在隨本申請?zhí)峤坏纳暾堎Y料頁中標識出國外或國內(nèi)優(yōu)先權(quán)要求的任何以及所有申請都在37 CFR 1.57下特此以引用方式并入。

背景技術(shù)：

脊柱側(cè)凸是通常在胸部或胸腰部區(qū)中針對脊骨的側(cè)向(橫向)彎曲的一般術(shù)語。脊柱側(cè)凸通常分為不同的治療群組：青少年特發(fā)性脊柱側(cè)凸，早期發(fā)作脊柱側(cè)凸，以及成人脊柱側(cè)凸。

青少年特發(fā)性脊柱側(cè)凸(AIS)通常影響10歲與16歲之間的孩子，且在身體正在發(fā)育時發(fā)生的生長突增期間變得最嚴重。在10歲與16歲之間的孩子有百分之一到百分之二有某種程度的脊柱側(cè)凸。在每1000個孩子中有兩個到五個的發(fā)育彎曲，所述彎曲嚴重到需要治療。通常通過Cobb角來描述脊柱側(cè)凸的程度，所述Cobb角通常是根據(jù)x射線圖像通過取得彎曲部分的頂點上方和下方的最傾斜椎骨并且測量垂直于頂部椎骨的頂部和底部椎骨的底部而繪制的相交線之間的角度來確定的。術(shù)語“特發(fā)性”指代此曲率的確切起因是未知的事實。一些人已經(jīng)推測當脊骨的黃韌帶過緊并妨礙脊骨的對稱生長時在快速生長階段期間發(fā)生脊柱側(cè)凸。舉例來說，在脊骨的前部部分比后部部分伸長更快時，胸脊骨開始變直，直到其橫向彎曲，常帶有伴隨的旋轉(zhuǎn)。在較嚴重的情況下，此旋轉(zhuǎn)實際上產(chǎn)生顯著的變形，其中一個肩部低于另一肩部。當前，許多學區(qū)例如在所有五年級學生中執(zhí)行脊骨的外部視覺評估。對于標識出“S”形或“C”形而不是“I”形的那些學生，給予讓醫(yī)生進行脊骨檢查的建議，且通常隨后進行周期性脊骨x射線。

通常，Cobb角為20°或更小的患者無需治療，但常常以后續(xù)的x射線進行周期性監(jiān)視。Cobb角為40°或更大的患者通常推薦進行融合手術(shù)。應(yīng)注意，許多患者出于眾多原因而不接受此脊骨評估。許多學區(qū)不執(zhí)行此評估，且許多孩子并不常規(guī)地看醫(yī)生。因此，所述彎曲常?？焖偾覈乐氐匕l(fā)展。有大量人群的成人有未治療的脊柱側(cè)凸，在極端情況下具有高達或大于90°的Cobb角。但許多這些成人并未經(jīng)歷與此變形相關(guān)聯(lián)的疼痛，并過著相對正常的生活，但經(jīng)常移動和運動受到限制。在AIS中，低于10°的彎曲的女性與男性的比率為約一比一。然而，在高于30°的角度時，女性超過男性，達到高達八比一?？梢詫IS患者或?qū)Τ扇思怪鶄?cè)凸患者執(zhí)行融合手術(shù)。在典型的后部融合手術(shù)中，沿著背部的長度向下做出刀口，且沿著脊骨的彎曲部分放置鈦或不銹鋼拉直桿。這些桿通常以允許脊骨拉直的方式例如借助鉤或骨螺釘(例如，錐弓根螺釘)緊固到椎骨主體。通常，移除椎間盤并且放置骨移植材料以產(chǎn)生融合。如果這是自體同源材料，那么經(jīng)由單獨的刀口從患者的臀部采集骨移植材料。

替代地，可以在前部執(zhí)行融合手術(shù)。做出橫向和前部刀口以用于接入。通常，使一個肺放氣以便允許接達脊骨。在前部程序的較低侵入性型式而不是單個長刀口中，在患者的一側(cè)上的肋間空間(肋骨之間)做出大約五個刀口，每一刀口為約三到四厘米長。在此最小侵入性手術(shù)的一種型式中，放置系栓和骨螺釘并且緊固到彎曲的前部凸部分上的椎骨。執(zhí)行一些臨床試驗，其使用長釘來代替系栓/螺釘組合。此手術(shù)與后部方法相比的一個優(yōu)點在于來自刀口的疤痕不太明顯，但它們?nèi)晕挥诮?jīng)常可見的區(qū)域中(例如當穿上游泳衣時)。長釘在臨床試驗中存在難題，因為它們在達到臨界應(yīng)力水平時趨于從骨中拉出。

在一些情況下，在手術(shù)之后，患者將在融合過程發(fā)生時穿戴保護性支具達幾個月。一旦患者達到脊骨成熟，便難以在后續(xù)手術(shù)中移除桿和相關(guān)聯(lián)的五金件，因為椎骨的融合通常并入了桿本身。標準實踐是終身保留植入物。關(guān)于這兩種手術(shù)方法中的任一種，在融合之后，患者的脊骨是筆直的，但取決于多少椎骨已融合，在彎曲和扭轉(zhuǎn)方面的脊骨靈活性程度上經(jīng)常存在限制。隨著融合患者恢復(fù)，融合的區(qū)段會對鄰近的非融合椎骨賦予大的應(yīng)力，且這些區(qū)域中經(jīng)常會發(fā)生其它問題，包含疼痛，有時候必須進行進一步手術(shù)。這往往是在年齡較大的患者容易出問題的脊骨的腰部部分中。許多醫(yī)生現(xiàn)在關(guān)注于用于脊柱側(cè)凸的無融合手術(shù)，這可能能夠消除融合的一些缺陷。

脊骨尤其為動態(tài)的一個患者群組是稱為早期發(fā)作脊柱側(cè)凸(EOS)的子組，其通常在五歲之前的孩子中發(fā)生，且更經(jīng)常在男孩而非女孩中發(fā)生。雖然這是在10,000個孩子中僅約一個或兩個中發(fā)生的相對不常見情況，但其可能是嚴重的，影響內(nèi)部器官的正常發(fā)育。由于這些孩子的脊骨在治療之后仍將較大量地生長的事實，已經(jīng)開發(fā)稱為生長桿的非融合牽引裝置以及稱為VEPTR——垂直可擴張假體鈦肋骨(“鈦肋骨”)的裝置。這些裝置通常大約每六個月進行調(diào)整，以匹配于孩子的生長，直到孩子至少八歲大，有時候直到他們15歲大。每一次調(diào)整都需要手術(shù)刀口來接達裝置的可調(diào)整部分。因為患者可以在小到六個月大的年齡接受所述裝置，所以這種治療可能需要大量的手術(shù)，從而增加這些患者感染的可能性。

Cobb角在20°與40°之間的AIS患者的治療方法是有爭議的。許多醫(yī)生指定支具(例如，Boston支具)，患者必須將支具穿戴于他們的身體上和衣服下每天18到23小時，直到他們變?yōu)楣趋郎铣墒欤缰钡?6歲。因為這些患者全部通過他們的社交需求青春期，所以被迫做出以下選擇可能是嚴重的問題：1)穿戴覆蓋上部身體的大部分的有些笨重的支具；2)進行可能留下大傷疤并且還限制運動的融合手術(shù)；3)或不做任何事并且冒著變?yōu)閾p傷外貌和/或殘疾的風險。通常已知患者例如在學校之外在灌木叢中隱藏他們的支具(以便避免任何相關(guān)的尷尬)?；颊邔χЬ叩捻槕?yīng)性已經(jīng)成問題而使得已經(jīng)設(shè)計出特殊的支具來感測患者的身體，并且監(jiān)視每天穿戴支具的時間量。即使如此，也已知有些患者將物體放到此類型的未穿戴的支具中以便騙過傳感器。除了不一致的患者順應(yīng)性，許多醫(yī)生相信甚至當恰當?shù)厥褂脮r支具也沒有有效治療脊柱側(cè)凸。這些醫(yī)生可能同意支撐方法可能減慢或甚至臨時停止彎曲(Cobb角)發(fā)展，但他們已經(jīng)注意到只要治療周期結(jié)束且不再穿戴支具，脊柱側(cè)凸就快速發(fā)展到比在治療開始時更嚴重的Cobb角。一些醫(yī)生相信支具是低效的，因為它們僅對軀干的一部分而不是整個脊骨起作用。稱為BrAIST(青少年特發(fā)性脊柱側(cè)凸試驗中的支撐)的預(yù)期的隨機化500患者臨床試驗當前在登記患者。將使用支具來治療50％的患者，且將簡單地監(jiān)視50％的患者。將連續(xù)地測量Cobb角數(shù)據(jù)直到骨骼成熟，或直到達到50°的Cobb角。達到50°的Cobb角的患者將很可能經(jīng)受矯正手術(shù)。許多醫(yī)生相信BrAIST試驗將證實支具是低效的。如果情況是這樣，那么關(guān)于如何治療Cobb角在20°與40°之間的AIS患者的不確定性將僅僅變得更突出。應(yīng)注意，“20°到40°”患者群體多達“40°和更大”患者群體的十倍。

已經(jīng)成功使用牽引骨生成來加長身體的長骨，也稱為牽引骨痂延長術(shù)和牽張成骨術(shù)。通常，骨如果尚未破裂則借助于骨皮質(zhì)切開術(shù)有意地使其破裂，且將骨的兩段逐漸牽引分開，從而允許新的骨在間隙中形成。如果牽引速率過高，那么存在不聯(lián)合的風險，如果速率過低，那么存在在牽引完成之前所述兩段將彼此完全融合的風險。當使用此過程實現(xiàn)骨的所需長度時，允許骨愈合。牽引骨生成應(yīng)用主要集中于股骨或脛骨的生長，但骨生成也可以主要應(yīng)用于股骨或脛骨的生長，而且也可以包含肱骨、顎骨(小頜)或其它骨。使骨加長或生長的原因是多方面的，且包含但不限于：后期骨肉瘤骨癌；矮身材或矮小/軟骨發(fā)育不全的整容加長(腿股骨和/或脛骨)；加長一個肢體以匹配另一肢體(先天、后期損傷、后期骨骼病癥、假體膝關(guān)節(jié))；以及非聯(lián)合。

使用外部固定件的牽引骨生成已經(jīng)進行許多年，但外部固定件對于患者可能是笨重的。外部固定件也可能使患者疼痛，且患者經(jīng)受針道感染、關(guān)節(jié)僵硬、食欲不振、沮喪、軟骨受損和其它副作用的風險。使外部固定件處于適當位置也延遲了康復(fù)的開始。

響應(yīng)于外部固定件牽引的缺點，已經(jīng)在手術(shù)中植入髓內(nèi)牽引釘，其完全包含于骨內(nèi)。一些經(jīng)由患者肢體的重復(fù)旋轉(zhuǎn)而自動拉長，這有時候會使患者疼痛并且經(jīng)常會以不受控的型式進行。這因此使得難以遵守避免非聯(lián)合(如果過快)或早期愈合(如果過慢)的嚴格的每日或每周拉長方案。下肢牽引可以是每天約一毫米。已經(jīng)開發(fā)出其它髓內(nèi)釘，其具有通過天線來遙控的植入的電機。這些裝置被設(shè)計為以受控方式拉長，但由于其復(fù)雜性而可能無法制造為人們負擔得起的商品。其它方面已經(jīng)提出含有植入的磁體的髓內(nèi)牽引器，所述磁體允許通過外部定子以電磁方式驅(qū)動牽引。由于外部定子的復(fù)雜性和大小，此技術(shù)尚未精簡為可以帶回家而允許患者進行每日拉長的簡單的有成本效率的裝置。非侵入式(磁性)可調(diào)整可植入牽引裝置已經(jīng)得到開發(fā)且在脊柱側(cè)凸患者和肢體拉長患者中都得到臨床使用。

