[发明专利]治疗膝骨关节炎及软骨损伤的低频脉冲电磁仪及系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种治疗仪器，具体涉及治疗膝骨关节炎及软骨损伤的低频脉冲电磁仪及系统。

背景技术

骨关节炎是一种以关节软骨退行性变和继发性骨质增生为特性的慢性关节疾病。好发于负重较大的关节，其中以膝关节最为常见。膝骨关节炎主要以滑膜炎症、软骨退行性变及软骨下骨重建为主要病理特征，因其发病后具有高致残率与高死亡率，给整个社会带来沉重的社会经济学负担。尽管，治疗膝骨关节炎的方式较多，但非侵入性的治疗仪器却较为少见。

目前，大部分低频脉冲电磁治疗仪主要被用于骨折的愈合、疼痛、炎症控制、骨质疏松、卒中后的吞咽障碍等疾病，且大量用于基础研究的治疗仪也被研发出来用于上述疾病的研究。低频脉冲电磁场用于膝骨关节炎的治疗被认为是该研究领域的新方向，根据本研究中心的动物的体内与体外研究显示，低频脉冲电磁场对软骨细胞具有明显的促增殖、增加细胞外基质合成等疗效，同时有助于显著降低软骨细胞周围炎症刺激的疗效。

然而，目前用于治疗膝骨关节炎的低频脉冲电磁仪尚未被完全开发出。目前市场上主流治疗膝骨关节炎的磁学治疗仪主要利用电刺激配合静态磁场的方式，该装置主要由电极贴、磁场线圈及信号发生器三部分组成，根据人类膝关节的模型数据，确定最终输出的电流与电压(5.6V_p-p±10％的电压的60kHz频率电信号)，最终生成特定数值的磁场强度与密度(8mV/cm，8μA/cm2)。

由于现有技术中的电信号发生器固定了输出电信号频率、电压及电流大小，因此，其均匀磁场范围较窄。然而，电信号发生对于治疗磁场极为关键，电信号的电流方向、波形、频率、电流与电压等关键参数不同组合对治疗不同物种、个体、膝关节尺寸、软骨形态的疗效是动态变化的，现有技术虽然对不同物种、尺寸的膝关节进行了参数放大，但缺乏精准与动态调节机制，最佳的输出信号发生器与参数设置不具有说服力。同时，现有技术需要通过多种重复设备完成治疗，治疗计量与剂量的评估数学计算模型落后且不准确，无精准的调控设备对设备进行数控与校准。

综上，现有技术中治疗膝骨关节炎的设备具有以下缺陷：

信号发生模式单一、参数可调范围窄、产生磁场均匀程度误差大、治疗剂量与计量不精准、单一设备适用个体局限、制作与开发成本高、结构复杂与重复、人机交互与程度为零、缺乏针对不同物种、人种、组织类型的治疗参数数据库，进而缺失根据参数数据库所产生的特异性动态最佳参数动态调控与反馈机制。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提出一种治疗膝骨关节炎及软骨损伤的低频脉冲电磁仪及系统，解决现有技术中治疗膝骨关节炎的设备存在的信号发生模式单一、参数可调范围窄、产生磁场均匀程度误差大、治疗剂量与计量不精准、设备结构复杂、成本高、缺乏动态调节机制的问题。

一方面，本发明实施例方案提供了一种治疗膝骨关节炎及软骨损伤的低频脉冲电磁仪，其包括控制器、电流信号发生器、电磁线圈、升降平台、三维扫描仪、磁场强度测量仪；

所述电流信号发生器、升降平台、三维扫描仪、磁场强度测量仪均与所述控制器相连；

所述电流信号发生器与电磁线圈相连；

所述三维扫描仪对患者膝部进行高度测量或三维扫描，确定患部的形状和空间位置数据，并将数据传输给控制器；

所述控制器利用该数据计算升降平台移动方向和距离，从而控制升降平台将患者的患部移动到磁场最强区域；

所述电流信号发生器在控制器的控制下产生相应波形磁场驱动电流，用以驱动电磁线圈；

所述电磁线圈将驱动电流转换为电磁场对患者的患部进行电磁治疗；

所述磁场强度测量仪实时检测当前真实磁场强度并反馈给控制器；

所述控制器将当前真实磁场强度与预设值进行比较从而控制电流信号发生器调整电流大小，实现闭环负反馈控制。

作为进一步优化，所述控制器为嵌入式计算机。

作为进一步优化，所述电流信号发生器包括固态继电器模块和方波信号发生模块；所述方波信号发生模块用于产生方波电流并通过固态继电器模块输出到电磁线圈。

作为进一步优化，所述方波电流频率在0-300HZ内可调，占空比在20％-80％间任意可调。

作为进一步优化，所述电流信号发生器包括非方波信号发生模块、音频接口和功率放大器；所述非方波信号发生模块用于产生峰值、频率、相位可调的正弦波电流或者产生多个不同峰值、频率、相位正弦波叠加的波形电流，并通过嵌入式计算机的音频接口输入到功率放大器中进行功率放大，功率放大后的电流信号输入到电磁线圈。