CN1171730A

CN1171730A - 用于骨折治疗的声学系统

Info

Publication number: CN1171730A
Application number: CN95197204A
Authority: CN
Inventors: A·A·温德尔; R·J·塔利什; J·P·里亚比
Original assignee: Exogen Inc
Current assignee: Exogen Inc
Priority date: 1994-12-30
Filing date: 1995-02-17
Publication date: 1998-01-28
Anticipated expiration: 2015-02-17
Also published as: ES2154331T3; TW283087B; MX9704906A; AU1924495A; CN1123324C; WO1996020651A1; DE69519686T2; DE69519686D1; PT802770E; KR100354160B1; EP0802770A1; GR3035474T3; EP0802770A4; JPH08187265A; CA2206242C; CA2206242A1; ATE198133T1; NZ282199A; AU702853B2; DK0802770T3

Abstract

一种换能器(10),在换能器纵向响应波瓣内的部分传播能量碰到隔开很近的骨折壁之间的缝隙或空间时,在靠近作为“目标”的骨折处的人体组织和/或体液中非侵入且经皮地发射脉冲超高频声学辐射。此超高频声学辐射把此“目标”物看作是波导的入口,从而把脉冲超高频声学辐射导入裂缝中。当此声学辐射碰到至少为四分之一波长(超高频处)的缝隙时,建立其本身的驻波状态,分散并解调此超高频,以在骨折内部建立有疗效的低频声学状态,并作用于在断裂骨头的靠近部分的侧壁区域上或其间最需要的位置。

Description

用于骨折治疗的声学系统

背景技术

本发明涉及为了在外科上非侵入地治疗骨折，在活体组织中使用相当低电平的超声波辐射，

在Duarte的4,530,360号专利中描述一种治疗骨骼缺陷诸如骨折、假关节和类似缺陷的技术，它使用通过换能器加到病人皮肤的脉动无线电频率超声波信号并把声波指向要治愈的骨骼。Duarte的描述来自骨骼实质上为压电性这一事实；而不是用外部的电磁场引入促进骨骼生长的电流或直接产生这样一个电流，Duarte超声波的机械能在骨骼中被转换成电流，然后促进治愈。

Talish等人的5,003,965和5,186,162号专利改进了Duarte的技术，通过使电源和脉冲产生模块与本地的低功率无线电频率发生器电气隔离，以对病人身体的病痛区域循环地使用脉动超高频率声学发射的病人提供安全的特征。完全使用电池的本地无线电频率发生器包含在一小型化壳体中，该壳体也安装了压电换能器装置，供病人操纵应用依靠病人受伤四肢的固定模子稳定的特殊安装配件；而本地高频的脉冲调制通过电源/脉冲发生模块和小型化壳体(及其换能器)之间的光纤链路输出给换能器。

别人已承认Duarte的脉动超高频声学疗法在骨生长上的性质，但可以说这些人在介绍如何以及在哪里适用此声学疗法方面相对于公知的骨折定位还是不具体的。至少，两个德国人开业医生1具体地介绍了声学信号的方向轴应垂直于骨骼，且在离骨折处大约两英寸的纵向偏移距离处，注意如果Knoch/Klug的能量级指向骨折位置可引起组织破坏。

本发明来自于频率相当低(例如5Hz到10kHz)且低强度(例如小于100毫瓦/cm²)的声学信号在生骨疗法上有最大的价值和疗效这一共识，但一般人必须承认这种信号非侵入地发射到人体在临床医学中传递到骨折位置的机会很小。即使骨折的是胫骨且在皮肤处骨折，因此为了尽可能接近非侵入通路，不能保证遭受骨骼碎片分离的区域可接收到据信开始产生胶原质和形成胼胝是必须的低频刺激，以封闭在分离的空间或空隙上相互相对的骨骼碎片之间的空间。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种改进的技术和设备，它在加速骨折康复中在外科上非侵入地利用超高频率的声能。