膝骨關(guān)節(jié)炎是膝關(guān)節(jié)的退化性疾病，其影響大量的患者，尤其是40歲以上的患者。此疾病的流行已經(jīng)在近幾十年來顯著增加，部分地但不是完全地歸因于人群的年齡上升以及肥胖癥的增加。所述增加也可能部分是由于人群中的活動較多的人的數(shù)目增加。膝骨關(guān)節(jié)炎主要是由于膝蓋上的長期應(yīng)力造成，所述應(yīng)力使覆蓋膝關(guān)節(jié)中的骨的關(guān)節(jié)連接表面的軟骨退化。在特定的損傷事件之后問題經(jīng)常變得更嚴重，但這也可能是遺傳過程。癥狀可能包含疼痛、僵硬、減少的運動范圍、腫脹、變形、肌無力以及若干其它癥狀。骨關(guān)節(jié)炎可以包含膝蓋的三個室中的一個或多個：脛股關(guān)節(jié)的內(nèi)側(cè)室，脛股關(guān)節(jié)的外側(cè)室，以及髕股關(guān)節(jié)。在若干情況下，執(zhí)行膝蓋的部分或全部置換以便以用于膝蓋的新的重量支承表面來置換退化/疾病的部分。這些植入物通常是由植入物級塑料、金屬或陶瓷制成。置換手術(shù)可能涉及顯著的手術(shù)后疼痛，且需要實質(zhì)的物理治療。恢復(fù)周期可能持續(xù)數(shù)周或數(shù)月。此手術(shù)的若干潛在并發(fā)癥存在，包含深靜脈血栓形成、運動喪失、感染和骨折。在恢復(fù)之后，已經(jīng)接受單室或全膝置換的手術(shù)患者必須顯著減少他們的活動，從其生活中完全去除了跑步和高能量運動。

出于這些原因，外科醫(yī)生可能嘗試早期干預(yù)以便延遲或者甚至排除膝置換手術(shù)?？梢詫晒腔蛎劰菆?zhí)行截骨手術(shù)以改變股骨與脛骨之間的角度，從而調(diào)整膝關(guān)節(jié)的不同部分上的應(yīng)力。在閉合式楔和閉合楔截骨術(shù)中，移除骨的成角度楔且使剩余表面融合在一起以產(chǎn)生新的改善的骨角度。在開放楔截骨術(shù)中，在骨中做出切口，且使切口的邊緣開放，從而產(chǎn)生新的角度。經(jīng)常使用骨移植物來填入新開放的楔形空間，且經(jīng)常用骨螺釘將一塊板附接到骨。在這些類型的截骨術(shù)中的任一者期間獲得正確的角度幾乎總是困難的，且即使結(jié)果接近于所希望的結(jié)果，也會存在矯正角度的后續(xù)損失。此技術(shù)經(jīng)歷的其它并發(fā)癥可能包含非聯(lián)合和材料失效。

除了經(jīng)配置以得到非侵入式調(diào)整的許多不同類型的可植入牽引裝置之外，也已經(jīng)設(shè)想可植入的非侵入式可調(diào)整非牽引裝置，例如用于胃腸道病癥的可調(diào)整限制裝置，所述胃腸道病癥例如為GERD、肥胖癥或括約肌松弛(例如大便失禁中)或者例如尿失禁中的括約肌松弛等其它病癥。這些裝置也可能并入有磁體以實現(xiàn)非侵入式調(diào)整。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

在一些實施例中，一種用于調(diào)整醫(yī)療植入物的遙控裝置包含驅(qū)動器、至少一個傳感器以及輸出。所述驅(qū)動器經(jīng)配置以發(fā)射無線驅(qū)動信號以調(diào)整植入的醫(yī)療植入物。所述醫(yī)療植入物的調(diào)整包含以所述醫(yī)療植入物產(chǎn)生力以及改變所述醫(yī)療植入物的尺寸中的一者或多者。所述至少一個傳感器經(jīng)配置以感測所述植入物對所述驅(qū)動信號的響應(yīng)。所述輸出經(jīng)配置以響應(yīng)于所述驅(qū)動信號而報告由所述醫(yī)療植入物產(chǎn)生的力以及所述醫(yī)療植入物的尺寸改變中的一者或多者。在一些實施例中，所述輸出是視覺輸出(例如，顯示器)、音頻輸出(例如，揚聲器、警報)、USB輸出、藍牙輸出、固態(tài)存儲器輸出(例如，任何可移除式或可讀固態(tài)存儲器)等。

在一些實施例中，一種醫(yī)療植入物，用于身體內(nèi)的尺寸的無線調(diào)整，其包含：第一部分，其經(jīng)配置以用于耦合到所述身體中的第一位置；第二部分，其經(jīng)配置以用于耦合到所述身體中的第二位置；以及磁性驅(qū)動件，其經(jīng)配置以調(diào)整所述第一部分與所述第二部分之間的相對距離。所述磁性驅(qū)動件包含至少一個受驅(qū)動磁體且經(jīng)配置以響應(yīng)于由所述身體之外的可旋轉(zhuǎn)驅(qū)動器磁體強加的磁場而圍繞軸線回轉(zhuǎn)。所述植入物經(jīng)配置以發(fā)射指示所述受驅(qū)動磁體對所述驅(qū)動器磁體的移動的響應(yīng)性的信號，其中所述響應(yīng)性的改變指示由所述身體施加于第一和第二連接器的力的改變。

附圖說明

圖1說明外部調(diào)整裝置的一個實施例。

圖2說明圖1的外部調(diào)整裝置的顯示器和控制面板的詳細視圖。

圖3說明圖1的外部調(diào)整裝置的下部或底側(cè)表面。

圖4說明沿著圖3的線4-4取得的圖3的外部調(diào)整裝置的截面圖。

圖5說明沿著圖3的線5-5取得的圖3的外部調(diào)整裝置的截面圖。

圖6說明外部調(diào)整裝置的一個實施例的磁體相對于牽引裝置的磁體的定向。

圖7說明外部調(diào)整裝置的一個實施例的電路板上的各種傳感器。

圖8說明外部調(diào)整裝置的一個實施例的電路板上的各種霍爾效應(yīng)傳感器。

圖9A說明外部調(diào)整裝置的一個實施例的霍爾效應(yīng)傳感器相對于磁體的特定配置。

圖9B說明圖9A的霍爾效應(yīng)傳感器的輸出電壓。

圖9C說明圖9A的霍爾效應(yīng)傳感器，其中磁體處于非同步條件。

圖9D說明圖9C的霍爾效應(yīng)傳感器的輸出電壓。

圖10A說明涉及一個實施例的磁體的霍爾效應(yīng)傳感器的配置。

圖10B說明圖10A的霍爾效應(yīng)傳感器的輸出電壓。

圖11說明外部調(diào)整裝置的一個實施例的外部磁體和內(nèi)部永久磁體的磁通量密度繪圖。

圖12A說明在外部調(diào)整裝置的定位期間外部調(diào)整裝置的一個實施例的外部磁體和內(nèi)部永久磁體的截面圖。

圖12B說明在外部調(diào)整裝置的定位期間外部調(diào)整裝置的一個實施例的外部磁體和內(nèi)部永久磁體的側(cè)視圖。

圖12C說明在外部調(diào)整裝置的定位期間外部調(diào)整裝置的一個實施例的外部磁體和內(nèi)部永久磁體的俯視圖。

圖13A說明外部調(diào)整裝置的一個實施例的外部磁體與內(nèi)部永久磁體之間的零扭矩條件。

圖13B說明外部調(diào)整裝置的一個實施例的外部磁體與內(nèi)部永久磁體之間的磁性耦合。

圖13C說明隨著外部調(diào)整裝置的一個實施例的外部磁體與內(nèi)部永久磁體之間的耦合扭矩增加的持續(xù)旋轉(zhuǎn)。

圖13D說明外部調(diào)整裝置的一個實施例的外部磁體與內(nèi)部永久磁體之間的滑移。

圖14是具有磁性傳感器陣列的外部調(diào)整裝置的一個實施例的內(nèi)部視圖。

圖15是含有磁性傳感器的電路板。

圖16是具有磁性傳感器陣列的外部調(diào)整裝置的一個實施例的正視圖。

圖17是磁性傳感器相對于外部調(diào)整裝置的一個實施例的外部磁體和內(nèi)部永久磁體的布置的正視圖。

圖18是沿著線18取得的圖17的磁性傳感器的布置的截面圖。

圖19是用于調(diào)整可調(diào)整植入物的系統(tǒng)的外部調(diào)整裝置的一個實施例的圖。

圖20是用于調(diào)整可調(diào)整植入物的系統(tǒng)的外部調(diào)整裝置的一個實施例的邏輯序列的圖。

圖21是用于調(diào)整可調(diào)整植入物的系統(tǒng)的外部調(diào)整裝置的一個實施例的用戶接口。

圖22是在一系列間隙距離上的電壓的曲線圖。

圖23是在一系列間隙距離上的最大可能牽引力的曲線圖。

圖24是用于若干電壓差分的實際力的曲線圖。

圖25是磁性傳感器對的差分電壓的曲線圖。

圖26說明用于調(diào)整脊骨的長度或脊骨上的力的可調(diào)整植入物的實施例。

圖27是用于調(diào)整骨的區(qū)段之間的距離或力的可調(diào)整植入物的實施例。

圖28是用于調(diào)整骨的區(qū)段之間的旋轉(zhuǎn)角度或扭矩的可調(diào)整植入物的實施例。

圖29是用于調(diào)整骨的區(qū)段之間的角度或力的可調(diào)整植入物的實施例。

圖30是用于調(diào)整骨的區(qū)段之間的角度或力的可調(diào)整植入物的實施例。

圖31是用于調(diào)整身體組織上的位置或力(張力)的可調(diào)整植入物的實施例。

圖32是用于調(diào)整身體的管道上的限制的可調(diào)整植入物的實施例。

圖33是磁性傳感器相對于外部調(diào)整裝置的一個實施例的一個或多個外部電磁體和內(nèi)部永久磁體的布置的正視圖。

圖34是磁性傳感器陣列相對于外部調(diào)整裝置的一個實施例的外部磁體和內(nèi)部永久磁體的部分截面圖。

具體實施方式

圖1到3說明經(jīng)配置以用于調(diào)整可調(diào)整植入物的外部調(diào)整裝置700，所述可調(diào)整植入物例如力施加裝置，更具體來說由(但不限于)牽引裝置1000表示。牽引裝置1000可以包含任何數(shù)目的牽引或大體上可調(diào)整的力施加裝置，例如以下各者中描述的那些裝置：第7,862,502、7,955,357、8,197,490、8,449,543和8,852,187號美國專利，其公開內(nèi)容特此以全文引用的方式并入，和/或美國專利申請序列號12/121,355、12/411,107、12/250,442、12/761,141、13/198,571、13/655,246、14/065,342、13/791,430、14/355,202、14/447,391和14/511,084，其公開內(nèi)容特此以全文引用的方式并入。牽引裝置1000大體上包含旋轉(zhuǎn)安裝的內(nèi)部永久磁體1010，其響應(yīng)于由外部調(diào)整裝置700施加的磁場而旋轉(zhuǎn)。磁體1010在一個方向上的旋轉(zhuǎn)造成裝置1000的牽引，而磁體1010在相反方向上的旋轉(zhuǎn)造成裝置1000的縮回。裝置1000的縮回可以產(chǎn)生壓縮力，而裝置1000的牽引可以產(chǎn)生拉伸力。外部調(diào)整裝置700可以由可再充電電池或由電源線711供電。外部調(diào)整裝置700包含第一手柄702和第二手柄704。第二手柄704是環(huán)形的，且可用以攜帶外部調(diào)整裝置700和/或在使用期間使外部調(diào)整裝置700穩(wěn)定。第一手柄702從外部調(diào)整裝置700的第一末端線性延伸，而第二手柄704位于外部調(diào)整裝置700的第二末端處且大體上離軸延伸或相對于第一手柄702成角度。在一個實施例中，第二手柄704可以相對于第一手柄702大體上垂直定向，但其它布置是可能的。

