ghép, chúng tôi thấy việc bơm toàn bộ khối dịch tủy xương tự thân có tế bào gốc qua da trên cơ sở các đường hầm khoan xuyên ổ khớp giả dễ dàng hơn, tránh bị thất thoát dịch ghép ra ngoài da so với kỹ thuật ghép bơm trực tiếp khối dịch tủy xương trong các nghiên cứu khác. Chúng tôi cho rằng, chính các đường hầm giúp tăng khả năng phân tán và khuếch tán tế bào gốc tủy xương vào ổ khớp giả cũng như vào các tổ chức xung quanh ổ gãy. Mặt khác, các đường hầm cũng làm tăng cấp máu tủy xương vào ổ khớp giả [7], đưa tới kết quả tốt với tỉ lệ can xương đạt 92,7%. Tuy nhiên, cần có nghiên cứu sâu hơn về vấn đề này.

Chúng tôi gặp 3 BN (7,3%) chỉ có dấu hiệu can xương độ 1 trên phim X quang (được coi là chưa có can xương trên lâm sàng). Cả 3 BN này sau ghép đều có sự hình thành xương mới, nhưng có thể bị tác động xấu bởi các yếu tố liên quan trực tiếp đến sự can xương (diện gãy khuyết xương nhiều, ổ gãy gập góc, gãy phương tiện kết xương và ổ gãy không được cố định vững chắc). Theo Healey, sự lỏng lẻo của ổ gãy có thể ảnh hưởng đến kết quả can xương khi ghép tủy xương [7].

Số lượng tế bào CD34 (+) và CD73 (+) trong khối dịch tủy xương ghép ở 3 BN chưa có can xương thấp hơn so với 38 BN có can xương. Trong 38 BN có can xương, các BN có số lượng tế bào CD34 (+) và CD73 (+) trong khối dịch tủy xương tự thân được ghép càng cao thì mức độ can xương cũng có xu hướng tăng lên. Tuy nhiên tại thời điểm 12 tháng sau ghép, chúng tôi không thấy mối liên quan có ý nghĩa thống kê giữa mức độ can xương với số lượng tế bào gốc trong khối dịch tủy xương tự thân được ghép cho BN. Theo Hernigou, số lượng tế bào gốc trong tủy xương ghép cho BN ảnh hưởng tới kết quả can xương [6]. Điều này cũng phù hợp với kết quả của Nguyễn Mạnh Khánh và cộng sự [2].

Trong nghiên cứu này, thời gian có can xương trung bình là 8,7 tháng (từ 6-14 tháng). Theo chúng tôi, dường như các tế bào gốc tủy xương cùng với tủy xương đã tái phát động quá trình can xương nên mặc dù tỉ lệ can xương cao nhưng không đẩy nhanh hơn quá trình này. Cao Thỉ (2009) ghép trực tiếp tủy xương không qua xử lý vào ổ gãy hở thân 2 xương cẳng chân đã được cố định ngoài, thấy thời gian liền xương ngắn hơn nhóm không được ghép tủy xương 3,3 tuần [1]. Gần đây, nghiên cứu của Nguyễn Mạnh Khánh và cộng sự cũng cho thấy thời gian liền xương trung bình trong nhóm BN khớp giả xương chầy là 24,6 tuần [2]. Tỉ lệ can xương độ 5 (theo thang điểm Lieberman) trong nghiên cứu của chúng tôi (51,2%) cao hơn so với nghiên cứu của Nguyễn Mạnh Khánh (5,1%) càng cho thấy ưu điểm của phương pháp ghép khối dịch tủy xương qua các đường hầm xuyên ổ khớp giả.

