骨組織的磁生物學效應
外界磁場會對生物產生影響，既與磁場的強度、均勻度和頻率等因素相關，也因生物的種類和受磁場作用的部位和時間等各異。已有研究表明脈衝磁場和恆定磁場具有促進骨骼生長、加速骨折癒合、治療骨不連等作用。
整體層面研究
磁場作為一種非侵人性的物理因子，已經獲美國食品和藥品管理局批准，可用於臨床骨骼相關疾病的治療。Bassett等人首次用脈衝磁場治療脛骨骨折，取得了成功率為87％的良好效果。此後，許多外科醫生相繼在臨床上運用包括脈衝磁場和恆定磁場在內的各種磁場進行骨骼相關疾病的治療。Sharrad對45例經保守治療16~32周的脛骨幹骨折延期癒合病人進行脈衝磁場曝露治療。結果顯示脈衝磁場曝露組的骨折癒合要明顯優於對照組。脈衝磁場除了用於骨延期癒合與骨不連外，對因髖關節退行性病變而做股骨轉子間切除術的患者的術後骨癒合也有促進作用。大量的臨床觀察研究認為脈衝磁場對骨折的延期癒合治療效果要優於其它傳統療法。
脈衝磁場作用於骨組織，除了直接對骨組織細胞進行作用外，其在局部產生生物電流，影響局部代謝、軟骨鈣化也是促進骨骼生長的重要因素。為區分磁場與電場的作用，恆定磁場也受到眾多研究者的關注。對行下頜角切除的豚鼠分別進行脈衝磁場和恆定磁場曝露，結果表明2種類型的磁場均對缺損處新生骨的形成具有促進作用。給大鼠股骨內植入磁化金屬材料進行局部恆定磁場曝露，結果顯示骨骼的骨密度和骨鈣含量均有顯著提高。因此，單獨的磁場因素便可引起骨骼生長的改變。
除此之外，其它類型的磁場，以及多種類型磁場的組合，甚至是磁場與藥物的聯用也具有同樣臨床效果。張小雲教授發現旋轉恆定磁場可有效治療激素性股骨頭壞死，尤其是早期病變。脈衝磁場和恆定磁場相結合應用於臨床刺激骨折部位，發現有明顯促進骨癒合作用。脈衝磁場聯合阿侖膦酸鈉、阿法骨化醇治療骨質疏鬆，臨床觀察顯示脈衝磁場具有很好的緩解骨痛的效果，持續治療也可增加骨密度。綜合整體水平的研究發現，磁場對骨組織疾病具有良好的臨床應用價值，但磁場的參數以及受試者對磁場的敏感程度不同也會導致結果差異，因此需要在對受試者本身磁特性進行了解的基礎上，建立個性化的治療方案。
細胞層面的研究
磁場可直接對骨組織細胞產生影響，而成骨細胞、破骨細胞和骨細胞是骨組織中3種主要的功能細胞，參與骨重建的過程，已有研究表明磁場對這3種細胞的生長和功能均具有一定作用。
一定參數和形式的磁場可促進成骨細胞的增殖和分化。成骨細胞是骨組織中主要的骨形成功能細胞。一定強度靜磁場可促進成骨細胞增殖，改變細胞表面結構。細胞內鈣離子濃度的變化可能與磁場促成骨細胞增殖的作用有關。磁場通過改變鈣離子水平，活化鈣離子依賴蛋白激酶，進一步調控包括細胞周期素在內的核內因子，從而發揮對成骨細胞的調節作用。成骨細胞的增殖是骨形成基礎，但是增殖的細胞是否具有成骨功能，還需進行成骨功能檢測。鹼性磷酸酶(ALP酶)是骨形成的標誌物，在成骨細胞分化階段表達升高。研究表明一定強度的恆定磁場可增加成骨細胞ALP酶的含量，促進成骨細胞的分化。ALP酶含有過渡族的金屬離子，這些離子所在部位又常常是酶的活動中心，或成為磁場作用的靶標。在骨形成的後期成骨細胞將自己包埋在基質中富集鈣離子進行礦化，由於磁場會對運動的帶電粒子產生影響，因此成骨細胞的礦化過程或可受到磁場的影響進而影響整個骨形成。
骨重建的另一個階段是骨吸收，破骨細胞在其中發揮重要作用。研究發現在磁場中培養破骨細胞，連續培養時破骨細胞不能繼續生長，外形變不規則，胞質空泡化，核固縮，細胞凋亡。此外磁場能減少吸收陷窩數目和吸收陷窩的表面積。這是因為培養過程中破骨細胞不能形成典型的皺摺緣，骨吸收骨片能力顯著減弱。同時發現不同強度的脈衝磁場照射與骨保護素(OPG)、細胞核因子KB受體活化因子配基(RANKL)、巨噬細胞集落刺激因子(M—CSF)、破骨細胞骨吸收之間存在著一定關係。脈衝磁場對破骨細胞的凋亡具有促進作用，並且這種作用與作用時間長短有一定相關性。結果說明脈衝磁場對骨質疏鬆症模型大鼠破骨細胞凋亡具有明顯的促進作用。Chang等通過成骨細胞和骨髓細胞共培養獲得破骨細胞來研究脈衝磁場對破骨細胞凋亡的影響，發現破骨細胞形態發生明顯變化，照射8 h和16 h後破骨細胞凋亡率增加。因此，脈衝磁場對破骨細胞的凋亡具有促進作用，且這種作用與作用時間長短有一定相關性。
骨細胞是骨組織中大量存在，並且可能具有力學感知作用的細胞。相對於成骨細胞和破骨細胞，磁場對骨細胞生長和功能影響的研究報道較少。已有研究表明在12T強磁場作用下MLO—Y4細胞的增殖有促進的趨勢，細胞形態也有所改變，表現在細胞長寬比增加，細胞骨架相關蛋白表達下降，但是細胞凋亡沒有顯著變化。雖然骨細胞屬於終末分化的細胞，相對活動較少，但是其作為骨組織內主要的力學感受器，其信號轉導過程是否受磁場的影響值得關注。
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