第一手柄702含有電機705，所述電機經(jīng)由傳動裝置、帶或類似物而驅(qū)動第一外部磁體706和第二外部磁體708(圖3中最佳所見)。在第一手柄702上的是包括身體輪廓806的任選的定向圖像804，以及示出在患者身體上放置外部調(diào)整裝置700的正確方向的任選的定向箭頭808，使得在正確方向上操作牽引裝置。在保持第一手柄702的同時，操作者用他的拇指按壓牽引按鈕722，所述按鈕具有牽引符號717且是第一顏色(例如，綠色)。這牽引了牽引裝置1000。如果牽引裝置1000被過度牽引且希望其縮回或減少裝置1000的牽引，那么操作者用他的拇指按壓縮回按鈕724，所述按鈕具有縮回符號719。

牽引使磁體706、708在一個方向上轉(zhuǎn)動，而縮回使磁體706、708在相反方向上轉(zhuǎn)動。磁體706、708具有在窗811中可見的條紋809。這允許容易識別磁體706、708是靜止的還是轉(zhuǎn)動的，和它們轉(zhuǎn)動的方向，以及允許裝置的操作者的快速故障排除。操作者可以確定患者身上植入牽引裝置1000的磁體的點，且接著通過標記患者皮膚的對應(yīng)部分并且接著通過外部調(diào)整裝置700的對準窗716查看此點而相對于牽引裝置1000將外部調(diào)整裝置700放置在正確位置。

圖2說明包含若干按鈕814、816、818、820和顯示器715的控制面板812。按鈕814、816、818、820是軟鍵，且能夠經(jīng)編程以用于大量不同功能。在一些實施例中，按鈕814、816、818、820具有在顯示器中出現(xiàn)的對應(yīng)圖例。為了設(shè)定將對牽引裝置1000執(zhí)行的牽引的長度，使用增加按鈕814和/或減小按鈕816調(diào)整目標牽引長度830。具有綠色正號圖形的圖例822對應(yīng)于增加按鈕814，且具有紅色負號圖形的圖例824對應(yīng)于減小按鈕816。應(yīng)理解，本文提到用于特定特征的具體顏色應(yīng)當視為說明性的。除了本文具體敘述的那些顏色之外的顏色可以與本文描述的發(fā)明性概念結(jié)合使用。每當按下增加按鈕814時，其造成目標牽引長度830增加0.1mm。以相同方式，每當按下減小按鈕816時，其造成目標牽引長度830減小0.1mm。也可以使用除了0.1mm之外的減量/增量。當所需的目標牽引長度830顯示且外部調(diào)整裝置700放置于患者上時，操作者按住牽引按鈕722，且外部牽引裝置700使磁體706、708轉(zhuǎn)動直到實現(xiàn)目標牽引長度830(在此點外部調(diào)整裝置700停止)。在牽引過程期間，顯示實際牽引長度832，以0.0mm開始且增加/減小直到實現(xiàn)目標牽引長度830。在實際牽引長度832增加/減小時，顯示牽引進展圖形834。例如淺色框833，其從左到右以深色填充。在圖2中，目標牽引長度830是3.5mm，已發(fā)生2.1mm的牽引，且顯示牽引進展圖形834的框833的60％?？梢园磯簩?yīng)于復(fù)位圖形826的復(fù)位按鈕818以將數(shù)字中的一個或兩個復(fù)位回到零?？梢灾概深~外按鈕820用于其它功能(例如，幫助、數(shù)據(jù)等)。此按鈕可以具有其自身的對應(yīng)圖形828(圖2中示出為“？”)。替代地，可以使用觸摸屏，例如電容式或電阻式觸摸鍵。在此實施例中，圖形/圖例822、824、826、828也可以是觸摸鍵，從而置換或增強按鈕814、816、818、820。在一個特定實施例中，在822、824、826、828處的觸摸鍵分別執(zhí)行按鈕814、816、818、820的功能，且消除了按鈕814、816、818、820。在一些實施例中，可以使用除了顯示器之外的輸出，包含例如音頻輸出、USB輸出、藍牙輸出，或可以向用戶有效地報告從外部調(diào)整裝置700的使用得到的數(shù)據(jù)的任何其它數(shù)據(jù)輸出。

可以用若干方式保持手柄702、704。舉例來說，可以手掌向上保持第一手柄702，同時嘗試找到患者身上牽引裝置1000的植入磁體的位置。手指包圍在手柄702周圍且四個手指的指尖或中點稍微向上按壓于手柄702上，從而使其在某種程度上平衡。這允許極為敏感的感覺，其允許牽引裝置1000中的磁體與外部調(diào)整裝置700的磁體706、708之間的磁場更明顯。在牽引期間，可以手掌向下保持第一手柄702，從而允許操作者將裝置700向下穩(wěn)固地推動到患者身上，以使外部調(diào)整裝置700的磁體706、708與牽引裝置1000的磁體1010之間的距離最小，且因此使扭矩耦合最大。如果患者體型較大或過重，那么這是尤其適當?shù)摹ＨQ于操作者的偏好，在磁體感測操作和牽引操作期間可以手掌向上或手掌向下保持第二手柄704。

圖3說明外部調(diào)整裝置700的底側(cè)或下表面。在外部調(diào)整裝置700的底部，接觸表面836可以由軟硬度的材料制成，例如彈性體材料，例如(美國加利福尼亞州托倫斯市的Arkema,Inc.)或聚氨酯。這允許防震以在裝置700掉落時對其進行保護。而且，如果在患者的裸露皮膚上放置所述裝置，那么此性質(zhì)的材料不會像某些其它材料那樣快地從患者帶走熱量；因此，它們“不會被感到像”硬塑料或金屬“那樣冷”。手柄702、704還可以具有覆蓋它們的類似材料，以便用作防滑把手。

圖3還說明兒童友好的圖形837，包含笑臉的選項。替代地，這可以是動物臉，例如泰迪熊、馬或小兔子。一組多個臉可以是可移除的且可互換的，以匹配于各種年輕患者的喜好。另外，裝置的底側(cè)上的臉的位置允許操作者向較年輕的孩子展示所述臉，但保持其對可能不會如此愉快的較年長的孩子隱藏。替代地，可以產(chǎn)生以人、動物或其它角色為特征的布袋木偶或裝飾性覆蓋物，使得裝置可以被它們稀疏地覆蓋，而不會影響裝置的操作，但另外，可以在執(zhí)行牽引程序之后對年輕患者給予所述木偶或覆蓋物。預(yù)期這可以幫助保持年輕的孩子更有興趣返回到未來的程序。

圖4和5是沿著各種中心線取得的圖3中所示的外部調(diào)整裝置700的截面圖，其說明外部調(diào)整裝置700的內(nèi)部組件。圖4是沿著圖3的線4-4取得的外部調(diào)整裝置700的截面圖。圖5是沿著圖3的線5-5取得的外部調(diào)整裝置700的截面圖。外部調(diào)整裝置700包括第一外殼868、第二外殼838以及中心磁體區(qū)段725。第一手柄702和第二手柄704包含把手703(在第一手柄702上示出)。把手703可以由彈性體材料制成且當手握持時可具有軟的感覺。所述材料也可以具有粘的感覺，以便幫助穩(wěn)固握持。經(jīng)由電源線711供應(yīng)電力，所述電源線保持到具有應(yīng)變消除部844的第二外殼838。電線727連接各種電子組件，包含電機840，所述電機分別經(jīng)由齒輪箱842、輸出齒輪848和中心齒輪870使磁體706、708旋轉(zhuǎn)。中心齒輪870使兩個磁體齒輪852旋轉(zhuǎn)，每一磁體706、708上一個(圖5中說明一個此類齒輪852)。輸出齒輪848經(jīng)由耦合件850附接到電機輸出，且電機840和輸出齒輪848均經(jīng)由底座846緊固到第二外殼838。磁體706、708保持于磁體杯862內(nèi)。磁體和齒輪附接到軸承872、874、856、858，所述軸承有助于低摩擦旋轉(zhuǎn)。電機840由電機印刷電路板(PCB)854控制，而顯示器由附接到框架864的顯示器PCB 866控制。

圖6說明在牽引程序期間第一和第二外部磁體706、708以及牽引裝置1000的植入磁體1010的磁極的定向。為了描述，將相對于時鐘上的數(shù)字來描述所述定向。第一外部磁體706與第二外部磁體708同步轉(zhuǎn)動(通過傳動裝置、帶等)，使得當?shù)诙獠看朋w708的南極904指向十二點鐘位置時第一外部磁體706的北極902指向十二點鐘位置。因此，在此定向下，在第二外部磁體708的北極908指向六點鐘位置的同時，第一外部磁體706的南極906指向六點鐘位置。第一外部磁體706和第二外部磁體708兩者如相應(yīng)箭頭914、916說明在第一方向上轉(zhuǎn)動。旋轉(zhuǎn)磁場對植入磁體1010施加扭矩，從而使其如箭頭918說明在第二方向上旋轉(zhuǎn)。圖6中示出了在扭矩遞送期間植入磁體1010的北極1012和南極1014的示范性定向。當?shù)谝煌獠看朋w706和第二外部磁體708在與圖示方向相反的方向上轉(zhuǎn)動時，植入磁體1010將在與圖示方向相反的方向上轉(zhuǎn)動。第一外部磁體706和第二外部磁體708相對于彼此的定向用以優(yōu)化向植入磁體1010的扭矩遞送。在外部調(diào)整裝置700的操作期間，經(jīng)常難以確認兩個外部磁體706、708如所需那樣被同步驅(qū)動。

轉(zhuǎn)到圖7和8，為了確保外部調(diào)整裝置700恰當?shù)毓ぷ鳎姍C印刷電路板854包括一個或多個編碼器系統(tǒng)，例如光斬波器920、922和/或霍爾效應(yīng)傳感器924、926、928、930、932、934、936、938。光斬波器920、922各自包括發(fā)射器和檢測器。徑向條紋環(huán)940可以附接到外部磁體706、708中的一者或兩者，從而允許光斬波器光學地編碼角運動。在徑向條紋環(huán)940與光斬波器920、922之間示意性說明光921、923。