一个特殊目的是在骨折位置及其内部具有生骨价值的低频信号本地检测中以在外科非侵入方式利用分离骨骼碎片的相对表面。

一般的目的是用设备来实现上述目的，这些设备对病人使用是安全而简便的，且只对目前的设备仅涉及最小的改变。

在本发明的较佳实施例中，本发明通过提供一超高频载波信号来实现这些目的，该信号以低功率激发声学耦合到活人四肢或其它部分的声学换能器，并以外科非侵入方式经皮地把声能发射到人体组织和/或至少靠近一部分骨折的体液，其中至少骨折部分地以骨折相对表面之间的空间作表征。使载波频率足够高，以在骨折的相对表面之间的一个或多个空间中建立驻波状态，只要该空间的尺寸特征是至少是载波频率的四分之一波长，从而载波可在骨折位解调。一般来说，骨折中相对碎片分离度的下限在0.04或0.05mm的数量级，较小分离度的骨骼混乱一般表示为应力骨折。呈现为载波调制的低频信号最好是此解调的产物并直接用于骨折内的空间及其周围最需要的治疗价值。就天数而言，在此解调环境中以加快的速度进行治疗，由缩小空间而获得胶原质、胼胝和软骨的生长，就其尺寸而言不足以形成驻波；但位于声学传播的中心轴周围的人体组织/或体液中的载波传播图形中富含有利于治疗的声能切变波，注满了骨折周围区域。骨折疗法反对在骨折位置及其周围持续相同或适当改变的声学传播。对所示的骨骼康复治疗描述了各种特殊实施例，他们适用于每天进行一次大约20分钟的一次或多次治疗。

附图概述

将集合附图详细描述本发明，其中：

图1是本发明的遥控和人体敷贴器单元的简单透视图，在文中，把加速康复固定在模子中的骨折胫骨的人体敷贴器单元固定地定位；

图2是图1中人体敷贴器单元的第一透视放大图以及嵌入图1模子的嵌入固定装置的第二透视反向图，其中固定装置适用于可拆卸安装接收人体敷贴器单元；

图3是图1和2遥控系统的元件的简化方框图；

图4以透视图示出图2所示嵌入固定装置的变化设备，但该设备适用于不同固定于四肢例如由外部固定器(未示出)所固定的包扎应用；

图5是示出对骨折区域的声学扫描的锥形模式的示意图；

图5A是类似于图5的图，示出声学扫描的柱形模式；

图6是类似于图5的另一个图，示出声学扫描的线性往复模式；

图7是示出在治疗骨折中协调地使用两个换能器的示意图；

图8是类似于图7的图，示出协调地使用大量的换能器；

图9是示出使用线性阵列形式的多个换能器的图；

图10是类似于图9的图，示出使用同心阵列形式的多个换能器的图；

图11是示出利用本发明把模式转换器用作局部骨折康复阶段的简化图；以及

图12是示出使用本发明可获得某种选择性特征的方框图。

本发明较佳实施方式

先参考图1和2，示出的本发明利用类似于5,186,162号专利中所述的基本元件，该专利包含在这里用作参考。在这些图中足以识别一人体敷贴器单元10，所示的单元10安装到用于治疗骨折诸如人腿12中胫骨骨折的矫形模子11。包括分别包覆的光纤线14、15的柔性电缆13把人体敷贴器单元10连到遥控单元16，控制单元16可以是相当紧凑而便于携带的；建议装一携带把手17；光传输线14、15的可拆卸接头插入控制单元16的前面板。

人体敷贴器单元10的外壳20内的电气结构一般象5,003,965号专利中详述的那样，但与该专利的明显不同如下所述。足以说明外壳20包含存储电池和振荡器/驱动器元件构成的电路(有时叫做超声波发生器)，由柔性引线连到扁薄的换能器元件24。元件24适宜用市售的压电盘片，如公知的钛酸锆材料PZT-4；应理解元件24包括粘到其前后表面的分离的箔电极，以响应于驱动刺激改变厚度。换能器24涂敷了环氧树脂构成的外部阻抗匹配层25，位于不同部分的密封元件26固定到用柔软顺从弹性材料塑成的波纹管型伸缩软管27的外端。伸缩软管27的底端28绕一开口(未示出)紧固在外壳20的前面板上，以把换能器引线连到外壳内电子元件电路的输出端。

