PHẦN 4: SỰ HÌNH THÀNH VÀ PHÁT TRIỂN CỦAXƯƠNG

1. Khái niệm về sự hình thành và phát triển của xương.

1.1 Sự hình thành của xương là gì?

Quá trình hình thành xương còn được gọi là sự cốt hóa. Quá trình này bắt đầu từ tuần thứ sau hoặc thứ bảy của thai kỳ. Có hai cách hình thành xương đó là hình thành trong màng (cốt hóa nội màng) và hình thành trong sụn (cốt hóa nội sụn).

Quá trình hình thành trong màng là quá trình tạo ra các phần cấu trúc như xương sọ, xương dẹt, và xương hàm dưới trong phôi. Các tế bào của phôi tập trung trong một lớp màng mô liên kết và trải qua sự biệt hóa để trở thành tế bào tạo xương, còn được gọi là tạo cốt bào. Những tạo cốt bào này tiết ra chất căn bản xương cho đến khi chúng được bao quanh hoàn toàn bởi chất căn bản. Chất căn bản này hấp thụ calci và trở nên cứng, sau đó chúng biến đổi thành tế bào xương. Chất căn bản xương này sẽ phát triển xen kẽ nhau để tạo thành các bè xương xốp. Các mạch máu xâm nhập vào các bè này và trải qua sự biệt hóa để hình thành tủy xương.

Trong quá trình hình thành trong sụn, có thể được gọi là cốt hóa nội sụn, là phương thức chủ yếu trong việc hình thành nhiều loại xương. Quá trình này bắt đầu bằng cách hình thành một khung sườn từ mô sụn, sau đó mô sườn này tiếp tục tăng trưởng và hình thành các trung tâm tạo xương ban đầu (cốt hóa nguyên phát), sau đó là các trung tâm tạo xương tiếp theo (cốt hóa thứ phát), và cuối cùng là sự hình thành của mô sụn khớp và đầu xương.

1.2 Sự phát triển của xương là gì?

Phát triển về chiều dài. Sụn ở đầu xương đang phát triển có khả năng tăng sinh sản tế bào, hướng về phía thân xương. Sụn này sau đó được cốt hóa làm cho chiều dài thân xương tăng lên. Từ 18 đến 25 tuổi, các tế bào ở sụn đầu xương ngừng phân chia và đầu sụn được thay thế bằng xương.

Tăng trưởng về chiều dày. Các tế bào màng xương biệt hóa thành các tạo cốt bào trên bề mặt xương. Các tế bào này tạo nên hệ thống trung tâm cốt hóa (hệ thống Havers) mới, làm cho xương được bồi đắp lên bề mặt ngoài của xương. Ổ tủy sẽ rộng ra khi đường kính của xương tăng lên nhờ các tế bào hủy xương. Điều này lý giải cho việc đóng dần thóp của trẻ em.

2. Quá trình hình thành của xương diễn ra thế nào?

2.1. Các giai đoạn hình thành và phát triển

2.1.1. Trong phôi thai

Xương phát triển từ lớp trung bì, và phát triển qua 3 giai đoạn: màng, sụn và xương.

Trừ một số như vòm sọ và một vài xương mặt không qua giai đoạn sụn, và xương sườn có một phần cho đến lúc già vẫn ở tình trạng sụn.

Bộ xương màng ở người hình thành vào cuối tháng thứ nhất của bào thai.

Đến đầu tháng thứ hai thì màng biến thành sụn, và từ cuối tháng thứ hai thì sụn bắt đầu được thay thế dần bằng mô xương.

2.1.2. Sau khi đẻ

Quá trình hóa xương vẫn chưa chấm dứt, và còn tiếp tục cho tới lớn.

Từ lúc mới đẻ cho đến khi hết lớn (khoảng 25 tuổi) xương phát triển làm 2 giai đoạn:

– Từ lúc mới đẻ đến lúc dậy thì (khoảng 13, 14, 15 tuổi ở nữ và 16, 17 tuổi ở nam) bộ xương phát triển mạnh hơn hệ cơ.

– Từ dậy thì về sau, hệ cơ phát triển mạnh hơn hệ xương.

