CN113041502A - 一种基于静态磁场与动态磁场复合的骨科治疗装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于静态磁场与动态磁场复合的骨科治疗装置，包括静态磁场发生装置及动态磁场发生装置，所述静态磁场发生装置用于产生能够覆盖骨骼待治疗区域的静态磁场；所述动态磁场发生装置能够在骨骼待治疗区域产生动态磁场；所述基于静态磁场与动态磁场复合的骨科治疗装置基于所述静态磁场与所述动态磁场的复合，使得在骨骼待治疗区域产生力学刺激、电学刺激和机械振动刺激中的一种，或多种的结合，从而调节骨代谢过程中的骨吸收和骨形成。本发明装置通过非接触的静态磁场与动态磁场的复合便实现了对骨骼内部待治疗区域的多种可控的物理刺激，从而促进骨重建平衡，产生对骨质疏松症、骨折及骨不连等人体骨代谢相关疾病的治疗效果。
Description
技术领域
本发明属于医疗器械技术领域，尤其涉及一种基于静态磁场与动态磁场复合的骨科治疗装置。
背景技术
对于骨质疏松症、骨折及骨不连等骨科疾病而言，需要对骨骼内部的病变区或损伤区进行治疗。常规的治疗方法除药物治疗、手术治疗之外，一般还采用物理治疗。常用的物理治疗包括：脉冲电磁场治疗、机械振动治疗以及超声波治疗等。
已有的物理治疗方法虽然都能够在一定程度上发挥治疗效果，但是也存在不同程度的局限性，例如：脉冲电磁场骨质疏松治疗仪，是通过低频脉冲磁场对骨骼进行磁刺激以达到治疗目的，但是无法进行待治疗区域原位的力学刺激；若采用全身机械振动治疗，由于作用面积大及身体组织的减震功能，真正作用于待治疗区域的振动力度可能不足；而对于超声治疗，大部分振动刺激会被骨骼的外围组织吸收或被皮质骨反射，难以有效进入到骨骼内部进行治疗。
因此，针对骨质疏松症、骨折及骨不连等疾病，如何能够更有效更直接的对骨骼内部的待治疗区域进行有效力学刺激，或多种物理因素的复合刺激，以促进骨骼代谢平衡，从而达到的治疗效果成为亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于静态磁场与动态磁场复合的骨科治疗装置，旨在重点解决现有骨科治疗装置无法对骨骼内部的待治疗区域进行强度足够的有效力学刺激的技术问题。
本发明是这样实现的，一种基于静态磁场与动态磁场复合的骨科治疗装置，包括静态磁场发生装置及动态磁场发生装置，所述静态磁场发生装置用于产生能够覆盖骨骼待治疗区域的静态磁场；所述动态磁场发生装置能够在骨骼待治疗区域产生动态磁场；
所述基于静态磁场与动态磁场复合的骨科治疗装置基于所述静态磁场与所述动态磁场的复合，使得在骨骼待治疗区域产生力学刺激、电学刺激和机械振动刺激中的一种，或多种的结合，从而调节骨代谢过程中的骨吸收和骨形成。
在其中一个实施例中，所述静态磁场的磁感应强度为0.001T～50T。
在其中一个实施例中，所述静态磁场发生装置产生的静态磁场具有绝对值为0T/m～150T/m的磁感应强度梯度，以及绝对值为0T2/m～2000T2/m的磁感应强度梯度积。
在其中一个实施例中，所述动态磁场频率为0.1Hz～500MHz，所述动态磁场的频率包括电磁场载波频率和调制波频率；所述动态磁场的磁感应强度为0T～100T。
在其中一个实施例中，所述静态磁场发生装置连接有第一电源系统，所述第一电源系统用于为所述静态磁场发生装置供电，所述静态磁场发生装置包括常规电磁体及第一超导电磁体中的一个或两个，或，所述静态磁场发生装置包括混合磁体，所述混合磁体为所述常规电磁体及所述第一超导电磁体中的至少一个与不通电的无电源磁体的组合。