Để xác định các loại tế bào gốc khác nhau của tủy xương trong khi kháng nguyên CD34 đặc trưng cho các tế bào gốc tạo máu, chúng tôi tiến hành định lượng thêm kháng nguyên CD73 là đặc trưng cho tế bào gốc tạo xương (nguồn gốc trung mô) và thấy tế bào CD73 (+) khá cao với số lượng (9,8 ± 3,3) ì 106/ml. Với mục đích xác định gián tiếp số lượng tế bào gốc trung mô (hệ tạo xương), Hernigou nuôi cấy tủy xương của 60 BN khớp giả thân xương chầy thu được trung bình 33 cụm CFU-F/106 tế bào có nhân [6]. Các tác giả đều nhận thấy có mối liên quan thuận: số lượng tế bào có nhân, tế bào CD34 (+) càng nhiều thì số lượng tế bào gốc trung mô càng cao

(p < 0,01). Các tác giả cũng thống nhất rằng tủy xương trước khi ghép vào ổ gãy nên được tách bỏ những tế bào không cần thiết để làm tăng số lượng tế bào gốc cần thiết cho quá trình tạo xương tại ổ gãy [1], [2]. Trong nghiên cứu này, chúng tôi không đủ điều kiện nuôi cấy cụm tế bào CFU-F để đánh giá gián tiếp số lượng tế bào gốc trung mô.

5. Kết luận

Nghiên cứu ghép khối dịch tủy xương tự thân có tế bào gốc qua các đường hầm trong điều trị 41 BN khớp giả thân xương dài, theo dõi sau ghép từ 12-46 tháng, chúng tôi rút ra kết luận:         

- Khối dịch tủy xương sau tách có số lượng tế bào gốc CD34 (+) là (12,5 ± 8,2) ì 106/ml và số lượng tế bào gốc CD73 (+) là (9,7 ± 3,2) ì 106/ml.

- Sau thời gian ghép trung bình 8,7 tháng, tỉ lệ can xương đạt 92,7%, không có can xương 7,3%. Số lượng tế bào gốc CD34 (+) và CD73 (+) có tác động nhất định tới mức độ can xương.

Kết quả trên cho thấy ghép khối dịch tủy xương tự thân có tế bào gốc qua các đường hầm điều trị khớp giả thân xương dài là phương pháp ít xâm lấn, đơn giản, hiệu quả, thời gian BN nằm viện ngắn, an toàn, đặc biệt với những trường hợp gãy hở cũ, nguy cơ nhiễm khuẩn cao. Nên có những nghiên cứu sâu hơn để tìm hiểu và ứng dụng phương pháp này rộng rãi trên lâm sàng.

Tài liệu tham khảo

1. Cao Thỉ (2008), “Tế bào gốc và khả năng sử dụng tế bào gốc trong điều trị”, Tạp chí Y học Việt Nam, số 302 (9), 3-20.

2. Nguyễn Mạnh Khánh (2009), “Hiệu quả của ghép tế bào gốc tủy xương đối với quá trình liền xương trong điều trị khớp giả thân xương chầy”, Tạp chí Y học Việt Nam, số 302 (9), 3-20.

3. Connolly J.F, Guse R, Tiedeman J, Dehne R (1991), “Autologous marrow injection as a substitute for operative grafting of tibial nonunions”, Clin. Orthop., 266, 259-270.

4. Friedenstein A.J, Chailakhyan R.K, Gerasimov U.V (1987), “Bone marrow osteogenic stem cells. In vitro cultivation and transplantation in diffusion chambers”, Cell Tissue Kinet, 20, 263-272.

5. Healey J.H, Zimmerman P.A, Mc Donnell J.M, Lane J.M (1990), “Percutaneous bone marrow grafting of delayed union and nonunion in cancer patients”, Clin. Orthop., 256, 280-285.

6. Hernigou P, Poignard A, Beaujean F, Rouard H (2005), “Percutaneous autologous bone marrow grafting for nonunions. Influence of the number and concentration of progenitor cells”, J. Bone Joint Surg., 87A, 1430-1437.

7. Pusitz M.E, Davis E.V (1944), “Bone-drilling in delayed union of fractures”, J. Bone Joint Sur, vol. 26, N03, 560-565.

ThS. NGÔ BÁ TOÀN, TS. NGUYỄN MẠNH KHÁNH

Bệnh viện Việt Đức

PGS.TS. TRẦN ĐÌNH CHIẾN - Bệnh viện 103

TS. NGUYỄN ĐẮC NGHĨA - Bệnh viện Vinmec

TS. LÊ XUÂN HẢI, PGS.TS. NGUYỄN ANH TRÍ

Viện Huyết học Truyền máu Trung ương

Phản biện khoa học: TS. LƯU HỒNG HẢI