霍爾效應(yīng)傳感器924、926、928、930、932、934、936、938可以獨立地用作非光學編碼器以跟蹤外部磁體706、708中的一者或兩者的旋轉(zhuǎn)。雖然圖7中說明八(8)個此類霍爾效應(yīng)傳感器，但應(yīng)理解，可以采用更少或更多的此類傳感器?；魻栃?yīng)傳感器在允許霍爾效應(yīng)傳感器隨著外部磁體706、708旋轉(zhuǎn)而感測磁場改變的位置處連接到電機印刷電路板854。每一霍爾效應(yīng)傳感器924、926、928、930、932、934、936、938輸出對應(yīng)于磁場強度的增加或減小的電壓。圖9A指示霍爾效應(yīng)傳感器相對于傳感器924、938的一種基本布置。第一霍爾效應(yīng)傳感器924相對于第一外部磁體706位于九點鐘。第二霍爾效應(yīng)傳感器938相對于第二外部磁體708位于三點鐘。在磁體706、708以同步運動旋轉(zhuǎn)時，第一霍爾效應(yīng)傳感器924的第一電壓輸出940和第二霍爾效應(yīng)傳感器938的第二電壓輸出942具有如圖9B中所見的相同圖案，其描繪了外部磁體706、708的完整旋轉(zhuǎn)循環(huán)的電壓的曲線圖。所述曲線圖指示輸出電壓的正弦變化，但削截的峰是由于信號的飽和。即使在設(shè)計中使用的霍爾效應(yīng)傳感器造成此效應(yīng)，也仍存在足夠信號來隨著時間將第一電壓輸出940與第二電壓輸出942進行比較。如果兩個霍爾效應(yīng)傳感器924、938中的任一者在操作或外部調(diào)整裝置700期間不輸出正弦信號，那么這證明對應(yīng)的外部磁體已經(jīng)停止旋轉(zhuǎn)。圖9C說明其中外部磁體706、708均以相同的近似角速度旋轉(zhuǎn)但北極902、908未正確同步的條件。由于此原因，第一電壓輸出940和第二電壓輸出942不同相，且展現(xiàn)相移(φ)。這些信號由處理器915(圖8中所示)處理且錯誤警告顯示于外部調(diào)整裝置700的顯示器715上，使得裝置可以再同步。

如果使用獨立的步進電機，那么再同步過程可以簡單地為再編程的過程，但如果兩個外部磁體706、708通過例如傳動裝置或帶而耦合在一起，那么可能需要機械返工。圖10A中說明圖9A的霍爾效應(yīng)傳感器配置的替代方案。在此實施例中，霍爾效應(yīng)傳感器928相對于外部磁體706位于十二點鐘，且霍爾效應(yīng)傳感器934相對于外部磁體708位于十二點鐘。通過此配置，當外部磁體708的南極904指向霍爾效應(yīng)傳感器934時，外部磁體706的北極902應(yīng)當指向霍爾效應(yīng)傳感器928。通過此布置，霍爾效應(yīng)傳感器928輸出了輸出電壓944，且霍爾效應(yīng)傳感器934輸出了輸出電壓946(圖10B)。輸出電壓944按設(shè)計與輸出電壓946不同相。圖9A的霍爾效應(yīng)傳感器配置的優(yōu)點在于，每一傳感器在其與相對的磁體之間具有較大距離(例如，霍爾效應(yīng)傳感器924與外部磁體708相比)，使得存在較小的干擾可能性。圖10A的霍爾效應(yīng)傳感器配置的優(yōu)點在于有可能制作更緊湊的外部調(diào)整裝置700(較小寬度)。也可以分析圖10B的不同相圖案以確認磁體同步性。

返回到圖7和8，示出了額外的霍爾效應(yīng)傳感器926、930、932、936。這些額外的傳感器允許外部調(diào)整裝置700的外部磁體706、708的旋轉(zhuǎn)角反饋的額外精度。再次，霍爾效應(yīng)傳感器的特定數(shù)目和定向可以變化。也可以使用磁阻編碼器來代替霍爾效應(yīng)傳感器。

在再另一實施例中，額外信息可以由處理器915處理且可以在顯示器715上顯示。舉例來說，使用外部調(diào)整裝置700的牽引可以在診療室中由醫(yī)療人員或者由患者或患者的家庭成員在家執(zhí)行。在任一情況下，可能需要存儲來自每一牽引階段的信息以在稍后存取。舉例來說，每一牽引的日期和時間、嘗試的牽引的量，以及獲得的牽引的量。此信息可以存儲在處理器915中或者與處理器915相關(guān)聯(lián)的一個或多個存儲器模塊(未圖示)中。另外，醫(yī)生可能能夠輸入牽引長度極限，例如在每一階段中可以牽引的最大量、每天可以牽引的最大量、每周可以牽引的最大量等。醫(yī)生可以通過使用患者將不能接達的裝置的鍵或按鈕使用安全輸入來輸入這些極限。

返回到圖1，在一些患者中，可能需要朝向患者的頭部放置牽引裝置1000的第一末端1018且朝向患者的足部放置牽引裝置1000的第二末端1020。牽引裝置1000的此定向可以稱為順行。在其他患者中，可能需要以牽引裝置1000的第二末端1020朝向患者的頭部且牽引裝置1000的第一末端1018朝向患者的足部來定向牽引裝置1000。牽引裝置1000的此定向可以稱為逆行。在其中磁體1010旋轉(zhuǎn)以便使螺母內(nèi)的螺釘轉(zhuǎn)動的牽引裝置1000中，牽引裝置1000在患者內(nèi)順行或逆行的定向可能意味著外部調(diào)整裝置700將必須在牽引裝置1000順行放置時根據(jù)定向圖像804來放置，但在牽引裝置1000逆行放置時與定向圖像804相反而放置。軟件可以經(jīng)編程以使得處理器915辨識出牽引裝置1000已經(jīng)順行還是逆行植入，且接著在放置牽引按鈕722時在適當方向上轉(zhuǎn)動磁體706、708。

舉例來說，可以命令電機705當牽引順行放置的牽引裝置1000時在第一方向上旋轉(zhuǎn)磁體706、708，且當牽引逆行放置的牽引裝置1000時在第二相反方向上旋轉(zhuǎn)磁體706、708。醫(yī)生可以例如由顯示器715提示使用控制面板812輸入牽引裝置1000是順行還是逆行放置?；颊呖梢越又^續(xù)使用同一外部調(diào)整裝置700以確保電機705在恰當方向上轉(zhuǎn)動磁體706、708以用于牽引和折射。替代地，牽引裝置可以并入有RFID芯片1022(圖1中所示)，其可以通過外部調(diào)整裝置700上的天線1024來讀取和寫入。牽引裝置1000在患者內(nèi)的位置(順行或逆行)可以寫入到RFID芯片1022，且可以因此由任何外部調(diào)整裝置700的天線1024讀取，從而允許患者接受正確的牽引和/或縮回，而無論使用哪一種外部調(diào)整裝置700。

圖11是在外部調(diào)整裝置700的兩個外部磁體706、708和牽引裝置1000的內(nèi)部永久磁體1010周圍的區(qū)中的磁場特性的磁通量密度繪圖100。為了本公開的目的，并入有可旋轉(zhuǎn)磁體的任何類型的可調(diào)整力施加(或扭矩施加)植入物預(yù)期作為替代方案。在通量密度繪圖100中，繪制一系列通量線110作為具有定向和量值的向量，量值由箭頭的長度表示。由于外部磁體706、708與內(nèi)部永久磁體1010磁性耦合且由電機840(圖4)轉(zhuǎn)動從而造成內(nèi)部永久磁體1010轉(zhuǎn)動(如關(guān)于圖6描述)，因此通量線110在量值和定向上相當大地改變。本發(fā)明的實施例使用例如霍爾效應(yīng)傳感器等磁性傳感器陣列來接收關(guān)于改變的磁場特性的信息，且確定有助于外部調(diào)整裝置700且更重要來說牽引裝置1000自身的使用和功能的參數(shù)。第一參數(shù)是外部調(diào)整裝置700的外部磁體706、708到牽引裝置1000的內(nèi)部永久磁體1010的一般接近度。希望外部調(diào)整裝置700的外部磁體706、708放置為足夠靠近牽引裝置1000的內(nèi)部永久磁體1010，使得其將起作用。系統(tǒng)的目標可能是使外部磁體706、708賦予內(nèi)部永久磁體的扭矩最大化，且因此使牽引裝置1000遞送的牽引力最大化。第二參數(shù)是外部調(diào)整裝置700與牽引裝置1000之間的距離、尤其是外部調(diào)整裝置700的外部磁體706、708與牽引裝置1000的內(nèi)部永久磁體1010之間的距離的估計。如將更詳細闡釋的此距離估計可以用于估計后續(xù)參數(shù)。第三參數(shù)是牽引裝置1000的估計可變尺寸，例如牽引長度。在一些類型的可調(diào)整植入物上，所述可變尺寸可以是長度。在其它類型的可調(diào)整植入物上(例如，在限制裝置中)，可調(diào)整參數(shù)可以是直徑或圓周。第四參數(shù)是牽引力。牽引力可為脊柱側(cè)凸中的有用參數(shù)，尤其是因為在生長的患者中骨骼系統(tǒng)上增加的拉伸負載會加速生長。這稱為Heuter-Volkmann原理。牽引力在關(guān)于增加骨的長度或者改變骨的角度或旋轉(zhuǎn)定向的臨床應(yīng)用中也是有用的。再次，取決于植入物，第四參數(shù)可以例如在損傷應(yīng)用中并入有其它力，例如可調(diào)整壓縮植入物中的壓縮力，例如第8,852,187號美國專利中公開的那些。在使用可調(diào)整醫(yī)療植入物的其它醫(yī)療應(yīng)用中，可能有用的是知道施加于身體部位上的力矩而不是所施加的力，或者同時知道這兩者。舉例來說，在脊柱側(cè)凸曲線中，“不彎曲力矩”描述了牽引裝置對所述曲線施加以使其拉直的力矩。對于特定力值，此力矩將變化，所述變化取決于牽引裝置橫向位于距脊柱側(cè)凸曲線的頂點有多遠。如果所述橫向距離例如經(jīng)由X射線圖像是已知的，那么可以通過確定所施加的力而計算不彎曲力矩。

確定外部調(diào)整裝置700的最佳定位并不總是可能的。當然，植入的牽引裝置1000對外部調(diào)整裝置700的操作者不可見，且使用x射線成像來確定其確切位置可能是困難的，且由于額外輻射而是不合意的。即使具有界定植入的牽引裝置1000的位置的x射線圖像，外部調(diào)整裝置700在鄰近患者皮膚的所需位置中的放置也可能因以下方面而復(fù)雜：患者身體的表面的極端曲率(例如，在軀干中具有顯著變形的脊柱側(cè)凸患者中)，或者骨骼系統(tǒng)周圍的肌肉和脂肪的變化的厚度(例如，在肢體拉長患者中的股骨周圍圓周向)。圖12A以笛卡爾形式示出了與Y軸線對準的外部調(diào)整裝置700的中心線106以及與外部調(diào)整裝置700的外表面的切線707和與牽引裝置1000的外表面的切線709之間的間隙G。外部磁體706、708與內(nèi)部永久磁體1010之間的距離可以稍微大于間隙G，原因在于其分別在外部調(diào)整裝置700和牽引裝置1000內(nèi)的位置(即，外殼稍微增加了間隙G)。在外部磁體706、708放置為較靠近牽引裝置1000的內(nèi)部永久磁體1010時，可產(chǎn)生的牽引力增加。對準的橫向偏移由外部調(diào)整裝置700的中心線106與內(nèi)部永久磁體1010的中心之間的沿著x軸線的X_O表示。在其中外部調(diào)整裝置700具有僅一個外部磁體的實施例中，所述橫向偏移將由外部磁體的中心與內(nèi)部永久磁體1010的中心之間的沿著x軸線的距離表示。在許多情況下，較小的X_O允許較高的最大可能牽引力。還以虛線示出了外部調(diào)整裝置700'，其已經(jīng)翻轉(zhuǎn)角度R₁，從而造成外部磁體706'比在R₁接近零的情況下更遠離內(nèi)部永久磁體1010。

