[实用新型]电磁场与超声波复合治疗骨质疏松症的装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种医疗器械，具体地说是一种使用低频电磁场和低强度脉冲超声波复合治疗骨质疏松症和促进骨伤愈合的装置。

背景技术

脉冲电磁场(PEMF)的生物效应是生物电磁学中最新的一个领域，生物体在PEMF的作用下可使细胞膜在原有静电位的基础上产生一个新的跨膜电位(TEP)，其大小与外场参数有关，也与膜的种类、体积、大小等参数有关。TEP的大小，持续时间及其产生的方式会直接影响细胞的膜活性，膜的通透性，染色体畸变，细胞的结构和功能变化，增殖和遗传等生物学特性。

低能量、低频电磁场对骨形成、骨吸收和骨重建的作用已趋于公认。其作用机制如下：

1、促进生长因子的合成分泌和骨生长

各种生长因子有不同的生物活性和作用，主要包括：丝裂原活性、溶骨活性以及分化作用、趋化作用，在局部成骨中起着重要作用。PEMF主要能够促进下列生长因子的合成分泌：

(1)胰岛素样生长因子(IGF)，包括IGF-I和IGF-II，具有刺激成熟破骨细胞功能活性，调节骨吸收，参与骨改建的功能。Lammens在犬的截骨延长试验中发现PEMF刺激组骨痂中IGF-I的含量明显增加，骨愈合快于对照组。Fitzsimmons等发现PEMF在刺激成骨细胞增殖的同时不仅可诱导成骨细胞释放IGF-II，而且可以增加细胞膜上IGF-II受体的数目，两者共同作用促使细胞增殖。

(2)骨形态发生蛋白(BMP)，BMP的主要生物学作用是诱导未分化的间充质细胞分化为软骨和骨，即诱导成骨作用。Bodamyali给予新生鼠颅骨成骨细胞PEMF刺激，结果表明PEMF促进骨生长的同时促进BMP mRNA的转录。

(3)β-转化生长因子(TGF-β)，可刺激间充质细胞增殖分化，促进成骨和成软骨细胞增殖，诱导I型胶原、骨桥蛋白(osteopontin)和骨连接素(opteonectin)的合成。TGF-β还可以上调成骨细胞中增殖特异基因PROM-1的表达，从而调控成骨细胞的增殖。

2、促进细胞外基质合成，诱导细胞分化

PEMF通过加强表达I型胶原和I型胶原mRNA，广泛介导细胞外基质的合成。Lohmann等将人成骨样细胞MG63置于15Hz，20脉冲/s的Helmholtz线圈中，PEMF刺激使成骨细胞碱性磷酸酶(ALP)活性明显增强；2天后胶原的合成和骨钙素增加，TGF-β₁水平增高，表明PEMF可增强成骨细胞ALP的表达，促进骨钙素及胶原的合成分泌。

3、影响成骨细胞Ca²⁺含量

PEMF刺激能引起细胞内Ca²⁺含量增高，Ca²⁺增高可直接或通过激活钙调蛋白间接激活一些蛋白激酶，进而引起蛋白磷酸化作用改变细胞内一系列信号通路，将刺激信号传递至核内，引起促进细胞增殖作用。Brighton通过对骨细胞MC3T3-E1的体外培养认为，PEMF在细胞培养早期是靠促进细胞内Ca²⁺的释放来增高细胞内Ca²⁺含量，而在后期是通过激活钙调蛋白来增加细胞内Ca²⁺含量。

4、促进一氧化氮(NO)合成

PEMF刺激可以促进一氧化氮(NO)合成。NO是一种重要的骨信号分子，能介导机械刺激对骨愈合进程的影响，中等含量、缓慢释放的NO能刺激成骨细胞增殖分化，ALP活性增高。Diniz等实验证明：PEMF刺激能增加NO合成且PEMF刺激下NO的合成增加可以介导成骨系细胞的增殖分化。

5、抑制细胞缝隙连接通讯

PEMF刺激可以抑制细胞缝隙连接通讯(GJIC)。GJIC是相互接触的细胞间的一种信息通讯，参与调控细胞的增殖分化。正常组织再生及细胞增殖时GJIC是抑制的，PEMF作用抑制了GJIC的功能，从而促进细胞增殖。PEMF与细胞的初始作用点在细胞膜，PEMF作用于细胞膜上的受体，激活细胞内环腺苷酸(cAMP)系统，继而触发一系列磷酸化信号放大反应，再依次活化酶系统，然后由各种酶激活骨或软骨细胞产生特殊生理反应，促进细胞增殖分化。

6、对成骨细胞不同成熟阶段产生影响