CN211068788U - 一种骨缺损修复的辅助光疗设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于医疗器械技术领域，具体为一种骨缺损修复的辅助光疗设备。本实用新型包括光照模组、移动支架、调光模块以及电源模块；光照模组用于对伤口处进行光照，移动支架用于固定光照模组，使其能正对人体任意骨缺损伤口处；调光模块用以控制光照模组；所述光照模组采用近红外光源模组；光照模组的通电线路经由移动支架内部与调光模块和电源模块连接。本实用新型设备对已经进行内固定手术的伤口处，采用近红外光源对待愈合骨缺损处进行光照，以促进胶原基质的合成和碳酸钙支架的建立，促进骨矿化，从而达到促进骨缺损修复的目的。

Description

一种骨缺损修复的辅助光疗设备

技术领域

本实用新型属于医疗器械技术领域 ，具体涉及一种光疗设备。

背景技术

骨缺损是由于创伤、炎症、骨病等疾病或手术对骨的完整结构造成破坏的疾病。骨折的标准治疗包括固定、牵引、截肢和内固定等。而对于需要内固定的骨缺损，主要治疗方法为植骨，通过植入移植物为骨折愈合提供足够的稳定性且没有过度的刚性，有助于新骨的形成。虽然内固定比外固定直接且更有效地防止骨折端的旋转性活动，但内固定需要进行手术，必然会破坏骨折周围的软组织和血管分布，延迟骨折的愈合。

骨折的修复涉及复杂的生理和生化反应，这些反应与软组织愈合有些不同，愈合周期漫长，期间因患者自身心理状态和其他因素的影响，也有可能延长。因此，研究其他治疗方法与内固定相结合的新型方式或研究移植物新型材料，以加速骨缺损的修复，缩短修复时间，已经成为研究热点。近年来，随着光动力治疗的兴起，光刺激在医疗领域内的潜在价值逐渐被挖掘。与其他治疗相比，使用光来刺激组织修复和愈合具有诸如非侵入性和相对低的成本的优点。而且目前已经有证据表明，红外激光、红外光有改善骨代谢和骨折巩固的有益效果。因此，采用LED等光源联合内固定手术具有加速骨缺损修复的可能性。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种对位准确、可加速新骨形成的骨缺损修复的辅助光疗设备。

本实用新型提供的骨缺损修复的辅助光疗设备，其结构参见图1所示；包括光照模组、移动支架、调光模块以及电源模块；其中，光照模组用于对伤口处进行光照，移动支架用于固定光照模组，使其能正对人体任意骨缺损伤口处；调光模块用以控制光照模组；所述光照模组采用近红外光源模组；光照模组的通电线路经由移动支架内部与调光模块和电源模块连接。

本实用新型中，所述光照模组具体可采用峰值波长在700-840nm范围内的LED光源或激光光源。优选近红外线的LED。

本实用新型中，所述移动支架，包括升降移动平台和转轴连接件；所述升降移动平台用于调整使述光疗设备的高度和位置；所述转轴连接件，用于连接所述光照模组，使所述光照模组具有0~225°的纵向翻转角度。

本实用新型中，所述调光模块，可以设置相关参数，包括电功率、工作模式和工作时间；电功率可设置为70~350mW，工作模式可设置为恒定电流式和脉冲式，工作时间可设置为0~10分钟/每次。脉冲式中，幅值设置范围为1~5V，频率设置范围为20Hz~20kHz，占空比设置范围为1-50%。

本实用新型装置进行骨缺损修复的原理如下：对已经进行内固定手术的伤口处，用近红外光源对待愈合骨缺损处进行光照，以促进胶原基质的合成和碳酸钙支架的建立，促进骨矿化，从而达到促进骨缺损修复的目的。

其中，所述促进骨缺损修复，是利用拉曼光谱检测磷酸盐羟基磷灰石的特征峰作为骨矿化程度的标志，以所述特征峰的强度反映骨缺损的修复程度。

本实用新型的有益效果在于：

1、本实用新型提出的骨缺损修复的辅助光疗设备，与内固定手术结合，可显著地促进胶原基质的合成、碳酸钙支架的建立，加速新骨的形成，明显缩短骨折愈合时间；

2、本设备为非侵入式治疗，对骨缺损待愈合处无二次损伤；

3、本设备具有大角度旋转、升降和移动功能，对人体不同部位的骨缺损处均可准确的对位，保证设备的光能量的有效传递。

附图说明

图1为本实用新型实施例的装置示意图。

图2为本实用新型实施例的光照贴片示意图。

图3为拉曼光谱检测的结果示意图。

图4为实验结果的强度比较图。

图中标号：1为光照模组，2为移动支架，3为调光模块，4为电源模块，5为转轴连接件，6为光源，7为光学结构件，8为外壳。

具体实施方式

下面结合实施例和附图，对本实用新型技术方案进行进一步描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部实施例。基于实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下，所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护范围。