图2还示出一安装固定装置30，它可固定于病人对治疗头10作可移去安装。如图所示，固定装置30包括的外部具有周边凸缘31且重量轻而外部一般为矩形的框架，在矫形模子11的情况下，应理解外部可嵌入模子的坚硬材料中。在凸缘31的范围内，直立的主体结构32具有中央开口，该开口旋转地支撑具有一对截然相反的弓形槽构造34的环形部件33，此构造34适用于通过治疗头10的前面板延伸的安装嵌钉35而移动啮合固定的治疗头。应理解嵌钉35的顶端可嵌入槽构造34的增大端，可把治疗头10相对于环33进行局部卡口状旋转把它以摩擦方式或其它方式固定到安装固定装置30。

如下所述很明显，本发明的一个特征是随着治疗头10如此固定到固定装置30的旋转部分，对安装头10限定了可调治疗头旋转的中心轴36，而外壳20的前面板决定了安装治疗头旋转调节的换能器轴36的位置。因此，治疗头绕轴37的旋转调节将命令换能器25的中央纵向响应轴37绕旋转调节轴36按轨道偏心旋转放置。在图2中，对换能器轴37的旋转放置的界限如37’、37”所示。

如下所述，本发明的要点在于应如此提高驱动换能器24的超高频信号，从而可在位于断裂骨头碎片之间空间中的的人体组织和/或体液中建立驻波状态。对骨折的情况，此空间至少是0.04mm；基本上少于0.04mm的空间一般表示应力骨折，骨头碎片之间更大的空间一般表示骨骼结构的完全断裂。对于驻波状态，空间必须足以达到刺激信号频率处的至少四分之一波长；例如，在人体组织和/或体液中，对于0.04mm或0.05mm的空间，为了在邻近骨骼碎片的邻近表面之间建立驻波状态，超高频必须至少是10兆赫(10MHz)。然而，骨折的骨头相对表面之间更大空间可以比0.04mm大得多。因此，对换能器的超高频信号的较佳范围可以至少高达10MHz，在该频率处，用于驻波状态的四分之一波长是0.04mm。

在图3的简化方框图中，人体敷贴器单元10是完全自我维持，这意味着它包括自己的电源电池40，以及用于操作超高频发生器42和低频信号发生器43的电源装置41，该低频信号发生器43最好是一具有低频脉冲重复频率的脉冲发生器。连到发生器42、43的调制器44把脉冲调制的超高频信号提供给换能器24，换能器24通过耦合胶体的内部位置把脉冲调制的声学信号发射到骨折区域；如图所示，耦合胶体可以是可透过声学发射的靠垫或柔性塑料外壳的填料。

可理解人体敷贴器单元的所述元件内所有必需的设定可用于所有所需的治疗操作，只要用一个接通/断开的开关作为单一的外部操作控制。然而，为了安全且有更多机会改变和监测某些变化量，这些工作在图3中依靠用于控制和监测敷贴器单元10的光纤线14、15交付给遥控单元16。对于电池操作的远程单元16，也可对人体敷贴器单元10进行电线电缆控制。

在图3中，遥控单元16具有电源50，该电源50依靠外壳电流连接14并对连到光纤14的激光器装置52供电，在53处依据来自包括微型计算机的命令模块54的指令进行数字编辑。在光纤14的接收端，译码器55把各种指令分选到人体敷贴器单元的诸元件。还示出人体敷贴器单元自己的电池供电的激光器装置56，可理解编码器57的多个箭头表示为了监测目的，还把多个独立的“报告-返回”连接(未示出)提供给人体敷贴器10的操作模块元件。在57处报告和编码的所有监测数据变为被激光器装置56以数字发射，并被其他光纤15发射回到遥控单元16，在这里在58处进行译码以在59处显示。

图4是一简化的透视图，示出也可通过可调捆扎装置60把图2的安装固定装置30调节地安装到人体部分，并由钩环加固装置保持，这可理解，为了避免擦伤皮肤，建议在人体部分和独立绑带之间的保护纱网或绒布(未示出)。图4所示的布局将服务于依靠骨骼螺钉(未示出)之间的外部固定装置(未示出)的病人，这些螺钉必须与所示绑带安装的部件不存在干扰。

图5是一示意图，示出由换能器(64)发射并由一适宜胶体耦合到人体的调制超高频声学信号可依据电动机装置65的慢速驱动以机械方式作锥形轨迹扫描运动。如图所示，换能器64安装到绕轴67由电动机驱动的盘66，换能器64倾斜地安装到盘66上，从而声学传播的中心轴68与旋转轴67成一锐角。通过电动机65的旋转和对盘66的边缘驱动连接，于是如69处所示，对骨折位置产生了偏心的旋转锥形扫描。