在其中一个实施例中，所述常规电磁体包括磁芯和第一线圈，所述第一线圈为亥姆霍兹线圈、麦克斯韦线圈、螺线管中的一种或多种。
在其中一个实施例中，所述静态磁场发生装置包括铁氧体、稀土合金永磁体和钐钴永磁体中的一种或多种。
在其中一个实施例中，所述动态磁场发生装置连接有第二电源系统，所述第二电源系统用于为所述动态磁场发生装置供电。
在其中一个实施例中，所述动态磁场发生装置包括信号发生器、功率放大器及第二线圈；所述信号发生器用于产生载波，并通过预设形式调制所述载波来产生调制波，以最终产生预设电磁波；所述功率放大器用于放大经调制后产生的预设电磁波的功率；所述功率计用于检测和显示功率值，所述第二线圈用于处理所述预设电磁波以得到具有预设参数的动态磁场，并将处理后的所述动态磁场释放至所述待治疗区域。
在其中一个实施例中，所述动态磁场发生装置及所述静态磁场发生装置中的至少一个的输出端设置为环绕于骨骼待治疗区域的封闭状或半封闭状，或，所述动态磁场发生装置及所述静态磁场发生装置中的至少一个的输出端设置为能够贴附于所述待治疗区域对应的皮肤上的贴片状。
本发明相对于现有技术的技术效果是：静态磁场发生装置能够产生覆盖骨骼待治疗区域的静态磁场，动态磁场发生装置能够通过调节线圈位置及动态磁场的参数在骨骼待治疗区域内产生动态磁场，这样静态磁场与动态磁场对于骨骼待治疗区域能够产生单独的力学、电学和机械振动刺激，或是联合产生上述多种物理因子的结合，这样通过非接触的静态磁场与动态磁场的复合便实现了对骨骼内部待治疗区域的多种可控的物理刺激，从而调节骨代谢过程中的骨吸收和骨形成，促进骨重建平衡，产生对骨质疏松症、骨折及骨不连等人体骨代谢相关性疾病的治疗效果。
在实际应用中，可根据不同的疾病状态，将骨骼待治疗区域置于该装置的作用范围内，以对骨骼内部的待治疗区域施加静态磁场和动态磁场。动态磁场在骨骼待治疗区域内部产生感生电流，感生电流在静态磁场作用下产生洛伦兹力的作用，从而使骨骼内部的待治疗区域产生局部的机械振动，实现由外加电磁场导入的力、电和振动的复合物理刺激。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施中的第一种实施方式提供的基于静态磁场与动态磁场复合的骨科治疗装置的结构示意图；
图2为本发明实施中的第三种实施方式提供的基于静态磁场与动态磁场复合的骨科治疗装置的结构示意图；
图3为本发明实施中的第四种实施方式提供的基于静态磁场与动态磁场复合的骨科治疗装置的结构示意图；
图4为本发明实施中的第五种实施方式提供的基于静态磁场与动态磁场复合的骨科治疗装置的结构示意图；
图5为本发明实施中的第六种实施方式提供的基于静态磁场与动态磁场复合的骨科治疗装置的结构示意图；
图6为本发明实施中的第八种实施方式提供的基于静态磁场与动态磁场复合的骨科治疗装置的结构示意图；
图7为本发明实施中的第九种实施方式提供的基于静态磁场与动态磁场复合的骨科治疗装置的结构示意图；
图8为本发明实施中的第十种实施方式提供的基于静态磁场与动态磁场复合的骨科治疗装置的结构示意图。
附图标记说明：1、床体；11、导轨；2、静态磁场发生装置；3、第一控制器；4、第二线圈；5、第二控制器；6、磁性贴片。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多种”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。