圖12B類似于圖12A，但圖12B示出了外部調(diào)整裝置700和內(nèi)部永久磁體1010的側(cè)視圖，其中z軸線為左右方向且y軸線為上下方向。在外部磁體708的軸向中心與內(nèi)部永久磁體1010的軸向中心之間繪制軸向偏移Z_O。還示出了替代配置，其中外部磁體708'以角度R₂翻轉(zhuǎn)。軸向偏移Z_O將趨于降低最大可能牽引力。圖12C是示出了外部磁體706與內(nèi)部永久磁體1010之間的第三翻轉(zhuǎn)角度R₃的俯視圖。但在臨床使用中，R₂和R₃幾乎總是非零量值，它們越大，潛在的耦合扭矩越低，且因此潛在的牽引力越低。

圖13A到13D說明在調(diào)整程序期間外部磁體706、708與內(nèi)部永久磁體1010之間的磁性耦合的變化。圖13A示出零扭矩條件，其可以例如在起始外部磁體706、708的旋轉(zhuǎn)之前或者在外部調(diào)整裝置700的操作剛好開始時存在。如所示，外部磁體706的北極902指向正y方向，且外部磁體706的南極906指向負y方向，而外部磁體708的南極904指向正y方向，且外部磁體708的北極908指向負y方向。內(nèi)部永久磁體1010的北極1011被朝向外部磁體706的南極906吸引且因此保持于大體上負x方向，且內(nèi)部永久磁體1010的南極1013被朝向外部磁體708的北極908吸引且因此保持于正x方向。所有磁體706、708、1010處于平衡狀態(tài)且彼此不沖突。在外部調(diào)整裝置700操作以使得外部磁體706、708開始轉(zhuǎn)動時(如圖13B中所示)，情況經(jīng)常是在可旋轉(zhuǎn)地保持內(nèi)部永久磁體1010的機構(gòu)上存在標稱阻扭矩。舉例來說，在銷或軸上的摩擦，或者在牽引機構(gòu)的導(dǎo)螺桿與螺母之間的摩擦。在此特定闡釋中，假定外部調(diào)整裝置具有單個外部磁體706，或者具有彼此同步旋轉(zhuǎn)的兩個或更多個外部磁體706、708(但其它實施例是可能的)，且因此為了簡單，當前將僅參考外部磁體706。在外部磁體706在第一旋轉(zhuǎn)方向102上轉(zhuǎn)動直到第一角度α₁時，其尚未對內(nèi)部永久磁體1010施加足夠大的施加扭矩τ_A以致使其起始在第二相反旋轉(zhuǎn)方向104上的旋轉(zhuǎn)。舉例來說，當施加扭矩τ_A小于內(nèi)部永久磁體1010的靜態(tài)閾值阻扭矩τ_ST時。然而，當超過角度α₁時，施加扭矩τ_A變?yōu)榇笥趦?nèi)部永久磁體1010的靜態(tài)閾值扭矩τ_ST，且因此內(nèi)部永久磁體1010在第二旋轉(zhuǎn)方向104上的旋轉(zhuǎn)開始，且在外部磁體706旋轉(zhuǎn)通過角度α₂的同時繼續(xù)。因此，當外部磁體706到達角度α(α＝α₁+α₂)時，內(nèi)部永久磁體1010已經(jīng)旋轉(zhuǎn)角度β，其中角度β小于角度α。角度β小于或等于角度α₂。在動態(tài)阻扭矩τ_DR隨著內(nèi)部永久磁體1010旋轉(zhuǎn)通過角度β而增加的情況下，角度β小于角度α₂。

圖13C說明在額外旋轉(zhuǎn)已發(fā)生之后以及在動態(tài)阻扭矩τ_DR已增加時磁體706、708、1010的定向。這通常在牽引裝置1000的牽引力增加時發(fā)生，原因在于牽引裝置1000的機構(gòu)內(nèi)增加的摩擦，且可以在第一次旋轉(zhuǎn)期間或在若干次旋轉(zhuǎn)之后發(fā)生。因此，如圖13C中所見，內(nèi)部永久磁體1010已經(jīng)旋轉(zhuǎn)比外部磁體706小的額外量。使用術(shù)語“相位滯后”來描述外部磁體706與內(nèi)部永久磁體1010之間的旋轉(zhuǎn)定向的差。隨著動態(tài)阻扭矩τ_DR增加，相位滯后增加。在圖13A中說明的零扭矩條件下外部磁體706的北極902與內(nèi)部永久磁體1010的北極1011之間的相位滯后將被界定為90°。然而，為了本發(fā)明的實施例的目的，在圖13A的零扭矩條件下將相位滯后界定為0°。無論選擇界定相位滯后的方法如何，重要因數(shù)都是相位滯后隨著時間(或隨著旋轉(zhuǎn)數(shù)目)的改變。在動態(tài)阻扭矩τ_DR甚至進一步增加時，到達其中動態(tài)阻扭矩τ_DR變?yōu)楦哂谑┘优ぞ卅?sub>A的點。這產(chǎn)生滑移條件(或暫停條件)，其中外部磁體和內(nèi)部永久磁體的接合磁極滑移經(jīng)過彼此，或失去其磁性接合。因此，外部調(diào)整裝置700的外部磁體706、708不再能夠致使內(nèi)部永久磁體1010旋轉(zhuǎn)。恰在滑移之前，相位滯后可以多達90°。在滑移的點，隨著磁極滑移經(jīng)過彼此，內(nèi)部永久磁體1010通常突然且快速地在旋轉(zhuǎn)方向102(與其已經(jīng)轉(zhuǎn)動的旋轉(zhuǎn)方向104相反)上向后旋轉(zhuǎn)小于完整一圈的某個角度。這在圖13D中示出。

智能調(diào)整系統(tǒng)500在圖14中說明，且包括具有磁性傳感器陣列503的外部調(diào)整裝置502，所述外部調(diào)整裝置經(jīng)配置以調(diào)整可調(diào)整醫(yī)療裝置400，所述可調(diào)整醫(yī)療裝置包括第一部分404和相對于第一部分404可調(diào)整的第二部分406?？烧{(diào)整醫(yī)療裝置400以非侵入方式可調(diào)整，且含有可旋轉(zhuǎn)永久磁體402，例如徑向磁極式圓柱形永久磁體?？烧{(diào)整醫(yī)療植入物400經(jīng)配置以在身體內(nèi)施加可調(diào)整力。永久磁體402可以旋轉(zhuǎn)耦合到導(dǎo)螺桿408，其經(jīng)配置以與第二部分406內(nèi)的陰螺紋410接合，使得永久磁體402的旋轉(zhuǎn)造成導(dǎo)螺桿408在陰螺紋410內(nèi)的旋轉(zhuǎn)，因此使第一部分404和第二部分406相對于彼此縱向移動。通過以外部調(diào)整裝置502的一個或多個外部磁體510(或圖16的511)施加扭矩，永久磁體402可非侵入式旋轉(zhuǎn)?？烧{(diào)整醫(yī)療裝置400經(jīng)配置以用于植入在患者內(nèi)，且如所描繪，進一步經(jīng)配置以使得第一部分404可在第一位置耦合到患者且第二部分406可在第二位置耦合到患者。在一些實施例中，可調(diào)整醫(yī)療裝置400可經(jīng)非侵入式調(diào)整以增加第一位置與第二位置之間的牽引力。在一些實施例中，可調(diào)整醫(yī)療裝置400可經(jīng)非侵入式調(diào)整以減小第一位置與第二位置之間的牽引力。在一些實施例中，可調(diào)整醫(yī)療裝置400可經(jīng)非侵入式調(diào)整以增加第一位置與第二位置之間的壓縮力。在一些實施例中，可調(diào)整醫(yī)療裝置400可經(jīng)非侵入式調(diào)整以減小第一位置與第二位置之間的壓縮力。在一些實施例中，可調(diào)整醫(yī)療裝置400可經(jīng)非侵入式調(diào)整以執(zhí)行這些功能中的兩個或更多個。替代地，可調(diào)整醫(yī)療裝置可為限制裝置，其經(jīng)配置以經(jīng)調(diào)整以增加或減小直徑。舉例來說，至少部分地限制身體導(dǎo)管的直徑，例如血管、胃腸道或尿道。在此性質(zhì)的實施例中，第一部分406相對于第二部分406的移動可以增加或減小纜繩或張力部件上的牽引或張力，其又造成限制裝置的直徑中的限制(或者根據(jù)情況可能是增加)。

磁性傳感器陣列503可以包括兩個電路板516、518，例如印刷電路板(PCB)。第一電路板516可以與第二電路板518相對而定位。舉例來說，第一電路板516可以位于第二電路板518上方且與其大體上平行。每一電路板516、518可具有磁性傳感器536、538、540、542的子陣列520，例如霍爾效應(yīng)傳感器。第二外部磁體511(圖16)或甚至更多外部磁體可以安置于外部調(diào)整裝置502上。在圖14中，已經(jīng)移除第二外部磁體511以示出磁性傳感器陣列503的細節(jié)。支架塊526、528可以安置于外部調(diào)整裝置502上以將第一電路板516和第二電路板518保持在適當位置。支架塊526、528可以在一個或多個方向上可移動以允許在需要時對每一電路板516、518的多個維度的精細調(diào)整，以調(diào)諧磁性傳感器陣列503。所述一個或多個外部磁體510可旋轉(zhuǎn)地緊固到基座532，且可被覆蓋有靜止的圓柱形磁體蓋530?？赡芟Ｍ銐蚝玫貙⑺鲆粋€或多個外部磁體510可旋轉(zhuǎn)地緊固到基座以使得它們不會振動或彈動，從而有利地增加磁性傳感器的信噪比以及傳感器陣列503的總體有效性。

電路板516、518可以大體上彼此相同，或者可以是彼此的鏡像。圖15更詳細地示出了電路板516。五個霍爾效應(yīng)傳感器(HES)包含前HES 534、后HES 536、左HES538、右HES 540和中HES 542。在圖14中，示出了電路板516具有向上延伸的霍爾效應(yīng)傳感器534、536、538、540、542，而示出了電路板518具有其向下延伸的霍爾效應(yīng)傳感器(圖14中不可見)。在一些實施例中，可為有利的是具有向下延伸的電路板518的HES以最小化霍爾效應(yīng)傳感器與永久磁體402之間的距離。在一些實施例中，電路板518可因此具有電路板516的鏡像，使得電路板516的左HES 538在電路板518的左HES正上方等。然而，如果用于左HES的霍爾效應(yīng)傳感器與用于右HES的霍爾效應(yīng)傳感器相同，且前HES和后HES也是一樣，那么對于電路板516、518兩者可以使用同一電路板，因此降低了制造成本。設(shè)想將使用印刷電路板(PCB)來允許用于連接到用于每一霍爾效應(yīng)傳感器的電壓源(例如，+5伏特)的導(dǎo)電軌道。

在一些實施例中，霍爾效應(yīng)傳感器534、536、538、540、542包括線性霍爾效應(yīng)傳感器。電路板516、518的配置(即，一個在另一個上方)有助于它們在不同模式中的使用，如關(guān)于圖17將描述。因為在電路板516、518兩者中的中HES 542是距外部磁體510、511最遠的霍爾效應(yīng)傳感器，所以其可能較不容易趨于飽和。因此，在這些實施例中，可使用較敏感的霍爾效應(yīng)傳感器作為中HES 542。舉例來說，可使用由美國加利福尼亞州爾灣市的Allegro Microsystems LLC生產(chǎn)的A1324，其具有約4.75與約5.25毫伏/高斯(mV/G)之間、或更特定來說5.0mV/G的靈敏度。對于位于較靠近外部磁體510、511處且更有可能飽和的其它霍爾效應(yīng)傳感器(例如，534、536、538、540)，可使用較低靈敏度的霍爾效應(yīng)傳感器。舉例來說，可使用也是由美國加利福尼亞州爾灣市的Allegro Microsystems LLC生產(chǎn)的A1302，其具有約1.3mV/G的靈敏度。

