การสมานกระดูกหักและการเชื่อมติดของกระดูก

การสมานกระดูกหักเป็นกระบวนการทางชีววิทยาที่กระดูกที่หักกลับคืนสู่ความต่อเนื่องของโครงสร้าง ซึ่งแตกต่างจากเนื้อเยื่อส่วนใหญ่ กระดูกสามารถสมานได้โดยไม่เกิดแผลเป็น โดยสร้างสถาปัตยกรรมเดิมขึ้นมาใหม่ การเชื่อมติดของกระดูกเกิดขึ้นผ่านลำดับของการอักเสบ การซ่อมแซม และการปรับโครงสร้างที่ประสานกัน ซึ่งสามารถเกิดขึ้นได้ทั้งแบบปฐมภูมิ (โดยตรง) หรือทุติยภูมิ (ผ่านเนื้อเยื่อแคลลัส) ขึ้นอยู่กับสภาพแวดล้อมทางกลไกบริเวณที่กระดูกหัก

Definition

การสมานกระดูกหักเป็นกระบวนการฟื้นฟูที่ทำให้กระดูกที่หักกลับคืนสู่ความต่อเนื่องและความแข็งแรงทางกลไก โดยดำเนินไปตามระยะการอักเสบ การซ่อมแซม (แคลลัสอ่อนและแข็ง) และการปรับโครงสร้าง และสิ้นสุดลงด้วยการเชื่อมติดของชิ้นส่วนกระดูก

Scope

บทความนี้ครอบคลุมถึงระยะต่างๆ ของการซ่อมแซมกระดูกหัก ความแตกต่างระหว่างการสมานแบบปฐมภูมิและทุติยภูมิ เหตุการณ์ระดับเซลล์และโมเลกุลของการสร้างแคลลัสและการปรับโครงสร้าง และความหมายของการเชื่อมติดทางคลินิกและทางรังสีวิทยา โดยถือว่าการสมานเป็นหัวข้อทางชีววิทยา การประเมินการสมานในผู้ป่วยแต่ละรายและการตัดสินใจเกี่ยวกับการแทรกแซงอยู่นอกเหนือขอบเขตของบทความนี้

Core questions

• กระดูกหักสมานผ่านระยะทางชีววิทยาใดบ้าง?
• การสมานกระดูกแบบปฐมภูมิและทุติยภูมิแตกต่างกันอย่างไร และอะไรเป็นตัวกำหนดว่าแบบใดจะเกิดขึ้น?
• สัญญาณระดับเซลล์และโมเลกุลใดที่ขับเคลื่อนการสร้างแคลลัสและการปรับโครงสร้าง?
• การเชื่อมติดทางคลินิกและทางรังสีวิทยาหมายถึงอะไร?

Key concepts

• ระยะการอักเสบและก้อนเลือดที่กระดูกหัก
• การสร้างแคลลัสอ่อน (กระดูกอ่อน)
• การสร้างแคลลัสแข็ง (กระดูก)
• ระยะการปรับโครงสร้าง
• การสมานแบบปฐมภูมิ (โดยตรง)
• การสมานแบบทุติยภูมิ (ผ่านแคลลัส)
• การสร้างกระดูกแบบ endochondral และ intramembranous
• สภาพแวดล้อมทางกลไกและความเครียดระหว่างชิ้นส่วนกระดูก

Mechanisms

การสมานแบบทุติยภูมิ ซึ่งเป็นวิธีที่พบบ่อยกว่า เริ่มต้นด้วยระยะการอักเสบ ซึ่งก้อนเลือดที่กระดูกหักจะปล่อยโมเลกุลส่งสัญญาณที่ดึงดูดเซลล์อักเสบและเซลล์มีเซนไคม์ จากนั้นแคลลัสอ่อนที่ประกอบด้วยกระดูกอ่อนและเนื้อเยื่อเส้นใยจะเชื่อมช่องว่าง และค่อยๆ ถูกแทนที่ด้วยกระดูกถักทอผ่านการสร้างกระดูกแบบ endochondral และ intramembranous ซึ่งก่อตัวเป็นแคลลัสแข็งที่ช่วยให้ชิ้นส่วนกระดูกมั่นคง สุดท้าย การปรับโครงสร้างจะปรับรูปร่างกระดูกถักทอให้เป็นกระดูกชั้น (lamellar bone) ที่สอดคล้องกับแรงทางกล Marsell และ Einhorn (2011) อธิบายชีววิทยาของเซลล์ในระยะเหล่านี้ และ Einhorn และ Gerstenfeld (2014) ทบทวนการควบคุมระดับโมเลกุลและเหตุผลสำหรับการแทรกแซงทางชีววิทยา สภาพแวดล้อมทางกลไก โดยเฉพาะอย่างยิ่งความเครียดระหว่างชิ้นส่วนกระดูก (interfragmentary strain) เป็นตัวกำหนดว่าเส้นทางใดจะเด่นกว่า