本实施例提供一种基于静态磁场与动态磁场复合的骨科治疗装置，用于对人体骨代谢紊乱相关性疾病进行治疗。为便于说明，“基于静态磁场与动态磁场复合的骨科治疗装置”以下均通过“本发明装置”代替。
本发明装置包括静态磁场发生装置及动态磁场发生装置，静态磁场发生装置用于产生能够覆盖骨骼待治疗区域的静态磁场；动态磁场发生装置能够在骨骼待治疗区域产生动态磁场。上述骨骼主要指腿部骨骼，上述待治疗区域即为出现骨代谢紊乱相关性疾病的骨骼内部需要进行治疗的目标区域。本发明装置基于静态磁场与动态磁场的有机复合，使得在骨骼待治疗区域产生单独的力学刺激、电学刺激和机械振动刺激中的一种，或多种的结合，从而调节骨代谢过程中的骨吸收和骨形成，促进骨重建平衡。
本发明装置通过非接触的静态磁场与动态磁场的复合便实现了对骨骼内部待治疗区域的可控机械振动，产生对人体骨代谢紊乱相关性疾病治疗的效果。具体原理如下。
骨骼生物力学研究成果表明：一定强度的机械力和机械振动能够对骨组织细胞产生刺激，引起细胞的分子生物学和生物化学变化，从而改变细胞的生物功能。机械力和机械振动对骨组织细胞的影响主要表现为促进骨形成和抑制骨吸收：骨组织中的骨细胞通过接受机械力和机械振动刺激，分泌多种作用于成骨细胞与破骨细胞的细胞因子，促进成骨细胞的骨形成而抑制破骨细胞的骨吸收作用。此外，成骨细胞也可直接感受机械力和机械振动刺激，增加骨形成；而破骨细胞受到机械力和机械振动刺激后细胞活性减少，骨吸收能力降低。除了终末分化的成骨细胞和破骨细胞，机械力和机械振动还可以影响骨骼间充质干细胞的分化，使之更加倾向于向前成骨细胞分化，从而增加成骨潜能。骨形成的增加和骨吸收的降低的双向调节作用，促进了骨量的增加，从而达到促进骨重建平衡的目的，也是治疗骨质疏松的生物学基础。
从生物力学的角度来说，在骨折处、骨骼和肌肉及骨骼和骨痂的交界面上，由复合磁场产生的机械振动将导致在生理组织中有明显的力学压力变化。通过该装置产生的机械振动作用，可在组织内指定地点引起压力的变化，但每个细胞承受的压力变化都很小，不足以引起细胞的损伤，但能使细胞产生容积运动变化。这种细微结构的压力变化能够起到细微摩擦作用，同时由于能量吸收率的差异使其能够引起细胞和组织间隙液的流动。这种由压力产生的体内间隙流体作用，可以在骨折不规则的断面上以流体剪切力的形式刺激成纤维细胞、成软骨细胞和成骨细胞的增殖和分化。机械振动能改变细胞的形状，也能影响细胞周围的间质液，从而改善细胞的微环境。此外被生物机体所吸收的能量往往转变成热能，这一热能可引起局部温度变化，有些生物酶(例如胶原蛋白酶)对极小的温度变化非常敏感，因此由机械振动装置产生的机械振动可辅助一些酶体反应。此外，作用过程中部分被组织吸收的能量可以转换成热能，由于本装置的特性其热量不足以对组织造成热损伤，但可以引起组织细微的温度变化，进而影响部分酶促反应的进程。
有研究报道机械振动可以引起骨骼的电动力学作用，产生负电压与阳性钙离子结合，使胶原和羟基磷灰石按照同等比例沉积，促进骨形成。机械振动可以通过促进早期软骨内细胞外基质蛋白的合成，从而影响软骨细胞成熟和软骨内骨化，进而加快骨痂形成。机械振动可以促进成纤维细胞中I型胶原表达。研究表明机械振动也可通过增加骨痂内I、II型胶原的合成来促进骨折的愈合。一些实验研究显示，通过机械振动治疗可以增加骨折部位的血流量，而血流量增加是骨折愈合的重要环节，其与骨痂形成和骨量增加正相关；机械振动还能加快软组织损伤的修复，增加胶原的合成，使胶原纤维排列整齐。总之，机械振动装置产生的机械振动以压力波的形式作用于生物体时，能够调节基因表达，加速骨折的愈合；且机械振动对人体的温热效应可扩张血管，增强血液循环，加速新陈代谢，减轻疼痛，起到消炎镇痛的作用。