轉(zhuǎn)到圖16，相對于每一外部磁體510、511的中心示出了每一電路板516、518的定向。示范性布置包括外部磁體510、511具有約2.54cm(1.0英寸)與8.89cm(3.5英寸)之間的直徑，且更特定來說約2.54cm(1.0英寸)與6.35cm(2.5英寸)之間的直徑。外部磁體510、511的長度可為約3.81cm(1.5英寸)與12.7cm(5.0英寸)之間，或者約3.81cm(1.5英寸)與7.62cm(3.0英寸)之間。在特定實施例中，外部磁體具有約3.81cm(1.5英寸)的直徑以及約5.08cm(2.0英寸)的長度，且是由稀土材料制成，例如，例如使用大于N42、大于N45、大于N50或約N52的等級的釹-鐵-硼。返回到圖14，永久磁體402的示范性大小可以包含約6.35mm(0.25英寸)與8.89mm(0.35英寸)之間、約6.85mm(0.27英寸)與8.13mm(0.32英寸)之間或約7.11mm(0.28英寸)的直徑。永久磁體402可以具有約1.27cm(0.50英寸)與3.81cm(1.50英寸)之間、約1.77cm(0.70英寸)與3.18cm(1.25英寸)之間，或約1.85cm(0.73英寸)或約2.54cm(1.00英寸)的長度。在特定實施例中，永久磁體402可由稀土材料制成，例如，例如使用大于N42、大于N45、大于N50或約N52的等級的釹-鐵-硼。

再次轉(zhuǎn)到圖16，電路板516(也稱為上部電路板)可位于距外部磁體510、511的中心約15mm到32mm或約21mm的距離Y₁處。電路板518(也稱為下部電路板)可位于距外部磁體510、511的中心約17mm到35mm或約26mm的距離Y₂處。外部調(diào)整裝置502可以包含兩個外部磁體510、511之間的凹部544，以允許當外部調(diào)整裝置在患者上下壓時皮膚和/或脂肪移動到所述凹部中，從而允許外部磁體510、511放置為盡可能靠近永久磁體402。在具有兩個外部磁體510、511的外部調(diào)整裝置502的一些實施例中，兩個外部磁體510、511的中心軸線可以彼此分離約50mm與100mm之間、約55mm與80mm之間或者約70mm。

在圖17中，(圖14和16的)外部調(diào)整裝置502的正視圖示出了耦合到同一差分放大器的霍爾效應(yīng)傳感器對。電路板516的左HES 538與電路板518的右HES 540配對。電路板518的左HES 538與電路板516的右HES 540配對。在圖18中，電路板516的前HES 534與電路板518的前HES 534配對。電路板516的中HES 542與電路板518的中HES 542配對。且，電路板516的后HES 536與電路板518的后HES 536配對。圖17和18兩者中已經(jīng)繪制點線來更好地說明所述配對。

在圖19中，具有傳感器陣列503且具有經(jīng)配置以用于旋轉(zhuǎn)的至少一個外部磁體510的外部調(diào)整裝置502由電源504供電。此電源504(或單獨的電源)對差分放大器505供電，霍爾效應(yīng)傳感器(圖17和18的534、536、538、540、542)耦合到所述差分放大器。外部調(diào)整裝置502的至少一個外部磁體510旋轉(zhuǎn)(例如，通過圖4的電機840)且磁性耦合到可調(diào)整醫(yī)療裝置400的永久磁體402。至少一個外部磁體510與永久磁體402之間的耦合可以具有可變耦合和扭矩特性(例如，增加動態(tài)阻扭矩τ_DR)，其造成由分量(即，向量)512和514表示的變化磁場。應(yīng)提及，仍然在本發(fā)明的范圍內(nèi)的是可以構(gòu)造實施例以使得一個或多個可旋轉(zhuǎn)外部磁體510、511是一個或多個電磁體，從而產(chǎn)生與例如由兩個可旋轉(zhuǎn)永久磁體產(chǎn)生的那些磁場相當?shù)目尚D(zhuǎn)磁場。圖33說明包括用于產(chǎn)生可旋轉(zhuǎn)磁場的兩個電磁體606、608的外部調(diào)整裝置600。外部調(diào)整裝置600另外類似于圖14到19的外部調(diào)整裝置502。返回到圖19，處理器506(例如微處理器)處理來自差分放大器505的信號，且所得信息在用戶接口508上顯示。

圖20說明智能調(diào)整系統(tǒng)(例如，圖14的500)內(nèi)的系統(tǒng)邏輯200，其允許所述系統(tǒng)取得由傳感器陣列503接收的信號并且確定或估計：1)外部調(diào)整裝置700、502的外部磁體706、708、510、511到牽引裝置1000、400的內(nèi)部永久磁體1010、402的一般接近度，2)外部調(diào)整裝置700、502與牽引裝置1000、400之間的距離，尤其是外部調(diào)整裝置700、502的外部磁體706、708、510、511與牽引裝置1000、400的內(nèi)部永久磁體1010、402之間的距離，3)牽引裝置1000、400的估計牽引長度，以及4)牽引力。在一些實施例中以連續(xù)模式采集數(shù)據(jù)，且例如以1,000Hz的取樣率采集。在步驟202中，分析來自中HES 542、左HES 538和右HES 540的差分輸入，具有每一完整旋轉(zhuǎn)循環(huán)的最大和最小值(電壓)，因此在步驟204中，識別中HES 542的波形的振幅。此振幅將在若干后續(xù)功能編程206步驟期間使用。在步驟208中，執(zhí)行旋轉(zhuǎn)檢測。舉例來說，在一個實施例中，如果波形的振幅小于4.2伏特，那么確定牽引裝置1000、400的永久磁體1010、402旋轉(zhuǎn)固定。在步驟210中，確定外部調(diào)整裝置700、502到牽引裝置1000、400的永久磁體1010、402的一般接近度。舉例來說，外部調(diào)整裝置700、502是否足夠靠近永久磁體1010、402以允許外部調(diào)整裝置700、502的操作的是或否確定。在一個實施例中，分析數(shù)據(jù)采集陣列，且如果第一和最后元素(即，數(shù)據(jù)采集陣列中測得的所有值)小于0.5伏特，那么由霍爾效應(yīng)傳感器產(chǎn)生的波形的峰完成以用于處理。如果波形的振幅大于9.2伏特，那么外部調(diào)整裝置700、502可接受地靠近牽引裝置1000、400的永久磁體1010、402以保證持續(xù)的調(diào)整而不中止。

在步驟212中，對外部調(diào)整裝置700、502與牽引裝置1000、400之間(或外部磁體706、708、510、511與永久磁體1010、402之間)的實際距離完成估計。使用經(jīng)驗數(shù)據(jù)和曲線擬合數(shù)據(jù)來估計此距離(間隙G)。舉例來說，對于一個特定實施例，圖22說明針對一系列間隙G的電壓(V)的所獲得經(jīng)驗數(shù)據(jù)的曲線圖266。曲線擬合產(chǎn)生等式：

V＝286.71 G^-1.095

其中V是以伏特為單位的電壓，且G是以毫米為單位的間隙G。

返回到圖20，在步驟214中，基于經(jīng)驗數(shù)據(jù)和曲線擬合數(shù)據(jù)估計在當前距離(間隙G)處的最大牽引力。舉例來說，對于一個特定實施例，圖23說明針對一系列間隙G的以磅(lbs.)為單位的最大可能力的曲線圖268。曲線擬合272產(chǎn)生等式：

F＝0.0298 G²–2.3262 G+60.591

其中F是以磅(lbs.)為單位的力，且G是以毫米為單位的間隙G

返回到圖20，在步驟216中，基于經(jīng)驗數(shù)據(jù)和曲線擬合數(shù)據(jù)執(zhí)行牽引力的實時估計。舉例來說，對于一個特定實施例，圖24說明在一個電壓差分范圍上以磅(lbs.)為單位的估計或?qū)嶋H牽引力的曲線圖270。曲線擬合274產(chǎn)生等式：

F＝0.006 V_d³–0.2168 V_d²+3.8129 V_d+1.1936

其中F是以磅(lbs.)為單位的力，且V_d是以伏特為單位的差分電壓。

返回到圖20，每當需要此力的值時可在用戶接口226上按下按鈕，或者可將其設(shè)定為連續(xù)更新。在步驟218中，檢測外部磁體706、708、510、511與永久磁體1010、402之間的滑移。首先，在步驟222中，獲取左HES 538與右HES 540之間的差分輸入，且獲得最大值和最小值。接著，在步驟224中，運行暫停檢測邏輯。在一個實施例中，如果兩個周期之間的波形的最大值與最小值之間的比率大于在有效波形周期期間的0.77伏特，且如果其在一行中發(fā)生兩次，那么檢測到滑移(例如，電路板516的左HES 538與電路板518的右HES 540之間和/或電路板516的右HES 40與電路板518的左HES 538之間)。在一個特定實施例中，如果當前振幅是前一個當前振幅的1.16倍(或更大)(或者是1.16分之一或更小)，那么檢測到滑移。在一個實施例中，如果最大指數(shù)與最小指數(shù)之間的差小于12伏特，那么檢測到滑移。如果左HES 538和右HES 540檢測到暫停，那么檢測到滑移。如果檢測到滑移，那么可以用聲音或光發(fā)出警報228。圖25說明在本發(fā)明的實施例中隨著時間的兩個差分電壓的曲線圖276。電路板516的中HES對542與電路板518的542之間的差分電壓286(細線)可用以計算許多參數(shù)。三角形擾動290通常位于差分電壓286的循環(huán)內(nèi)。三角形擾動的振幅的改變可表示例如滑移或者可表示耦合扭矩的改變。側(cè)面對之間(例如，電路板516的左HES 538與電路板518的右HES 540之間)的差分電壓288(粗線)用于確認磁性滑移。擾動292通常位于差分電壓288的循環(huán)內(nèi)。擾動292的振幅的改變可在磁性滑移期間發(fā)生。

返回到圖20，在步驟230中，當請求實時扭矩值時(例如，但在用戶接口226上按下按鈕)，記錄波形的電壓或振幅。在步驟220中，對旋轉(zhuǎn)循環(huán)進行計數(shù)(這連續(xù)地發(fā)生)。還對牽引長度進行計數(shù)。舉例來說，在一個實施例中，對于內(nèi)部永久磁體1010、402的每個旋轉(zhuǎn)發(fā)生0.32mm的線性牽引。在另一個實施例中，對于內(nèi)部永久磁體1010、402的每個旋轉(zhuǎn)發(fā)生0.005mm的線性牽引。旋轉(zhuǎn)數(shù)目可為內(nèi)部永久磁體1010、402的旋轉(zhuǎn)數(shù)目，或者內(nèi)部永久磁體1010、402的旋轉(zhuǎn)數(shù)目的分數(shù)或倍數(shù)(即，“旋轉(zhuǎn)”可為非整數(shù)數(shù)目且可小于1或大于1)。舉例來說，在內(nèi)部永久磁體1010、402與導(dǎo)螺桿408之間具有齒輪模塊412(圖14)的牽引裝置1000、400中，可能需要對內(nèi)部永久磁體1010、402的旋轉(zhuǎn)數(shù)目除以齒輪減速進行計數(shù)。舉例來說，在64:1的齒輪減速中，其中導(dǎo)螺桿408以每單位時間為內(nèi)部永久磁體1010、402的旋轉(zhuǎn)數(shù)目的1/64的旋轉(zhuǎn)數(shù)目進行旋轉(zhuǎn)，則系統(tǒng)500計數(shù)的數(shù)目可以是內(nèi)部永久磁體1010、402的旋轉(zhuǎn)數(shù)目除以64。

