Τα κύτταρα που εμπλέκονται στο σχηματισμό τύλου διαφοροποιούνται από τα πρωτόγονα μεσεγχυματικά κύτταρα, τα οποία προέρχονται από τον μυελό των οστών, το περιόστεο, τα ενδοθηλιακά κύτταρα και τα περιαγγειακά κύτταρα. Τα πιο πρώιμα διαφοροποιημένα κύτταρα είναι οι ινοβλάστες, οι οποίοι εισβάλλουν στο οργανωμένο αιμάτωμα κατά μήκος των πολλαπλασιαζόμενων αγγειακών μπουμπουκιών, εκκρίνοντας κολλαγόνο τύπου III που αποτελεί το ινώδες συστατικό του τύλου. Στη συνέχεια, μέσω της διαφοροποίησης των πρωτόγονων μεσεγχυματικών κυττάρων σε χονδροκύτταρα και του πολλαπλασιασμού των χονδροκυττάρων, η περιεκτικότητα σε κολλαγόνο τύπου II και πρωτεογλυκάνες αυξάνεται γρήγορα και οι νησίδες χόνδρου αρχίζουν να σχηματίζονται στην ινώδη μήτρα. Η σταθερότητα της θέσης του κατάγματος μπορεί να καθορίσει την ποσότητα του χόνδρινου τύλου που σχηματίζεται. Στη διαδικασία επούλωσης των μη-ακινητοποιημένων και των μη-άκαμπτων καταγμάτων, υπάρχει μεγαλύτερο χόνδρινο συστατικό, ενώ στη διαδικασία επούλωσης των καταγμάτων απόλυτης στερέωσης δεν παρατηρείται σχεδόν κανένα χόνδρο.
Ο σχηματισμός του οστικού τύλου συμβαίνει μέσω δύο οδών: στα αρχικά στάδια της φάσης αποκατάστασης, σχηματίζεται νέο δοκιδωτό οστό κοντά στο παλιό οστό. αυτός ο in situ σχηματισμός οστού δεν απαιτεί χόνδρινο στάδιο. Τα κύτταρα που εμπλέκονται στον in situ σχηματισμό οστού προέρχονται από το περιόστεο, το ενδόστεο και άλλες θέσεις. Τελικά, αυτή η επί τόπου ανάπτυξη του δοκιδωτού οστού και του κάλους του χόνδρου γεφυρώνει τα άκρα του κατάγματος. Αργότερα στη φάση αποκατάστασης, ο κάλλος του χόνδρου σταδιακά αντικαθίσταται από οστέινα στοιχεία. Αυτό επιτυγχάνεται μέσω της εισβολής αγγειακών βλαστών, της αποικοδόμησης της μήτρας του χόνδρου από οστεοκλάστες (ή χονδροκλάστες), της εισόδου οστεοβλαστών και της έκκρισης πρωτεϊνών της μήτρας των οστών όπως το κολλαγόνο τύπου Ι. Τέλος, η ανοργανοποίηση σχηματίζει υφαντό οστό, με αποτέλεσμα μια πλήρη οστική σύνδεση μεταξύ των άκρων του κατάγματος.
Η φάση αναδιαμόρφωσης: Αυτή η φάση περιλαμβάνει απορρόφηση οστεοκλαστών και οστεοβλαστικό σχηματισμό νέας οστικής μήτρας. Αυτές οι δύο διαδικασίες είναι αλληλένδετες, αλλά δεν συμβαίνουν στην ίδια τοποθεσία. Ως αποτέλεσμα, τα περιττά τμήματα του υφαντού οστού απορροφώνται, ενώ τα απαραίτητα τμήματα ενισχύονται, κατά μήκος της κύριας διαδρομής τάσης του οστού. Τελικά, αντικαθίστανται από νεοσχηματισμένο ελασματοειδές οστό, επανακαναλώνοντας τη μυελική κοιλότητα και αποκαθιστώντας την αρχική δομή και λειτουργία του οστού.