因此，在实际应用中，可根据不同的疾病状态，将骨骼待治疗区域置于该装置的作用范围内，以对骨骼内部的待治疗区域施加静态磁场和动态磁场。动态磁场在骨骼待治疗区域内部产生感生电流，感生电流在静态磁场作用下受到洛伦兹力的作用，从而使骨骼内部的待治疗区域产生局部的机械振动；由于静态磁场具有一定磁感应强度梯度积，因此能够对待治疗区域产生一定强度的力学刺激，上述这多种物理因子的共同刺激，可在宏观和微观方面，对骨骼代谢过程产生综合的生物效应，起到促进骨骼重建平衡的作用，以达到骨骼代谢紊乱相关的骨质疏松症、骨折及骨不连等骨科疾病治疗的目的。
为了使骨骼待治疗区域宏观和微观受力能避免骨组织破坏情况的发生,静态磁场的磁感应强度
为0.001T～50T，即静态磁场的磁感应强度
可选用0.001T～50T内的任意值。具体地，静态磁场的磁感应强度
可选用的区间包括0.001T～0.5T、0.5T～2T、2T～50T。动态磁场频率为0.1Hz～500MHz，即动态磁场的频率可选用0.1Hz～500MHz内的任意值。具体地，动态磁场频率可选用的区间包括0.1Hz～300Hz、300Hz～5MHz、5MHz～500MHz，动态磁场的磁感应强度
为0T～100T，即动态磁场的磁感应强度
可选用0T～100T内的任意值。上述强度区间的静态磁场均可以在骨骼待治疗区域产生强度可调的磁刺激。其中，静态磁场较大的磁感应强度
(如0.5T～2T、2T～50T)能够增加待治疗区域的力学刺激大小。动态磁场的较小的频率(如0.1Hz～300Hz)可以减少治疗过程中的组织产热，较大频率(如5MHz～500MHz)可以提高力学刺激的振动频率，实际使用时可根据患者不同需求进行频段的选择。作为其中一种实施例中，可使用上述任意强度的动态磁场与较高强度范围(2T～50T)的静态磁场相组合，用户可通过调节静态磁场的强度来调节待治疗区域的力学刺激大小。其中，上述强度的动态磁场产生的电流在人体安全电流范围内(25mA)。其中，上述参数均能保证在宏观和微观受力的作用下细胞层面和组织层面不会发生破坏。
上述动态磁场与静态磁场相耦合时，动态磁场能够在骨骼待治疗区域内部产生感生电流，感生电流在静态磁场下受到洛伦兹力作用，进而在骨骼内部的待治疗区域产生机械振动，机械振动可以促进待治疗区域骨骼的合成代谢，同时抑制分解代谢，从而促进骨重建平衡。其中，上述机械振动的强度和频率可通过调节动态磁场与静态磁场的强度和频率来进行调节，以适应不同骨科疾病的治疗需要。
静态磁场发生装置产生的静态磁场具有绝对值为0T/m～150T/m的磁感应强度梯度(dB/dz)，以及绝对值为0T2/m～2000T2/m的磁感应强度梯度积(B dB/dz)。可以理解的，静态磁场的磁感应强度梯度(dB/dz)可选用的区间为0T/m～150T/m，或0T/m～-150T/m，静态磁场的磁感应强度梯度积(B dB/dz)可选用的区间为0T2/m～2000T2/m，或0T2/m～-2000T2/m。梯度磁场可以在覆盖的待治疗区域产生磁力和磁力矩，从而产生一定强度的力学刺激，磁场梯度越大(如10T/m～150T/m或-10T/m～-150T/m)其力学刺激越强，且与振动产生的力学刺激产生耦合作用，进一步增强治疗效果。