除了關(guān)于磁性傳感器陣列503可能的所描述功能之外，還有可能使用磁性傳感器陣列503代替關(guān)于圖7到10B描述的實施例的霍爾效應(yīng)傳感器924、926、928、930、932、934、936、938，以便跟蹤外部磁體706、708、510、511的旋轉(zhuǎn)。

圖21中說明用于向用戶傳達信息且接收來自用戶的輸入的用戶接口226的一個實施例。用戶接口226可以包括圖形用戶接口(GUI)且可以包含顯示器和控制按鈕或者一個或多個觸摸屏。用戶接口可以包含估計間隙顯示232，其告知用戶外部調(diào)整裝置700、502與牽引裝置1000、400之間或者外部調(diào)整裝置700、502的外部磁體706、708、510、511與牽引裝置1000、400的內(nèi)部永久磁體1010、402之間的近似距離(間隙G)。如果此間隙G足夠小，那么可以點亮、振動或發(fā)聲“可以牽引”指示器234，這取決于其是視覺(例如，LED)、觸覺還是音頻指示器。在此點，用戶可以通過按壓外部調(diào)整裝置700、502的“開始”按鈕236而起始牽引裝置1000、400的牽引/縮回。替代地，在確定間隙G在可接受水平內(nèi)之前，“可以牽引”指示器234或“開始”按鈕236都不會在用戶接口226上出現(xiàn)，且接著僅“開始”按鈕236將顯示于用戶接口226上。舉例來說，在一個實施例中，可接受間隙G是一個距離，低于所述距離時可在外部調(diào)整裝置700、502的外部磁體706、708、510、510與牽引裝置1000、400的內(nèi)部永久磁體1010、402之間產(chǎn)生足以產(chǎn)生顯著牽引力(例如，足以牽引骨、關(guān)節(jié)或組織)的耦合。在一些實施例中，這可以是51mm或更小的間隙G。在其它實施例中，這可以是25mm或更小的間隙G。在其它實施例中，這可以是12mm或更小的間隙。在一些實施例中，用以牽引骨、關(guān)節(jié)或組織的顯著牽引力可為1磅或更大。在其它實施例中，其可為20磅或更大。在其它實施例中，其可為50磅或更大。在一些實施例中，如果間隙G過小，那么可存在額外指示器。舉例來說，如果間隙是1mm或更小，那么系統(tǒng)500可設(shè)定為不工作，例如以便保護身體組織的組件免于過大的力或扭矩。此特征可基于例如來自圖22的數(shù)據(jù)等數(shù)據(jù)而起作用。最大可能力顯示240可指示在當前條件(即，間隙G)的情況下的預(yù)期最大可能力，其方式為如所示以圖形方式，或顯示數(shù)字，例如來自例如圖23的數(shù)據(jù)等數(shù)據(jù)。

如果按壓“開始”按鈕236且外部調(diào)整裝置700、502開始牽引牽引裝置1000、400，那么系統(tǒng)500將開始對內(nèi)部永久磁體1010、402的轉(zhuǎn)數(shù)進行計數(shù)且如所描述確定估計牽引長度。這可以在牽引長度顯示238上顯示。估計力或?qū)嶋H力顯示242可示出當前牽引力(或者壓縮力或其它力)。這可以任何范圍的更新速率來更新。替代地，其可僅當用戶按壓“確定力”按鈕244時更新。如果檢測到磁體510、511與內(nèi)部永久磁體402之間或者磁體706、708與內(nèi)部永久磁體1010之間的滑移，那么可以點亮、振動或發(fā)聲“不拉長”指示器250，這取決于其是視覺(例如，LED)、觸覺還是音頻指示器。如果在任何時間發(fā)生用戶應(yīng)當被通知的任何顯著事件，那么可以點亮、振動或發(fā)聲警報246，這取決于其是視覺(例如，LED)、觸覺還是音頻指示器。這些事件可包含達到過高的力，或者達到牽引裝置1000、400的極限，例如其最大或最小長度。數(shù)據(jù)輸入模塊248可用以輸入數(shù)據(jù)，例如牽引裝置1000、400的開始牽引長度、牽引裝置的型號和/或任何相關(guān)患者人口統(tǒng)計數(shù)據(jù)。在系統(tǒng)500的操作期間的任何點，用戶可按壓“停止”按鈕252以停止所有活動。用戶接口226上可包含曲線圖254，例如示出隨著時間的最大可能力256和實際力258。最大可能力256隨著時間的移位260可以因為間隙G由于用戶在外部調(diào)整裝置700、502上施加較多或較少壓力而改變所造成。實際牽引力258的曲線圖可以包含斜升262，因為牽引裝置1000、400首先移動而無顯著阻力，且接著開始遇到由組織或骨造成的阻力。其也可包含滑移跳躍264，因為內(nèi)部永久磁體1010、402上的施加扭矩τ_A增加很少，且接著隨著滑移發(fā)生而快速下降，隨后被外部磁體706的下一磁極抓住且稍微增加。

系統(tǒng)500可具有在電壓值證明裝置正不恰當?shù)厥褂玫那闆r下關(guān)閉系統(tǒng)的限制。以上對外部磁體706、708的參考在適當情況下可視為也參考外部磁體510、511，且反之亦然。舉例來說，如果患者將向后轉(zhuǎn)動外部調(diào)整裝置502，和/或在不正確的方向上運行外部磁體510、511。對于內(nèi)部永久磁體1010和402、牽引裝置1000和可調(diào)整裝置400以及外部調(diào)整裝置700、502也是這樣。

圖26到32中說明經(jīng)配置以用于與系統(tǒng)500一起使用的可調(diào)整植入物的若干實施例。圖26的可調(diào)整脊骨植入物300緊固到具有椎骨282和椎間盤284的脊骨280。第一末端312通過椎弓根螺釘318緊固到脊骨280的一部分，例如緊固到第一椎骨316。第二末端314通過椎弓根螺釘322緊固到脊骨280的一部分，例如緊固到第二椎骨320。替代地，可以使用鉤、線或其它錨定系統(tǒng)將可調(diào)整脊骨植入物300緊固到脊骨280。椎骨的許多不同部分可用以緊固可調(diào)整脊骨植入物300。舉例來說，例如在前部放置的可調(diào)整脊骨植入物300中，椎弓根、棘突、橫突、骨板和椎骨體?？烧{(diào)整脊骨植入物300可替代地在任一或兩個末端緊固到肋骨或髂骨。可調(diào)整脊骨植入物300包括第一部分301和第二部分302。第一部分301包含中空外殼324，且第二部分302包含桿326，所述桿在兩個方向上軸向可延伸，且以伸縮方式包含于中空外殼324內(nèi)。永久磁體304包含于中空外殼324內(nèi)且經(jīng)配置以用于旋轉(zhuǎn)。永久磁體304經(jīng)由中間齒輪模塊310耦合到導(dǎo)螺桿306。在一些實施例中可消除齒輪模塊310，其中永久磁體304直接連接到導(dǎo)螺桿306。在任一實施例中，永久磁體304的旋轉(zhuǎn)(例如，包含通過施加外部調(diào)整裝置700、502的外部施加移動磁場)造成導(dǎo)螺桿306的旋轉(zhuǎn)(以相同旋轉(zhuǎn)速度或者以不同旋轉(zhuǎn)速度，這取決于使用的傳動裝置)。導(dǎo)螺桿306與安置于桿326內(nèi)的陰螺紋308以螺紋方式接合。可調(diào)整脊骨植入物300的某些實施例可用于脊骨280的牽引或脊骨280的壓縮。可調(diào)整脊骨植入物300的某些實施例可用以矯正例如由于脊柱側(cè)凸、超高(或超低)脊柱后凸或者超高(或超低)脊柱前凸而具有脊骨變形的患者的脊骨?？烧{(diào)整脊骨植入物300的某些實施例可用以牽引脊骨，以便打開可能已經(jīng)造成患者疼痛的脊骨管。可調(diào)整脊骨植入物300的某些實施例可用于脊骨的可調(diào)整動態(tài)穩(wěn)定，以用于運動范圍的控制?？烧{(diào)整脊骨植入物300的某些實施例可用以矯正脊椎前移?？烧{(diào)整脊骨植入物300的某些實施例可用以在融合期間穩(wěn)定脊骨，從而允許受控負載共享或者脊骨的可選擇卸載?？烧{(diào)整脊骨植入物300可在某些實施例中配置為可調(diào)整人工椎間盤或者經(jīng)配置以調(diào)整椎骨體高度。在早期發(fā)作脊柱側(cè)凸的治療中，可調(diào)整脊骨植入物300在脊柱側(cè)凸曲線296上緊固到患者的脊骨280，且通過系統(tǒng)500間歇性地拉長。為了獲得脊骨的所需生長速率，可以確定對于所述患者最有效的特定力?；蛘?，可確定總體平均力(例如20磅)為有效的，作為在拉長(牽引程序)期間的力目標。系統(tǒng)500允許操作者確定是否達到目標力，且也可保護以免過大的力施加于脊骨280上。在圖26中，示出脊骨調(diào)整裝置300的中心與在頂點椎骨282處的脊骨280之間的距離D。這可以例如從X射線圖像測得。目標力可以從如下界定的目標“不彎曲”力矩導(dǎo)出：

M_U＝D F_T

其中M_U是目標不彎曲力矩，D是距離D，且F_T是目標力。

圖27說明骨328，其中可調(diào)整髓內(nèi)植入物330放置于髓管332內(nèi)。在此特定情況下，骨328是股骨，但多種其它骨是預(yù)期的，包含但不限于脛骨和肱骨?？烧{(diào)整髓內(nèi)植入物330包含具有腔338的第一部分334以及以伸縮方式安置于第一部分334內(nèi)的第二部分336。在第一部分334的腔338內(nèi)的是可旋轉(zhuǎn)永久磁體340，其例如經(jīng)由齒輪模塊344以旋轉(zhuǎn)方式耦合到導(dǎo)螺桿342。第一部分334例如使用骨螺釘350緊固到骨328的第一區(qū)段346。第二部分336例如使用骨螺釘352緊固到骨328的第二區(qū)段348。永久磁體340的旋轉(zhuǎn)(例如，通過施加外部調(diào)整裝置700、502的外部施加移動磁場)造成導(dǎo)螺桿342在安置于第二部分336中的陰螺紋354內(nèi)的旋轉(zhuǎn)，且使第一部分334和第二部分336移動到一起或分開。在肢體拉長應(yīng)用中，可能希望通過產(chǎn)生截骨356且接著逐漸牽引兩個骨區(qū)段346、348遠離彼此而增加骨328的長度。大約每天一毫米的速率已經(jīng)展示為在使骨的長度增長方面為有效的，具有最小的非聯(lián)合或早期愈合。周圍軟組織的拉伸可造成患者顯著疼痛。通過使用系統(tǒng)500，患者或醫(yī)生可以確定患者的疼痛閾值與由系統(tǒng)500測得的力之間的關(guān)系。在未來的拉長中，可以測量力，且避免疼痛閾值力。在某些應(yīng)用中(例如，損傷、有問題的肢體拉長)，可能希望在兩個骨區(qū)段346、348之間施加受控的壓縮力，以便形成愈合組織，引發(fā)受控骨生長，或在不需要肢體拉長的情況下簡單地引發(fā)治愈。系統(tǒng)500可用以對兩個骨區(qū)段346、348之間的空間施加受控壓縮。