2.2. Cơ chế hóa xương (cốt hóa)

2.2.1. Cơ chế chung

Mô xương là một mô liên kết đặc biệt (gồm có chất căn bản các tế bào cố định, các sợi liên kết và các sợi trơn). Chất căn bản của xương rắn đặc là do lắng đọng muối calci. Vậy quá trình cốt hoá là quá trình biến đổi từ mô liên kết thường thành mô rắn đặc ngấm đầy muối calci, trong đó có 2 công việc cùng tiến hành song song:

– Kiến thiết: do các tế bào tạo xương (tạo cốt bào – osteoblaste) từ một số tế bào trung mô biến thành; chất cốt giao (osseine) xung quanh các tế bào này phản ứng kết hợp với các muối calci do máu mang tới, tạo nên xương.

– Phá hủy: do các tế bào xương (hủy cốt bào – osteoclaste) tác động vào xương như các thực bào và cùng do các mạch máu xói vào, làm tiêu hủy xương, tạo thành những ống Havers, những hốc tủy ở xương xốp và ống tủy ở thân xương dài.

2.2.2. Các kiểu cốt hóa

Xương phát triển từ mô liên kết có thể phải qua giai đoạn sụn (sụn cốt hóa, hay cốt hóa gián tiếp), hoặc trực tiếp từ màng (sợi cốt hóa hay cốt hóa trực tiếp).

a) Sụn cốt hóa và sự phát triển của một xương dài:

Khởi đầu là một mẫu hình bằng sụn, bọc bởi một mô liên kết. Cốt hóa xảy ra đồng thời từ trong sụn (cốt hóa trong sụn) và từ ngoài màng (cốt hóa ngoài sụn hay cốt hóa cốt mạc).

– Cốt hóa nội sụn (ossiíication enchondrale): trên một mẫu hình sụn (phác họa của xương tương lai), nay sinh một điểm cốt hóa chính (ở thân xương) và các điểm phụ (ở đầu xương).

Cốt hóa bắt đầu ở lớp sâu của sụn: chất cốt giao bao quanh các tế bào tạo xương được ngấm muối calci tạo nên những lá xương đồng tâm lấn dần chất sụn. Trong khi đó chất sụn vẫn phát triển ở bề nông và chỉ ngừng khi sụn bị xâm lấn và thay thế hoàn toàn bởi chất xương.

Điếm cốt hóa ở thân tiến dần đến hai đầu và còn cách các điểm cốt hóa ở đầu xương bởi các sụn đầu xương, hay sụn tiếp. Khi còn sụn tiếp thì xương vẫn còn phát triển về chiều dài; đến khi sụn tiếp được cốt hóa hoàn toàn thì chiều dài xương mới ngừng phát triển (Hình 2.4).

– Cốt hóa chu sụn (ossification perichondrale) từ cốt mạc: lớp sâu của cốt mạc luôn luôn được ngấm vôi, làm cho xương phát triển theo chiều dày.

Ngoài ra cốt mạc còn có chức năng quan trọng là làm cho xương tái sinh khi xương bị gẫy.

Ở một xương dài, ở thân xương: cốt hóa trong sụn và quanh sụn cùng xảy ra một lúc, làm xương phát triển theo chiều dài và chiều dày. Ống tủy bắt đầu được tạo nên do sự tiêu hủy lớp sâu của nội sụn, lấn dần ra 2 đầu xương và giới hạn bước tiến của những lá xương từ cốt mạc lấn vào.

 

Hình 2.4. Sơ đồ cốt hóa và phát triển một xương dài
Phần trắng là sụn; chấm là xương xốp (nội sụn), đen là xương đặc (chu sụn). A. Giai đoan sụn; B, C. Xuất hiện cả xương nội sun lẫn chủ sụn và phát triển tăng dần D. Xuất hiện các trung tâm cốt hóa đầu xương; E. Cốt hóa đầu xương đã đạt mức phát triển đầy đủ, song vẫn còn ngăn cách với thân xương bởi sụn đầu xương; F. Đầu xương đã dính liền với thân xương. Ở 2 giai đoan cuối cùng ống tủy (chấm thưa) đã xuất hiện và lan rộng do quá trình tiêu hủy xương xốp.

Ở hai đầu xương: cốt hóa trong sụn quan trọng hơn tạo nên cả khối xương xốp: cốt hóa cốt mạc chỉ cho một lớp rất mỏng xương đặc ở ngoài.

Mặt khớp không bị cốt hóa nên vẫn còn một lớp sụn dày chừng 2-3 cm (sụn khớp).