静态磁场发生装置及动态磁场发生装置均可通电，及静态磁场发生装置通电后产生所需的静态磁场，动态磁场通电后产生所需的动态磁场。其中，静态磁场发生装置也可利用永磁材料在不通电情况下产生所需的静态磁场。以下举例多种实施例。
在其中一个实施例中，静态磁场发生装置不通电，即静态磁场发生装置无需连接电源系统，此时，静态磁场发生装置包括铁氧体、稀土合金永磁体和钐钴永磁体中的一种或多种。铁氧体、稀土合金永磁体和钐钴永磁体均能够产生静态磁场。
在其中另一实施例中，静态磁场发生装置通电，静态磁场发生装置连接有第一电源系统，第一电源系统用于为静态磁场发生装置供电，以驱动静态磁场发生装置，静态磁场发生装置包括常规电磁体和第一超导电磁体中的一个或两个，静态磁场发生装置还可以包括混合磁体，该混合磁体为常规电磁体、第一超导电磁体中的至少一个与无电源磁体的结合，无电源磁体为不通电的磁体，可以理解的，混合磁体为常规电磁体与无电源磁体的结合，或者，混合磁体为第一超导电磁体与无电源磁体的结合，或者，混合磁体由常规电磁体、第一超导电磁体与无电源磁体联合形成。上述常规电磁体包括磁芯和第一线圈。第一线圈在通电后能够对磁芯进行电磁感应，从而产生静态磁场。具体来说，第一线圈可以是亥姆霍兹线圈、麦克斯韦线圈、螺线管线圈中的一种或多种，还可以是铜、铝等材料制成的传统导线线圈和铌钛(NbTi)、铌三锡(Nb3Sn)、铁基超导体(如SmFeAs(O,F)等低温超导材料制成的线圈，或钇钡铜氧化合物(YBCO，YBa2Cu3O7)等铜氧基高温超导材料制成的线圈。上述传统导线线圈可以为由制成的线圈，超导线圈可以为由铌钛(NbTi)、铌三锡(Nb3Sn)、铁基超导体(如SmFeAs(O,F)制成的线圈。第一超导电磁体具体为低温超导磁体、高温超导磁体等中的一种或多种，根据静态磁场发生装置的结构特征可选用液氦、液氮、水冷及无冷媒压缩等一种或多种温度维持方式保证装置的稳定运行。本实施例中，电磁体使用亥姆霍兹形式的铌三锡(Nb3Sn)超导线圈，静态磁场发生装置通过液氦进行温度维持保证自身的稳定运行。
在其中一个实施例中，动态磁场发生装置通电，动态磁场发生装置连接有第二电源系统，第二电源系统用于为动态磁场发生装置供电，以驱动动态磁场发生装置，需要说明的是，第二电源系统可与第一电源系统为两个独立的电源，也可为同一电源。动态磁场发生装置包括第二线圈及第二超导电磁体。第二线圈可与第一线圈采用相同的材质。该第二线圈可包括传统导线线圈和低温超导材料制成的超导线圈，或高温超导材料制成的超导线圈；上述传统导线线圈可以为由铜、铝等材料制成的线圈，低温超导材料制成的超导线圈可以为由铌钛(NbTi)、铌三锡(Nb3Sn)、铁基超导体(如SmFeAs(O,F)制成的线圈，高温超导材料制成的超导线圈可以为钇钡铜氧化合物(YBCO，YBa2Cu3O7)等铜氧基高温超导材料制成的线圈。第二超导电磁体具体为低温超导磁体、高温超导磁体等中的一种或多种，根据发生装置结构特征可选用液氦、液氮、水冷及无冷媒压缩等一种或多种温度维持方式保证装置的稳定运行。所述动态磁场发生装置可由可编程的电流激励源产生的任意可控的波形、幅度、相位差和占空比等。
本实施例中，动态磁场发生装置的电磁体使用传统铜导线线圈，波形为方波，占空比为10％，相位差为0。本实施例中所述静态磁场的磁感应强度
为10T；所述动态磁场频率为20Hz，动态磁场的磁感应强度
为0.1T。采用上述参数可对骨骼待治疗区域进行有效且稳定的力学刺激，从而达到治疗效果。