Clinical relevance

ชีววิทยาของการสมานอธิบายว่าทำไมความมั่นคงของกระดูกหัก การไหลเวียนของเลือด และปัจจัยทางชีวภาพจึงมีอิทธิพลต่อการที่กระดูกหักจะเชื่อมติดหรือไม่และเร็วแค่ไหน และเป็นพื้นฐานของแนวคิดเช่น การเชื่อมติดล่าช้า (delayed union) และการไม่เชื่อมติด (nonunion) ในฐานะที่เป็นความรู้พื้นฐาน มันช่วยในการตีความการสมานในวรรณกรรมทางออร์โธปิดิกส์ มันอธิบายกระบวนการและไม่ใช่แนวทางสำหรับการจัดการการสมานในผู้ป่วยแต่ละราย

History

ความเข้าใจในการซ่อมแซมกระดูกหักก้าวหน้าจากการสังเกตเชิงพรรณนาของแคลลัสไปสู่คำอธิบายระดับโมเลกุลที่กระบวนการนี้ถูกกำหนดให้เป็นการทบทวนแง่มุมของการพัฒนาโครงกระดูก การตระหนักว่าการตรึงที่แข็งแรงทำให้เกิดการสมานโดยตรง (ปฐมภูมิ) ในขณะที่ความมั่นคงสัมพัทธ์ทำให้เกิดการสมานผ่านแคลลัส (ทุติยภูมิ) ได้กำหนดทั้งชีววิทยาและหลักการของการตรึงกระดูกหัก และงานวิจัยต่อมาได้เน้นย้ำถึงปัจจัยการเจริญเติบโตและเซลล์ต้นกำเนิดที่ประสานการซ่อมแซม

Debates

สารเสริมทางชีวภาพช่วยเร่งการเชื่อมติดอย่างมีนัยสำคัญหรือไม่?

สารที่มุ่งกระตุ้นการสมาน เช่น ปัจจัยการเจริญเติบโตและการกระตุ้นทางกายภาพ มีพื้นฐานมาจากเหตุผลเชิงกลไกที่แข็งแกร่ง แต่ขนาดและความสม่ำเสมอของประโยชน์ทางคลินิกต่อการเชื่อมติดยังคงเป็นที่ถกเถียงกันและขึ้นอยู่กับการตั้งค่าทางคลินิก

Key figures

• Thomas Einhorn
• Louis Gerstenfeld
• Richard Marsell
• Stephan Perren

Seminal works

• marsell-einhorn-2011
• einhorn-gerstenfeld-2014

Frequently asked questions

ความแตกต่างระหว่างการสมานกระดูกหักแบบปฐมภูมิและทุติยภูมิคืออะไร?

การสมานแบบทุติยภูมิเกิดขึ้นผ่านแคลลัสของกระดูกอ่อนและกระดูกที่มองเห็นได้ และเกิดขึ้นเมื่อมีความมั่นคงสัมพัทธ์ (ไม่ใช่สมบูรณ์) ในขณะที่การสมานแบบปฐมภูมิเกี่ยวข้องกับการปรับโครงสร้างของกระดูกโดยตรงแบบ osteonal โดยไม่มีแคลลัสที่สำคัญ และต้องมีการตรึงที่แข็งแรงพร้อมกับการประกบกันอย่างใกล้ชิดของชิ้นส่วนกระดูก

การเชื่อมติดของกระดูกหมายความว่าอย่างไร?

การเชื่อมติดคือจุดที่ชิ้นส่วนกระดูกหักเชื่อมต่อกันด้วยกระดูกที่เพียงพอต่อการรับน้ำหนัก โดยพิจารณาจากการรวมกันของผลการตรวจทางคลินิกและหลักฐานทางรังสีวิทยาของกระดูกที่เชื่อมข้ามรอยหัก