本实用新型如图1所示，由光照模组1、移动支架2、调光模块3和电源模块4组成。光照模组1通过转轴连接件5与移动支架2的上端部连接。光照模组1由电路基板、光源6、光学结构件7以及外壳8组成，如图2所示。光源6有8处，每一处内含多片近红外LED芯片或多点激光光源，峰值波长范围为700-840nm。每一处朝外的方向分别有光学结构件7一一对应。光源6布置在电路基板上。光学结构7朝向光源6一侧为半球面，朝向外一侧的表面为自由曲面设计，用以将光源6所发出的光线短距离聚集。外壳8朝向光源6一侧的表面镀有高反射率薄膜，提高光能利用率。光照模组1可与转轴连接件5分开，而保持通电状态。光照模组1的通电线路经由移动支架2内部与调光模块3和电源模块4连接。移动支架2由升降移动平台和转轴连接件组成。升降移动平台由一带空心的升降直杆和移动平台组成，直杆的一侧固定有调光模块3，移动平台内嵌有电源模块4。所述升降移动平台使所述光疗设备调整空间的高度和位置。所述转轴连接件，用于连接所述光照模组，使所述光照模组具有0~225°的纵向翻转角度。调光模块3可设置的参数包括电功率、工作模式和工作时间。所述功率范围为70~350mW，所述工作模式为恒定电流式和脉冲式，所述工作时间为0~10分钟每次。脉冲式工作模式可设置的参数有频率、幅值和占空比。幅值设置范围为1~5V，频率设置范围为20Hz~20kHz，占空比设置范围为1-50%。

实施例1，用16只一周岁小鼠模拟人胫骨缺损的修复过程，并将修复数据作为参考。先对小鼠麻醉，然后在其右胫骨上做一个2厘米长的切口，制作一个完整的手术胫骨骨折，并用金属丝固定骨折处。然后进行内固定手术，内固定术可按种类分为两组：骨缝合术+无移植物、骨缝合术+移植物。移植物可选用自体移植物、不锈钢丝或其他生物合成材料，如三氧化矿物凝聚体（MTA）。考虑无毒性和吸收性，选用MTA作为移植物。再选用近红外LED作为光照变量，因共有6组：骨缝合术+无MTA+无光照（对照1组）、骨缝合术+MTA+无光照（对照2组）、骨缝合术+无MTA+光照（3号组）、骨缝合术+MTA+光照（4号组）。将16只小鼠随机分为4组，分别进行相应的手术操作。光照实验在皮肤缝合前开始。预先对调光模块3进行设置，使平均功率为120mW，工作模式为脉冲式，工作时间为300s。利用光功率计测量光功率密度，并调整脉冲式的占空比和频率，使每次治疗总剂量为142.8J/cm^2。整个光疗期为15天，每隔一天光照一次。期间，在伤口缝合后，对小鼠进行抗生素治疗。第30天时用拉曼光谱测量各组的磷酸盐羟基磷灰石成分的强度。拉曼光谱是一种基于分子对入射光子的非弹性散射，揭示其振动能级的光学技术。磷酸盐羟基磷灰石成分常作为骨矿化的程度标志，反映骨修复的程度。结果如图3、图4所示。每组经拉曼光谱测量后均会得到关于各能级特征峰的分布图，如图3所示。磷酸盐羟基磷灰石成分的特征峰在960cm^-1处。将各组960 cm^-1处的强度进行统计学差异性比较，发现3、4组与1、2组相比，有显著性差异，有光照组比无光照组更能促进骨矿化，说明近红外LED能有效促进磷酸盐羟基磷灰石的积累，促进骨矿化的进行，加速骨缺损的修复。将此数据作为本实用新型设备的参考数据，并继续做小兔、狗等的动物实验，也得到类似的结论。

Claims (4)

1.一种骨缺损修复的辅助光疗设备，其特征在于，包括光照模组、移动支架、调光模块以及电源模块；其中，光照模组用于对伤口处进行光照，移动支架用于固定光照模组，使其能正对人体任意骨缺损伤口处；调光模块用以控制光照模组；所述光照模组采用近红外光源模组；光照模组的通电线路经由移动支架内部与调光模块和电源模块连接。

2.根据权利要求1所述的骨缺损修复的辅助光疗设备，其特征在于，所述光照模组采用峰值波长在700-840nm范围内的LED光源或激光光源。

3.根据权利要求1所述的骨缺损修复的辅助光疗设备，其特征在于，所述移动支架包括升降移动平台和转轴连接件；所述升降移动平台用于调整使述光疗设备的高度和位置；所述转轴连接件，用于连接所述光照模组，使所述光照模组具有0~225°的纵向翻转角度。

4.根据权利要求1所述的骨缺损修复的辅助光疗设备，其特征在于，所述调光模块可以设置相关参数，包括电功率、工作模式和工作时间；电功率可设置为70~350mW，工作模式可设置为恒定电流式和脉冲式，工作时间可设置为0~10分钟/每次；脉冲式中，幅值设置范围为1~5V，频率设置范围为20Hz~20kHz，占空比设置范围为1-50%。

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