具体地，动态磁场发生装置包括信号发生器、功率放大器及第二线圈，信号发生器用于产生载波，并通过预设形式调制载波来产生调制波，以最终产生预设电磁波，功率放大器用于放大信号发生器调制处理后产生的预设电磁波的功率，功率计用于检测和/或显示功率值，第二线圈用于处理预设电磁波以得到具有预设参数的动态磁场，并将处理后的动态磁场释放至待治疗区域。这样动态磁场发生装置便能够对动态磁场的频率、波形、强度、功率、相位差和占空比等参数进行调节，上述波形可包括方波、锯齿波、正弦波等。动态磁场发生装置通过调整第二线圈位置和动态磁场的参数可以实现特定治疗区域的动态磁场曝露。信号发生器连接有调制器及控制器，调制器用于调制载波及产生调制波，以产生预设电磁波，控制器用于控制调制器的调制过程。
动态磁场发生装置在通电状态下输出波形和占空比可控的动态磁场，动态磁场频率为0.1Hz～500MHz，即动态磁场的磁场频率可选用0.1Hz～500MHz内的任意值。具体地，该动态磁场的频率可以选用的区间包括0.1Hz～300Hz、300Hz～5MHz、5MHz～500MHz，上述任一区间的动态磁场均可作用于骨骼待治疗区域并产生感应电流。静态磁场发生装置在通电状态下产生的静态磁场的强度可选用的区间包括0.001T～0.5T、0.5T～2T、2T～50T，骨骼待治疗区域可处于上述任一区间的静态磁场内，动态磁场与静态磁场复合，由动态磁场产生的感应电流结合静态磁场，可在骨骼内部的待治疗区域产生洛伦兹力，并形成预设频率的动态振动，即可对待治疗区域施加机械振动刺激。
需要说明的是，本发明装置可以通过调节静态磁场和动态磁场的参数在待治疗区域实现方向、频率以及强度均可调节的机械振动，以实现对骨骼待治疗区域进行力学刺激。本发明装置所实现的机械振动大小、方向、频率均可以通过调节静态磁场和动态磁场进行调节。
本发明装置的第二线圈可以通过移动脉冲线圈的位置在骨组织附近产生特定方向的振动，来满足人体不同区域所需的不同方向力学刺激的需要；由于静态磁场可以通过超导磁体产生，故可以提供高强度的(如2T～50T)、大梯度(如10T/m～150T/m)的静态磁场，同时还可以通过调节静态磁场强度以及动态磁场的频率(如0.1Hz～300Hz、300Hz～5MHz、5MHz～500MHz)在待治疗的目标区域局部产生特定的频率及振幅，来满足人体不同区域所需的不同方向力学刺激的需要，从而满足骨质疏松和骨不连的不同阶段的需要。
另外，本发明装置还可用于对腰椎骨骼内部的待治疗区域进行治疗。具体可参照上述实施例中治疗腿骨的作用方式及参数。
本发明装置将静态磁场和动态磁场相结合，产生机械振动形成了一种用于治疗骨代谢紊乱相关疾病及促进骨伤修复的治疗装置。本发明装置作用于人体的机械振动强度较低，安全、无副作用；同时，该机械振动为无创非侵入式治疗，无需手术，可避免患者由于手术带来的心理压力；另外，机械振动可以通过调节，避开表面，直接作用于人体患处或疼痛处，加速骨质疏松性骨折的愈合，减轻患者疼痛感，提高骨密度，增强骨强度，进而从整体到局部全面促进骨骼在形态学、生物力学和细胞生物学方面的恢复。
已有的脉冲电磁场骨质疏松治疗仪是通过低频脉冲磁场对骨骼进行磁刺激以达到治疗目的，但是一方面，脉冲磁场的频率和强度调节范围窄，有时难以满足实际治疗需要；另一方面，脉冲磁场仅对骨骼进行了单一的磁刺激。而本发明装置将静态磁场和动态磁场相结合，通过调节静态磁场和动态磁场的多种参数，不仅可以对骨骼待治疗区域进行磁刺激，还可以在骨骼待治疗区域实现力学、电学和机械振动对骨组织的多种复合刺激，可以在宏观和微观方面产生综合作用，以达到治疗目的。