在图5A的布局中，以具有撇号的相同标号给出与图5相应的部分。图5A的不同之处在于换能器64’安装到盘66’上，从而声学传播的中心轴68’平行于径向偏离盘66’的旋转轴67’。其结果是使换能器在圆柱形旋转的路线中传播，对于换能器的传播中心轴在直径D处获得圆形声学扫描。

在图6的布局中，换能器64”安装到可滑动导向的板66”上，以使声学传播的中心轴68”在分离范围为S的直线扫描界限之间作反复直线位移。电动机65”驱动板66”的曲柄连接，以解决反复位移。

图7的示意图结合沿具有横向和纵向分量的线路在71处骨折的骨头示出在某些情况下，依据结合图4所述的技术最好在两个位置的每个位置处安装两个换能器72、73，而且更有疗效，即这两个位置位于骨折截然相对的两侧且在重叠骨折线路各个末端的纵向偏移位置处。在此情况下，可理解切换装置74通过线72’、73’交替地把调制超高频载波转换到各个换能器72、73。可理解对装置74的附加连接75暗示选择性的控制交替速率，换句话说，另一方面，从一个低频脉冲调制(线72’中)到下一个(线73’)；或到线72’中脉冲调制的一个短脉冲串，以及到线73’中脉冲调制的一个类似但后续的短脉冲串；或到将被单独驱动或与另一个换能器交替驱动的换能器的手动遥控。

图8示意的布局示出三个相同的换能器80、81、82，它们由捆扎设备安装在骨头84骨折位置周围成角度隔开的位置，并由装置85以旋转的次序启动，装置85插在调制载波信号源和交替提供给各个换能器的分离线之间。再者，如图7，以对图7的装置75描述的方式，对图8中的75’处采取措施以实现速率控制和选择性遥控。

本发明的一个特征是一旦骨头碎片表面之间的一个空间或多个空间已靠近到不能保持载波频率的驻波状态，则可在一更宽扩散容量的传播范围内把同样的低频调制提供给骨折相对纵向侧的骨折区域。这可以通过结合图9、10和11讨论的各种技术加以实现。

在图9中，在几天或大约一周的时间在骨折康复初始的空间闭合阶段应用主换能器90的调制载波(通过切换装置91)。其后，排除换能器90，在72处遥控启动可把调制载波转提供给两个外部换能器93、94，从而使来自换能器93、94的连续声学传播变得更宽且具有更多的切变波，于是有利于大量提供脉冲载波声学传播。如图所示，换能器93、90和94形成纵向阵列，即沿其非侵入传播的骨头(未示出)的纵向分布。

在图10中，连续换能器95、96形成同心阵列，中央的换能器95可在骨折康复的初始阶段依赖于形成驻波和低频信号解调。其后，类似于图9的装置91，可启动图10的切换装置91’把调制的载波信号传送到外部的同心圆形换能器96，不传送给换能器95，导致换能器和骨折区域之间人体组织和/或体液容量中有更大的切变波分布。

在图11的示意图中，表示插在声学换能器98和适当耦合的人体组织和/或体液之间的所谓模式转换器97，如果插在换能器98和耦合人体组织和/或体液之间，可依赖于更大的声学切变波能量分布。最好只在骨折康复第二阶段获得的分布如图11中的立体角范围δ所暗示。

图12的示意图是从图3中取出的部分电路，以示出服务于一个或多个骨折康复阶段的设备的某些可调变量的特征。于是，提供给换能器24的调制载波信号来自调制器44’的输出，该调制器44’利用发生器43’的低频或生骨信号以及发生器42’的UHF载波信号输出。为了某些目的，最好能改变载波的频率，此变化如图示由适宜的装置99所提供，图中示出该装置的各种示意选项和控制调节特征。例如，在产生超高载波频率的第一阶段中，在5到10MHz的适宜兆赫范围内，对装置99的手动调节足以用于此载波频率的选择，在骨折闭合后接着由手动变成较低范围，例如在500kHz到5MHz范围内，在接着的康复阶段，最好使调制载波具有更扩散的切变波传播。