圖28中說明骨328，其中可調(diào)整髓內(nèi)植入物358放置于髓管332內(nèi)。在此特定情況下，骨328是股骨，但多種其它骨是預(yù)期的，包含但不限于脛骨和肱骨?？烧{(diào)整髓內(nèi)植入物358包含具有腔362的第一部分360以及以旋轉(zhuǎn)方式安置于第一部分360內(nèi)的第二部分364。在第一部分360的腔362內(nèi)的是可旋轉(zhuǎn)永久磁體366，其例如經(jīng)由齒輪模塊370以旋轉(zhuǎn)方式耦合到導(dǎo)螺桿368。第一部分360例如使用骨螺釘350緊固到骨328的第一區(qū)段346。第二部分364例如使用骨螺釘352緊固到骨328的第二區(qū)段348。永久磁體366的旋轉(zhuǎn)(例如，通過施加外部調(diào)整裝置700、502的外部施加移動磁場)造成導(dǎo)螺桿368在安置于旋轉(zhuǎn)模塊374中的陰螺紋372內(nèi)的旋轉(zhuǎn)，且使第一部分360和第二部分364相對于彼此旋轉(zhuǎn)地移動。旋轉(zhuǎn)模塊374可以利用第8,852,187號美國專利中公開的實施例。在骨旋轉(zhuǎn)變形應(yīng)用中，可能希望通過產(chǎn)生截骨356且接著使骨區(qū)段346、348相對于彼此逐漸旋轉(zhuǎn)來改變骨328的第一部分346與第二部分348之間的定向。周圍軟組織的拉伸可造成患者顯著疼痛。通過使用系統(tǒng)500，患者或醫(yī)生可以確定患者的疼痛閾值與由系統(tǒng)500測得的力之間的關(guān)系。在未來的旋轉(zhuǎn)中，可以測量力，且避免疼痛閾值力。

圖29和30中說明膝關(guān)節(jié)376，且其包括股骨328、脛骨394和腓骨384。有膝關(guān)節(jié)376的骨關(guān)節(jié)炎的某些患者可能適合于經(jīng)配置以非侵入式調(diào)整在脛骨394中制作的楔截骨388的角度的植入物，所述截骨將脛骨394劃分為第一部分390和第二部分392。兩個此類植入物包含可調(diào)整髓內(nèi)植入物386(圖29)和可調(diào)整板植入物420(圖30)?？烧{(diào)整髓內(nèi)植入物386包含使用一個或多個骨螺釘378、380緊固到脛骨394的第一部分390的第一部分396，以及使用一個或多個骨螺釘382緊固到脛骨394的第二部分392的第二部分398?？烧{(diào)整髓內(nèi)植入物386內(nèi)的永久磁體381以旋轉(zhuǎn)方式耦合到導(dǎo)螺桿383，所述導(dǎo)螺桿又接合第二部分398的陰螺紋385。在特定實施例中，骨螺釘378在樞轉(zhuǎn)接口387處穿過可調(diào)整髓內(nèi)植入物386。在截骨388的角度隨著一次或多次非侵入式調(diào)整而增加時，骨螺釘378能夠相對于可調(diào)整髓內(nèi)植入物386樞轉(zhuǎn)，同時仍將可調(diào)整髓內(nèi)植入物386牢固地保持到脛骨394的骨。每天約0.5mm與2.5mm之間的速率可在使骨的角度增長方面為有效的，具有最小的非聯(lián)合或早期愈合。周圍軟組織的拉伸可造成患者顯著疼痛。通過使用系統(tǒng)500，患者或醫(yī)生可以確定患者的疼痛閾值與由系統(tǒng)500測得的力之間的關(guān)系。在未來的拉長中，可以測量力，且避免疼痛閾值力。

可調(diào)整板植入物420(圖30)包含使用一個或多個骨螺釘426、428在外部緊固到脛骨394的第一部分390的具有第一板438的第一部分422，以及使用一個或多個骨螺釘430在外部緊固到脛骨394的第二部分392的具有第二板440的第二部分424。可調(diào)整板植入物420內(nèi)的永久磁體432以旋轉(zhuǎn)方式耦合到導(dǎo)螺桿434，所述導(dǎo)螺桿又接合第二部分424的陰螺紋436。周圍軟組織的拉伸可造成患者顯著疼痛。通過使用系統(tǒng)500，患者或醫(yī)生確定患者的疼痛閾值與由系統(tǒng)500測得的力之間的關(guān)系。在未來的拉長中，可以測量力，且避免疼痛閾值力。

圖31中說明可調(diào)整縫合錨釘444。雖然在肩關(guān)節(jié)136的肩袖134中示出實施例，但可調(diào)整縫合錨釘444也應(yīng)用于前部十字韌帶(ACL)修復(fù)，或其中緊固張力是影響因素的任何其它軟組織到骨的附接?？烧{(diào)整縫合錨釘444包括第一末端446和第二末端448，所述第二末端經(jīng)配置以穿過皮質(zhì)骨146和松質(zhì)骨142插入到肱骨138的頭部140中。在第一末端446處的螺紋460緊固到皮質(zhì)骨146，且第二末端448可以另外插入到穴144中用于進一步穩(wěn)定?？p線450纏繞在可調(diào)整縫合錨釘444內(nèi)的線軸458周圍，延伸出可調(diào)整縫合錨釘444，且例如在肱骨138的較大結(jié)節(jié)148處通過一個或多個繩結(jié)452穿過穿孔152附接到肌肉132的腱150。永久磁體454可旋轉(zhuǎn)地保持于可調(diào)整縫合錨釘444內(nèi)，且例如經(jīng)由齒輪模塊456可旋轉(zhuǎn)地耦合到線軸458?？赡芟Ｍ谑中g(shù)期間和/或在手術(shù)之后保持肌肉在極特定范圍的張力下緊固到骨，使得使治愈最大化且優(yōu)化運動范圍。使用系統(tǒng)500，可以在手術(shù)時、緊接在手術(shù)之后以及在手術(shù)之后的數(shù)周的治愈周期期間測量、相應(yīng)地調(diào)整力。

圖32說明具有可調(diào)整環(huán)472的可調(diào)整限制裝置462，所述可調(diào)整環(huán)經(jīng)配置以緊固在體管120周圍并且以封閉物或搭扣474封閉?？烧{(diào)整限制裝置462可以在腹腔鏡手術(shù)中植入。具有縫合突片466的外殼464緊固到患者，方法例如是通過縫合突片466中的孔468縫合到患者的組織，例如腹部肌肉的筋膜。在外殼464內(nèi)的是磁體478，其以旋轉(zhuǎn)方式耦合到導(dǎo)螺桿482。螺母480以螺紋方式與導(dǎo)螺桿482接合，且還與張力線476接合，所述張力線可包括例如鎳鈦諾線等線。張力線476穿過保護鞘470，且在構(gòu)成可調(diào)整環(huán)472的柔性護套484的內(nèi)部周圍經(jīng)過。柔性護套484可由硅酮構(gòu)造，且可具有波狀形狀486，這有助于其收緊到較小直徑的能力。在可調(diào)整環(huán)472的邊緣處以橫截面示出管道120，以便示出管道120的受限內(nèi)部488?？梢钥烧{(diào)整地限制某些胃腸管道，包含胃、食道和小腸。也可以可調(diào)整地限制例如肛門括約肌和尿道括約肌等括約肌。也可以可調(diào)整地限制例如肺動脈等血管。在可調(diào)整限制裝置462的調(diào)整期間，外部調(diào)整裝置700、502接近于患者放置且磁體478以非侵入方式旋轉(zhuǎn)。磁體478的旋轉(zhuǎn)使導(dǎo)螺桿482旋轉(zhuǎn)，這取決于旋轉(zhuǎn)方向而朝向磁體478拉動螺母480或者推動螺母遠離磁體478，從而分別增加限制或釋放限制。因為受限制的管道可能具有復(fù)雜的幾何形狀，所以其有效大小難以表征，甚至使用例如CT或MRI等三維成像形態(tài)也是如此。管道上的收緊力可能是估計有效限制的較準確方式。舉例來說，以大約一磅的切向力(類似于張力線476上的張力)限制胃。通過每英寸具有約80個螺紋的精細導(dǎo)螺桿，可以做出螺母480及因此可調(diào)整環(huán)的精細調(diào)整。通過在磁體478與導(dǎo)螺桿482之間包含齒輪模塊490，且可做出甚至更精確的調(diào)整。通過使用系統(tǒng)500，可以在調(diào)整期間測量力，使得在患者內(nèi)發(fā)生改變(組織生長、變形等)之后可以返回到“理想限制”。

圖34說明具有一個或多個磁體1106、1108的外部調(diào)整裝置1100，所述磁體可包括永久磁體或電磁體，如本文的其它實施例中描述。在一些應(yīng)用中，霍爾效應(yīng)傳感器534、538、540中的一者或多者可能經(jīng)歷不希望的量的飽和。圖34中示出具有在肌肉/脂肪1116內(nèi)延伸的骨1118以及皮膚1104的上部腿部分1102。具有磁體1010的例如肢體拉長植入物等植入物1110放置于骨1118的髓管內(nèi)。例如在具有大量肌肉或脂肪1116的患者中的較大上部腿部分1102中，磁體1010與霍爾效應(yīng)傳感器534、538、540之間的距離“A”減小了磁體1010可對霍爾效應(yīng)傳感器534、538、540賦予的信號，因此增加了一個或多個磁體1106、1108對霍爾效應(yīng)傳感器534、538、540具有的相對影響。外部調(diào)整裝置1100包含與一個或多個磁體1106、1108間隔的一個或多個霍爾效應(yīng)傳感器597、599。所述一個或多個霍爾效應(yīng)傳感器597、599可以直接或遠程地電耦合到外部調(diào)整裝置1100。在一些實施例中，所述一個或多個霍爾效應(yīng)傳感器597、599可以機械附接到外部調(diào)整裝置1100，或者可附接到患者的身體，例如附接到上部腿部分1102。距離B和C可各自在約5cm與15cm之間、約7cm與11cm之間或約8cm與10cm之間的范圍內(nèi)。在一些實施例中，霍爾效應(yīng)傳感器597、599中的一者或兩者可包含例如板等屏蔽件1112、1114。所述屏蔽件可包括鐵或(美國伊利諾伊州本森維爾市的Magnetic Shield Corporation)。所述屏蔽件可以某一方式成形或定向以使得其不在特定霍爾效應(yīng)傳感器597、599與磁體1010之間，但在特定霍爾效應(yīng)傳感器597、599與一個或多個磁體1106、1108之間?；魻栃?yīng)傳感器597、599可各自用以獲取差分電壓，如關(guān)于其它霍爾效應(yīng)傳感器534、538、540所描述?；魻栃?yīng)傳感器597、599與一個或多個磁體1106、1108之間的較大距離可有利地使由于磁體1106、1108所致的飽和量最小化。另外，屏蔽件1112、1114可使飽和量顯著地最小化。

雖然已經(jīng)示出和描述了實施例，但在不脫離本文公開的發(fā)明性概念的范圍的情況下可以做出各種修改。因此，本發(fā)明應(yīng)當只受到所附權(quán)利要求書及其等效物的限制。