已有的磁声成像装置是通过兆赫兹(MHz)频率的脉冲电磁场结合一定强度的静态磁场在不同电磁特性的生物组织中产生微弱的声波振动，实现不同生物组织的成像。但是一方面，磁声成像装置产生的脉冲电磁场的频率局限在MHz范围，产生的机械振动频率单一，无法适应不同骨科疾病的治疗需要；另一方面，为了实现成像效果，磁声成像装置产生的静态磁场的强度通常较低，而低强度静态磁场产生的机械振动强度太小，且会被骨骼外壁阻隔，无法到达骨骼内部的待治疗区域。而本发明装置将动态磁场和静态磁场相结合，使得骨骼内部的待治疗区域产生具有治疗效果的力学、电学和机械振动刺激。优选地，本发明装置能够通过选用更大强度的静态磁场(2T～50T)及更低频率的动态磁场(0.1Hz～300Hz)，来对骨骼待治疗区域实现力学、磁学和机械振动等多种复合刺激，还可以通过调节静态磁场强度和动态磁场频率来调节待治疗区域的机械振动的强度、频率、方向等多种参数，以对不同骨科疾病进行针对性的匹配治疗。
其中，动态磁场发生装置及所述静态磁场发生装置中的至少一个的输出端设置为封闭状或半封闭状，以环绕于骨骼待治疗区域，封闭式可以为环状，半封闭式可以为U形或双半圆形。或者，动态磁场发生装置及所述静态磁场发生装置中的至少一个的输出端设置为呈贴片状，以便贴附于待治疗区域对应的皮肤上。
以下列举多种实施方式。
参阅图1，作为第一种实施方式，本发明装置还包括用于支撑患者的治疗床，使用时，患者位于治疗床上，静态磁场发生装置2的输出端呈封闭的环状套设于治疗床，并环绕患者的骨骼待治疗区域。动态磁场发生装置的第二线圈4也呈封闭的环状套设于治疗床，并环绕患者的骨骼待治疗区域动态磁场发生装置。静态磁场发生装置2连接有第一控制器3，动态磁场发生装置连接有第二控制器5。其中，治疗床包括床体1和导轨11，床体1滑接于导轨11并能够沿导轨11滑动，使用时，用户可位于床体1上，并通过床体1的移动进入第二线圈4内。
作为第二种实施方式，与第一种的区别在于，静态磁场发生装置2的输出端为多个磁性贴片6，多个磁性贴片6可贴附于患者待治疗区域所对应的组织上，以使得骨骼待治疗区域位于静态磁场内；
参阅图2，作为第三种实施方式，与第一种的区别在于，静态磁场发生装置2的输出端为多个长条状磁体，多个长条状磁体连接于床体1，人体可位于长条状磁体上方。
参阅图3，作为第四种实施方式，与第一种的区别在于，静态磁场发生装置2的输出端与第二线圈4均呈仅环套待治疗区域的骨骼的环状，可不设置治疗床。
参阅图4，作为第五种实施方式，与第一种的区别在于，静态磁场发生装置2的输出端呈半封闭的U形或马蹄形，半环绕于骨骼待治疗区域，以使得骨骼内部的待治疗区域位于静态磁场内，其中，床体1的延伸方向分别朝向静态磁场发生装置2的N极和S极；
参阅图5，作为第六种实施方式，与第五种的区别在于，静态磁场发生装置2的N极和S极垂直于床体1的延伸方向，如可将N极和S极分别位于床体1的上方和下方。
作为第七种实施方式，与第一种的区别在于，动态磁场发生装置的输出端呈半封闭的U形或马蹄形，半环绕于骨骼待治疗区域，以使得动态磁场作用于骨骼内部的待治疗区域；
参阅图6，作为第八种实施方式，与第一种的区别在于，动态磁场发生装置的输出端为多个磁性贴片6，多个磁性贴片6可贴附于患者待治疗区域所对应的组织上，以使得动态磁场作用于骨骼内部的待治疗区域；；
参阅图7，作为第九种实施方式，与第八种的区别在于，静态磁场发生装置2的输出端呈双半环式环绕于骨骼待治疗区域，以使得骨骼内部的待治疗区域位于静态磁场内；