此外，结合图12的频率变化装置99，认为在某些情况下，需要逐渐和/或循环地扫描上下限之间的载波频率，诸如第一阶段为5MHz到10MHz，接着在骨折治疗的后续阶段中减小界限(例如，500kHz到5MHz)。由标志箭头暗示的适宜控制钮处的图例示出此界限调节(包括扫描速率)的选择性利用率。

为了总结本描述，适当地概括本发明的明显特征，即：

(a)在骨折位置扩大的外部包扎中，事实上可以也应该分别对两个阶段的每个阶段讨论骨折康复，即第一个阶段是骨折中裂缝或空间的闭合，接着的第二个阶段是提供具有丰富主切变波的容量环境。

(b)使用由公知生骨值的低频信号调制的足够高的超高频声学载波(其中相对于由于骨折引起的最小尺寸的空间，载波频率在人体组织和/体液中的尺寸是四分之一波)，可使如此调制的声载波可进入骨折内一个或多个空间的骨折分离界限之间的波导位置，其中这些空间大得足以在骨折分离的空间中产生驻波，从而对载波进行解调，于是其次在本地建立具有公知生骨值的低频切变波区域，骨折康复的第一阶段最迫切需要这个区域，即在骨折位置处或其中。

(c)在骨折内一个空间或多个空间的闭合时，其它技术也适用于骨折康复的第二阶段，从而进一步丰富了骨折位置的容量包围环境，而不需要采取连续注满具有原始低频调制的同一超高频载波。

活体中骨折性质的变化很广泛，因此声学骨折康复技术和首选参数将受某些最佳值的范围所支配，这些值是靠骨折病例数的专业经验所确定的。由于环境和经验有其局限性，然而下面列出的目前推荐的参数值和参数值的范围仍是有帮助的：

1.为了在人体组织和/或体液中传播，传送到人体内的外科非侵入的声学频率应至少接近于以及在低兆赫范围内(例如，250kHz及以上)，该频率是按在骨折位置中形成驻波而计算的假设最小骨折空间。至少为0.04mm，载波频率应至少为10Mhz。

2.应对公知的生骨值选择至少用于骨折康复中裂缝闭合的第一阶段的低频信号。目前，推荐选择脉冲调制的载波，其中脉冲重复频率在5Hz到10KHz范围内，最好是大约一千赫；占空度在百分之5到百分之90范围内。

3.在骨折位置所需的声学强度小于100毫瓦/cm²，在换能器处所推荐的声学强度在5mW/cm²到75mW/cm²范围内，最好是大约30mW/cm²。

4.载波的频率应可以调节选择，在调节界限之间采取扫频措施；例如，所选中的目前适用的换能器应至少具有一个到两个倍频响应范围。

5.脉冲调制的频率应可以调节选择，为在调节界限之间采取扫频措施。

6.换能器的结构应包括一个或多个元件，其中这些元件的轴可以相互形成随意关系，并以预定同步和可重复的时间变化方式启动多个元件。

虽然不能完全理解目前所揭示的在通过超声波刺激加速治疗骨折所涉及的机理，但我们相信：

1.人体组织和/或体液中的驻波状态将刺激骨折位置中骨膜所暴露的神经末梢。

2.把表示骨折位置特征的“空间”理解为有或没有体液，有或没有组织碎片。

3.这里所述的多换能器结构可用来控制包含骨折合成物的区域中声学能量的空间、时间和频率分布。

4.至少有五个表示本发明的独立特征，即：

(a)载波频率的标称值足以在表示骨折状态的空间中建立驻波状态，以及刺激骨膜所暴露的神经末梢。

(b)把骨折空间内的驻波状态解调成为脉冲重复频率的切变波。

(c)骨折位置处的声学强度超出生物阈值，以驱动生物调整的反馈机理。

(d)脉冲重复周期小于主要调整治疗机理的张弛时间。

(e)多元阵列结构、脉冲调制和载波频率控制以及时间控制使声学能量的空间频率和时间分布与特殊骨折的复杂结构相匹配，从而优化治疗过程。

骨折位置处的声学强度被AIUM-NEMA 1981标准定义为空间平均时间平均(SATA)强度。

Claims

1.一种在外科上非侵入地使用低频声学能量以加速骨折康复的方法，其特征在于骨折至少局部表现为骨折相对表面部分之间的空间；所述方法包括非侵入且经皮地把超高频声学载波频率能量以某一波长传送到至少靠近骨折一部分的人体组织和/或体液的步骤，该波长使得所述空间至少为四分之一波长，从而在所述空间中建立振动的驻波状态。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于包括以具有生骨值的低频信号调制所述超高频的附加步骤，从而利用驻波状态对所述低频信号进行本地解调，于是在所述空间两侧对骨骼组织建立具有生骨值的治疗状态。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于调制具有反映骨骼中生骨温度上升的占空度和脉冲幅度。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于预定的温度上升为至少0.01℃。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于所使用的温度大于2℃。