Υπό συνθήκες πλήρους ανατομικής ανάταξης και απόλυτης στερέωσης, λαμβάνει χώρα άμεση ένωση μεταξύ των άκρων του κατάγματος, γνωστή και ως πρωτογενής επούλωση. Οι ακτινογραφίες καταδεικνύουν την απουσία σχηματισμού εξωτερικού τύλου και τη σταδιακή εξαφάνιση της γραμμής του κατάγματος. Η άμεση επούλωση απαιτεί στενή επαφή και απόλυτη σταθερότητα των άκρων του κατάγματος. Αυτό βασίζεται σε ακριβή ανατομική ανάταξη και απόλυτη στερέωση με βίδες υστέρησης ή πλάκες συμπίεσης. Ωστόσο, κάτω από ένα μικροσκόπιο, μια τέτοια τέλεια επαφή μεταξύ των διεπαφών κατάγματος είναι σχεδόν αδύνατη. ορισμένες περιοχές δεν είναι πλήρως ευθυγραμμισμένες, με αποτέλεσμα μικροσκοπικές κοιλότητες μεταξύ των επιφανειών επαφής (ή πιθανώς των σημείων επαφής). Επομένως, ιστολογικά, η άμεση επούλωση μπορεί να χωριστεί σε δύο τύπους:
Διάμεση επούλωση: Σε σταθερά κενά (<1 mm), blood vessels and primitive mesenchymal cells ingrow shortly after injury, and osteoblasts differentiate and proliferate within days, depositing osteoid on the fracture surface. In smaller gaps (150-200 μm), lamellar bone forms directly. In larger gaps, woven bone forms first and is eventually completely replaced by lamellar bone. The lamellar bone is remodeled and eventually reconstructed into normal bone tissue.
Επούλωση επαφής: Στο στενά εφαπτόμενο τμήμα των άκρων του κατάγματος, οι μονάδες αναδιαμόρφωσης των οστών μπορούν να διασχίσουν απευθείας τη γραμμή του κατάγματος χωρίς εσωτερικό ή εξωτερικό σχηματισμό τύλου. Στην πράξη, υπό απόλυτη στερέωση όπως με πλάκες συμπίεσης, υπάρχουν ταυτόχρονα κενά και επαφές, με το εμβαδόν του διακένου να είναι μεγαλύτερο από το εμβαδόν επαφής. Επομένως, η θεραπεία χάσματος αποτελεί την πρωταρχική μορφή άμεσης θεραπείας.
Σε μη άκαμπτη στερέωση, η επούλωση κατάγματος συμβαίνει παρόμοια με την έμμεση επούλωση που αναφέρθηκε προηγουμένως. Η μη άκαμπτη στερέωση περιλαμβάνει στερέωση με σύρμα και στερέωση ταινίας εφελκυσμού, ενδομυελικό κάρφωμα, εξωτερική στερέωση και ορισμένες πλάκες και βίδες που δεν επιτυγχάνουν απόλυτη στερέωση.
Όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, η άμεση επούλωση συμβαίνει μέσα σε ένα «σταθερό» χάσμα. Ωστόσο, σε μη άκαμπτη στερέωση, υπάρχει «μικρο-αστάθεια» μέσα στο διάκενο του κατάγματος, που σημαίνει ότι υπάρχει ελαφρά κίνηση μεταξύ των άκρων του κατάγματος, η οποία μπορεί να προκαλέσει οστική απορρόφηση και να διευρύνει το διάκενο κατάγματος. Αυτό το διευρυμένο χάσμα επιτυγχάνει κυρίως την ένωση των οστών μέσω της έμμεσης επούλωσης. Η διεύρυνση του διακένου κατάγματος είναι μερικές φορές πολύ επικίνδυνη με τη συμβατική στερέωση πλάκας και βίδας. Οι ίδιες οι πλάκες και οι βίδες μπορούν να εμποδίσουν την επαφή μεταξύ των άκρων θραύσης, εμποδίζοντας την εξωτερική δύναμη να περάσει μέσα από τα άκρα της θραύσης και να συγκεντρωθεί στις πλάκες και τις βίδες, οδηγώντας τελικά σε κάταγμα κόπωσης ή χαλάρωση. Σχετικά μιλώντας, η ενδομυελική στερέωση των νυχιών είναι ευεργετική για την προσαρμογή των υπερβολικά μεγάλων κενών, τη διατήρηση της σταθερότητας των άκρων του κατάγματος και για να επιτρέψει στο προσβεβλημένο άκρο να αντέξει βάρος.