È possibile individuare 4 fasi del processo riparativo che ha inizio subito dopo l’evento traumatico.

Fase 1 - Infiammazione
È la fase immediatamente successiva alla frattura che causa una lacerazione del periostio con distruzione dei sistemi haversiani. Si ha la formazione di un ematoma che viene rapidamente vascolarizzato. Nell’arco di giorni si genera un consistente tessuto di granulazione in risposta alle citochine rilasciate durante il danno tissutale.

Fase 2 - Formazione del callo fibroso
Il tessuto fibrovascolare sostituisce il coagulo e si ha la deposizione di fibre collagene e, in seguito, di sali minerali. Si registra la comparsa di un callo costituito da tessuto connettivo e cartilagineo. La sua funzione è quella di stabilizzare temporaneamente l’osso. Nel frattempo cellule osteogeniche del periosteo si ingrandiscono e si trasformano in osteoblasti.

Nel caso in cui l’apporto di sangue sia insufficiente o in caso di eccessiva mobilità dei segmenti ossei nella sede della frattura, al posto dell’osso si può formare cartilagine, destinata a permanere fino al ripristino di una adeguata vascolarizzazione.
Questo callo osseo primario rimane attivo per poche settimane, mentre la riparazione della frattura ad opera delle cellule a partenza dalla cavità midollare prosegue fino a ripristino del tessuto osseo.

Fase 3: Formazione del callo osseo
Si osserva un aumento rapido della rigidità del callo, accompagnato da una progressione della mineralizzazione del callo stesso.
La formazione di nuovo osso endosteale non può verificarsi se permane del tessuto fibroso tra le estremità ossee (può essere necessario adoperarsi per stimolare la mineralizzazione o procedere alla rimozione di tale tessuto fibroso).
Nel caso in cui le estremità ossee siano supportate da una fissazione interna rigida il callo esterno non risulta funzionalmente necessario e può essere, quindi, di entità minima o assente. Dal momento che la riparazione dell’osso è un processo lento, è opportuno che un’eventuale fissazione interna sia mantenuta in sede fino al completamento del processo.

Fase 4: Rimodellamento
Questa fase inizia dopo che si è verificata l’unione della frattura.
Si osserva un rinnovamento tissutale dovuto all’azione, opportunamente dosata, di osteoclasti e osteoblasti. È stata, per esempio, individuata, ad opera principalmente dei linfociti T helper, la produzione di fattori di fusione dei macrofagi (che concorrono alla formazione di nuovi osteoclasti) e di fattori attivanti gli osteoclasti che stimolano il riassorbimento. Una volta terminato questo processo, a seguito di stimoli locali e di origine sistemica in cui sono coinvolti i linfociti T suppressor, gli osteoclasti tornano in stato di quiescenza.

L’azione degli osteoblasti porta alla sintesi di nuova matrice ossea che compensa l’effetto degli osteoclasti e che viene rapidamente mineralizzata. Alla fase di formazione dell’osso partecipano attivamente molteplici fattori ormonali e interleuchine di origine linfocitaria.
Nei bambini il processo di riparazione delle fratture è molto evidente, a tal punto che gli esiti delle fratture possono scomparire anche completamente. Nell’adulto il rimodellamento è, invece, meno efficace; non si osserva, per esempio, la correzione di una rotazione assiale o di un’angolazione. E’ pertanto particolarmente importante che tali deformità vengano corrette prima che si verifichi l’unione dei frammenti ossei.