6.一种在外科上非侵入地使用低频声学能量以加速骨折康复的方法，其特征在于所述方法包括以下步骤：

(a)选择把超高频能量直接加到皮肤的电声换能器；

(b)把换能器放置并保持在声学经皮地耦合到靠近骨折位置的人体组织和/或体液的区域；

(c)用一低频调制的超高频载波激励换能器，其中载波频率在高达10MHz的范围内，调制频率在5Hz到10kHz的范围内；从而用于骨折骨头邻近部分之间的空间，其中该空间至少是载波频率的四分之一波长，将在骨折范围内建立驻波状态，在骨折处以及其中导致具有公知生骨值的解调低频声学切变波信号；以及

(d)以使声学能量耦合到人体组织和/或体液的强度保持换能器的激励，从而该强度在骨折位置小于100毫瓦/cm²，在每天的预定时间周期中保持此激励。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于所述预定周期为每天至少五分钟。

8.如权利要求6所述的方法，其特征在于所述预定周期小于每天四小时。

9.如权利要求6所述的方法，其特征在于至少每天进行一次周期为大约20分钟的步骤(d)。

10.如权利要求6所述的方法，其特征在于至少每天进行两次周期为大约20分钟的步骤(d)。

11.如权利要求6所述的方法，其特征在于所述调制频率在所述调制频率范围内的界限之间变化。

12.如权利要求11所述的方法，其特征在于所述调制频率的变化是一个连续变化。

13.如权利要求12所述的方法，其特征在于所述调制变化是一个循环性变化，其中每个变化循环的周期大约一分钟。

14.如权利要求12所述的方法，其特征在于所述调制变化是一个循环性的变化，周期至少一分钟。

15.如权利要求6所述的方法，其特征在于放置和保持步骤(b)包括相对于声学经皮地耦合有角度地变换换能器的方向，此角度变换是一个每秒至少二分之一度的循环性变换。

16.如权利要求15所述的方法，其特征在于所述循环性的变换在预定界限之间且循环周期大约一分钟。

17.如权利要求6所述的方法，其特征在于调制步骤(c)是占空度在百分之5到百分之90范围内的脉冲调制。

18.如权利要求6所述的方法，其特征在于提供步骤(a)通过选中的在骨折的一侧经皮地耦合到人体组织和/或体液的第一换能器，也通过选中的在骨折的另一侧经皮地耦合到人体组织和/或体液的第二换能器。

19.如权利要求18所述的方法，其特征在于所述发送中的每一个都通过具有时间交错关系的相同脉冲调制。

20.如权利要求6所述的方法，其特征在于提供步骤(a)通过选中的在骨折的一个侧向经皮地耦合到人体组织和/或体液的第一换能器，其中所述第一换能器是相互成间隔关系并指向骨折位置的多个类似耦合的换能器中的一个。

21.如权利要求20所述的方法，其特征在于所述多个换能器以平行于骨折骨轴的纵向间隔关系排列。

22.如权利要求21所述的方法，其特征在于所述多个换能器中的各个换能器依据步骤(c)被依次激励。

23.如权利要求20所述的方法，其特征在于所述多个换能器以绕骨折位置呈圆周间隔关系排列。

24.如权利要求23所述的方法，其特征在于所述多个换能器中的各个换能器依据步骤(c)被依次激励。

25.一种使用低频声音来加速骨折康复的设备，其特征在于所述设备包括具有集中在定向传播纵轴上的前表面的电声换能器，所述换能器适用于非侵入地把外部耦合应用指向皮肤并在皮下耦合到靠近骨折位置的人体组织和/或体液，其中骨折具有由骨折分隔的相对的壁，所述设备还包括以满足以下标准的电输出信号激励所述换能器的发生器装置：