Điểm cốt hóa thân xương cách điểm cốt hóa ở đầu xương bởi một sụn đầu xương hay sụn tiếp, là thành trì cuối cùng của cốt hóa trong sụn ở thân xương, và làm cho xương tiếp tục phát triển về chiều dài.

b) Màng cốt hóa hay sợi cốt hóa và sự phát triển của một xương màng:

Vòm sọ khi bắt đầu phát triển ở phôi thai một tháng chỉ là một màng. Màng này có 2 lá. Lá trong sau này biến thành màng não cứng. Còn lá ngoài, khi phôi thai được 2 tháng, thấy xuất hiện những điếm cốt hóa. Những điểm này sẽ dần dần lan toả rộng ra như giọt dầu, tạo thành những tấm xương dẹt ở sọ. Ở nơi mà các tấm xương lan tỏa gặp nhau có một viền sợi hẹp nối hai xương với nhau, tạo thành những khớp khâu hay đường khớp (sutura), hoặc còn một khoang màng rộng chưa hóa xương gọi là thóp (fontanella). Khi trẻ sinh ra, có thóp trước (bregma), thóp sau (lamda), thóp sau bên (asterion) và thóp trước bên (pretion) (Hình 2.5).

Thóp trước có khi hơn một năm mới lấp kín hết.

Khi thóp đã lấp kín hết, sọ vẫn tiếp tục lớn, cho đến khi trưởng thành.

Quá trình phá hủy cũng tiếp diễn song song với quá trình xây dựng tạo thành lớp lõi xốp ở giữa (diploe). Phá hủy mạnh mẽ ở một số xương sọ và mặt tạo nên các xoang và các hang xương.

Hình 2.5. Sọ trẻ sơ sinh. Quá trình cốt hóa lan tỏa từ các điểm trung tâm để lại những thóp là những vùng liền xương muộn.

1. Thóp trước; 2. Trung tâm cốt hóa ở ụ trán; 3. Xương trán; 4. Ổ mắt; 5. Xương hàm trên; 6. Lỗ cằm; 7. Xương hàm dưới; 8. Thóp trước bên; 9. Lồi cầu (xương hàm dưới); 10. Xương thái dương; 11. Thóp sau bên; 12. Xương chẩm; 13. Xương đỉnh; 14. Trung tâm cốt hóa ở ụ đỉnh; 15. Đường khớp khâu (trán – đỉnh).

3. SỰ TÁI TẠO XƯƠNG

Khi một xương bị gẫy thì ở đầu và giữa hai đoạn gẫy sẽ phát triến một khối mô liên kết. Mô này phần lớn là do cốt mạc sinh ra, phần nhỏ là từ cân, cơ, mạch máu, tủy xương, ống Havers. Sau ít lâu do muối calci đọng lại, mô liên kết sẽ biến thành xương (cốt hóa trực tiếp) không qua giai đoạn sụn. Chỉ trong trường hợp hai đoạn xương không ghép lại gần nhau mới có mô sụn. Mô này không bao giờ hóa xương nên ở chỗ xương gẫy có một khớp giả.

4. HÌNH ẢNH XƯƠNG TRÊN PHIM XQUANG

Mô xương ngấm muối calci cản quang nên xương là bộ phận dễ quan sát bảng chiếu hoặc chụp Xquang nhất. Qua đó có thể:

– Quan sát các kiến trúc bên trong của xương người sống: thấy lớp xương đặc ở thân xương dày hơn ở đầu xương; thấy bề mặt thân xương nhẵn hoặc gồ ghề do cơ và dây chằng bám, thấy các mấu, các mỏm, thậm chí các ống mạch dưỡng cốt (hướng về khớp khuỷu ở chi trên, chạy xa khớp gối ở chi dưói).

Nghiên cứu các điểm cốt hóa và quá trình phát triển của đầu và thân xương, xác định thời gian cốt hóa các sụn tiếp và đánh giá lứa tuổi của xương.

– Nhận xét các hiện tượng sinh lý và bệnh lý của xương: những biểu hiện già cỗi, loãng xương (osteoporose), gai xương (osteophyte), những biến đổi teo xương, viêm xương, u xương, tái tạo xương và liền xương khi gẫy.

 

NGUỒN: Bộ Y Tế, Giải Phẫu Người, Tập 1, NXB Giáo Dục, 2011.