参阅图8，作为第十种实施方式，与第八种的区别在于，静态磁场发生装置2的输出端呈半封闭的U形或马蹄形，半环绕于骨骼待治疗区域，以使得骨骼内部的待治疗区域位于静态磁场内。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种基于静态磁场与动态磁场复合的骨科治疗装置，其特征在于，包括静态磁场发生装置及动态磁场发生装置，所述静态磁场发生装置用于产生能够覆盖骨骼待治疗区域的静态磁场；所述动态磁场发生装置能够在骨骼待治疗区域产生动态磁场；
所述基于静态磁场与动态磁场复合的骨科治疗装置基于所述静态磁场与所述动态磁场的复合，使得在骨骼待治疗区域产生力学刺激、电学刺激和机械振动刺激中的一种，或多种的结合，从而调节骨代谢过程中的骨吸收和骨形成。
2.如权利要求1所述的基于静态磁场与动态磁场复合的骨科治疗装置，其特征在于，所述静态磁场的磁感应强度为0.001T～50T。
3.如权利要求1所述的基于静态磁场与动态磁场复合的骨科治疗装置，其特征在于，所述静态磁场发生装置产生的静态磁场具有绝对值为0T/m～150T/m的磁感应强度梯度，以及绝对值为0T2/m～2000T2/m的磁感应强度梯度积。
4.如权利要求1所述的基于静态磁场与动态磁场复合的骨科治疗装置，其特征在于，所述动态磁场频率为0.1Hz～500MHz，所述动态磁场的频率包括电磁场载波频率和调制波频率；所述动态磁场的磁感应强度为0T～100T。
5.如权利要求1所述的基于静态磁场与动态磁场复合的骨科治疗装置，其特征在于，所述静态磁场发生装置连接有第一电源系统，所述第一电源系统用于为所述静态磁场发生装置供电，所述静态磁场发生装置包括常规电磁体及第一超导电磁体中的一个或两个，或，所述静态磁场发生装置包括混合磁体，所述混合磁体为所述常规电磁体及所述第一超导电磁体中的至少一个与不通电的无电源磁体的组合。
6.如权利要求5所述的基于静态磁场与动态磁场复合的骨科治疗装置，其特征在于，所述常规电磁体包括磁芯和第一线圈，所述第一线圈为亥姆霍兹线圈、麦克斯韦线圈、螺线管中的一种或多种。
7.如权利要求1所述的基于静态磁场与动态磁场复合的骨科治疗装置，其特征在于，所述静态磁场发生装置包括铁氧体、稀土合金永磁体和钐钴永磁体中的一种或多种。
8.如权利要求1所述的基于静态磁场与动态磁场复合的骨科治疗装置，其特征在于，所述动态磁场发生装置连接有第二电源系统，所述第二电源系统用于为所述动态磁场发生装置供电。
9.如权利要求8所述的基于静态磁场与动态磁场复合的骨科治疗装置，其特征在于，所述动态磁场发生装置包括信号发生器、功率放大器及第二线圈；所述信号发生器用于产生载波，并通过预设形式调制所述载波来产生调制波，以最终产生预设电磁波；所述功率放大器用于放大经调制后产生的预设电磁波的功率；所述功率计用于检测和显示功率值，所述第二线圈用于处理所述预设电磁波以得到具有预设参数的动态磁场，并将处理后的所述动态磁场释放至所述待治疗区域。
10.如权利要求1所述的基于静态磁场与动态磁场复合的骨科治疗装置，其特征在于，所述动态磁场发生装置及所述静态磁场发生装置中的至少一个的输出端设置为环绕于骨骼待治疗区域的封闭状或半封闭状，或，所述动态磁场发生装置及所述静态磁场发生装置中的至少一个的输出端设置为能够贴附于所述待治疗区域对应的皮肤上的贴片状。
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