(i)超高频载波频率在20kHz到10MHz范围内，在前表面区域中如此提高所述载波频率，从而对于人体组织和/或体液中的声学传播建立(a)集中在以及主要位于所述轴纵向中的相当窄的主定向响应波瓣，以及(b)在所述波瓣周围和外部的体积相当宽的范围内建立丰富的主切变波；(ii)所述载波频率的低频骨骼治疗调制范围在5Hz到10kHz；以及

(iii)在骨折位置处声学强度小于100毫瓦/cm²；

从而(a)通过所述定向响应波瓣把调制的载波声学能量定向传送到至少一部分骨折位置，以及(b)把骨折所间隔的壁用作波导，以在至少一部分骨折内建立载波频率的驻波状态，从而随着骨折处范围内低频骨骼治疗声学信号的辅切变波的形成，此驻波状态可对驻波动作位置调制的载波提供本地解调，以及(c)在骨折外部的人体组织和/或体液区域中充满主切变波。

26.如权利要求25所述的设备，其特征在于所述低频调制是一脉冲调制。

27.如权利要求26所述的设备，其特征在于所述脉冲调制的占空度范围为百分之5到百分之90。

28.如权利要求25所述的设备，其特征在于合成器处的声学强度在5mW/cm²到75mW/cm²毫瓦内。

29.如权利要求28所述的设备，其特征在于合成器处的声学强度大约为30mW/cm²。

30.如权利要求25所述的设备，其特征在于所述载波的频率为至少一兆赫。

31.如权利要求25所述的设备，其特征在于在所述5Hz到10kHz范围内预定上下限频率之间周期性地扫描所述载波的调制频率。

32.如权利要求25所述的设备，其特征在于在所述范围内预定上下限频率之间扫描所述载波的频率。

33.如权利要求32所述的设备，其特征在于所述范围在2.5MHz和10MHz之间。

34.如权利要求25所述的设备，其特征在于所述换能器是多个换能器中的一个，所有这些换能器都可修改成类似的，但它们分开地直接耦合到人体组织和/或体液，它们各自的传播纵轴指向骨折位置的一个或多个部分。

35.如权利要求25所述的设备，其特征在于所述换能器的安装结构适用于安装到病人身体的病痛部分。

36.如权利要求35所述的设备，其特征在于所述安装结构包括可相对于人体部分移动调节换能器位置的装置。

37.如权利要求36所述的设备，其特征在于所述安装结构包括选择性地安装多个相同的换能器的装置，这些换能器是类似的，但它们分开地直接耦合到人体组织和/或体液，它们各自的传播纵轴指向骨折位置的一个或多个部分。

38.如权利要求34所述的设备，其特征在于所述发生器装置具有连到所述换能器中至少两个换能器的分离输出，其中所述低频调制是一脉冲调制，把脉冲调制传送到所述换能器中一个换能器在时间上与把脉冲调制传送到所述换能器中第二个换能器是交替进行的。

39.如权利要求34所述的设备，其特征在于所述发生器装置具有连到多个所述换能器的分离输出，其中所述低频调制是一脉冲调制，把脉冲调制传送到每个换能器在时间上与把脉冲调制传送到所述多个换能器中其它换能器是交替进行的。

40.如权利要求25所述的设备，其特征在于所述电声换能器是换能器装置的一个元件，所述装置还包括对所述换能器的输出进行模式转换的装置。

41.如权利要求40所述的设备，其特征在于所述换能器装置包括把所述模式转换装置选择性地应用于所述换能器输出的装置。

42.如权利要求25所述的设备，其特征在于所述换能器包括具有所述前表面区域的第一换能器元件，所述换能器还包括具有前表面区域的第二换能器元件，从而在所述第二换能器元件被激励时提供含丰富主切变波的增强传播。

43.如权利要求42所述的设备，其特征在于所述第一换能器元件的前表面是圆形，所述第二换能器元件的前表面为包围所述第一换能器元件的至少一个环。

44.如权利要求42所述的设备，其特征在于所述第二换能器元件包括靠近所述第一换能器元件的一个或多个隔开的前表面区域。

45.如权利要求42所述的设备，其特征在于所述第二换能器元件的前表面包括两个或多个隔开的前表面区域，这些区域靠近所述第一换能器元件并对称地位于所述第一换能器元件侧向相对两侧。