專利名稱：成型擴(kuò)孔鉆齒的制作方法
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及外科器械，具體地說涉及用于在骨中切割出有形腔體的外科擴(kuò)孔鉆。
為了在髖骨移植中產(chǎn)生有形腔體，其中該腔體需要有光滑的壁和精確的形狀，擴(kuò)孔鉆外殼或切割碗(cutting bowl)優(yōu)選為半球形。另外，切割齒的位置和取向必須適當(dāng)。進(jìn)一步說，齒的高度對骨碎片的尺寸來說十分重要，因此對擴(kuò)孔鉆切割出的形狀的精確性也十分重要。
在絕大多數(shù)情況下，髖臼中的移植件最好固定于一凹穴，即半球形腔體中。但是，對這種形狀的要求并不是十分嚴(yán)格的。其它髖臼切割殼為非半球形，但這里所說的原理適用于包括這些其它幾何形狀。
將髖臼擴(kuò)孔成精確的形狀，即基本上為半球形，從而使骨和最后的(半球狀)移植件的接觸最多特別是在無牙骨質(zhì)(cementless)髖部手術(shù)中越來越重要。
另外，目前越來越強(qiáng)調(diào)切割一個較小切口，以便對病人的損傷最小，并且有助于提高恢復(fù)率。為了滿足該附加需求，醫(yī)療儀器和移植件的設(shè)計(jì)者們面臨更多的挑戰(zhàn)。此外，外科手術(shù)進(jìn)程的改變包括這樣的事實(shí)，即外科醫(yī)生更常常將髖臼擴(kuò)孔鉆的手柄保持在一單一軸線上，而不是采用將工具手柄端部“掃過”一角度，并因此連續(xù)改變擴(kuò)孔鉆切割軸線的步驟。如果做一個將現(xiàn)有擴(kuò)孔鉆手柄保存在一恒定軸線上的試驗(yàn)，則將在一個接近于半球形的大的范圍內(nèi)切割出一系列的同心環(huán)。當(dāng)外科醫(yī)生“掃過”擴(kuò)孔鉆手柄軸線時(shí)，這些無規(guī)則的運(yùn)動(以類似于磨光的方式)產(chǎn)生一個半球形表面。
在致力于使同心環(huán)的數(shù)量最多，使振動/顫動最少，并且因此在不掃過的情況下獲得光滑的半球形表面的過程中，我們期望增加更多的齒。但是，當(dāng)這樣做時(shí)，機(jī)械強(qiáng)度將降低。另外，在這種情況下將更難于確保每個齒的切割輪廓交迭。已嘗試過采用更大的齒，但不僅是碎片尺寸太大，切割應(yīng)力也太大，或者是擴(kuò)孔鉆過于復(fù)雜。進(jìn)一步說，由于大的開口鄰近于較大的齒，因此犧牲了機(jī)械強(qiáng)度。
Sayler的美國專利US5,116,165描述了一種具有有限數(shù)量分離刀片狀齒的擴(kuò)孔鉆。這些齒由被切割部分的輪廓的單一曲線限定。換言之，這些齒為平直的。這種齒的構(gòu)型不需支撐，因?yàn)闆]有提供一種結(jié)構(gòu)，以便在面對擴(kuò)孔過程中有時(shí)出現(xiàn)的非正常高切割壓力的情況下幫助保持齒的構(gòu)型(而不是齒本身)。另外，當(dāng)在進(jìn)行邊緣切割時(shí)出現(xiàn)有限數(shù)量的廣泛裂縫時(shí)，擴(kuò)孔鉆的周邊構(gòu)型的整體性將受到影響。這種整體性受影響的原因是，在裂縫的尖銳角處產(chǎn)生了高應(yīng)力。
通常齒的構(gòu)型是原始材料構(gòu)型，即片層狀材料或半球形的基底直徑或制造方法的函數(shù)。通常不考慮切割表面的構(gòu)型。因此，單個齒的切割常常僅接近于球形或半球形的所需構(gòu)型。例如，它可以產(chǎn)生一個平的表面，或具有不同于所需要的半徑，并且進(jìn)一步產(chǎn)生一個不規(guī)則的整個的半球形。
因此，我們所需要的是一種能夠使分離的切割表面最小，并且產(chǎn)生一系列切割，其中包括單個定義的幾何形狀的擴(kuò)孔鉆。另外，我們所需要的是一種能夠獨(dú)立地受控于原始材料構(gòu)型的齒的構(gòu)型。
發(fā)明概述上述問題將通過提供下面這樣一種用于切割出所需切割形狀的髖臼擴(kuò)孔鉆來解決，該擴(kuò)孔鉆具有一個切割殼，在該切割殼上設(shè)有一系列雙彎曲切割齒，其數(shù)量能夠基本上減少每個齒上的切割壓力，同時(shí)減少切割中產(chǎn)生的特有碎片的尺寸?；旧纤旋X中的每一個齒均具有匹配的大致長度上的弧形切割邊，該切割邊的切割輪廓基本上與被切割部位的形狀輪廓匹配。這種構(gòu)型減少了切割所述形狀所需的齒的數(shù)量。另外，通過沖孔或形成較多的較小齒，從而易于保持?jǐn)U孔鉆的周邊形狀。
因此本發(fā)明改進(jìn)了切割表面的質(zhì)量，并且采用了較少的齒。


圖1為現(xiàn)有擴(kuò)孔鉆的透視圖。
圖2A為現(xiàn)有擴(kuò)孔鉆的齒的頂視圖。
圖2B為現(xiàn)有擴(kuò)孔鉆的齒的側(cè)視剖面圖。
圖2C為現(xiàn)有擴(kuò)孔鉆的齒的正視圖。
圖3A為現(xiàn)有擴(kuò)孔鉆的齒的頂視圖。
圖3B為現(xiàn)有擴(kuò)孔鉆的具了的側(cè)視剖面圖。
圖3C為現(xiàn)有擴(kuò)孔鉆的齒的正視圖。
圖4為本發(fā)明擴(kuò)孔鉆的側(cè)視圖。
優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)描述參見圖1，圖中示出了一種典型的現(xiàn)有髖臼擴(kuò)孔鉆10。擴(kuò)孔鉆10具有一個切割碗或殼12，該殼限定了一個表面14，在該表面上鄰近開口18處設(shè)有齒16。基座20用作工具接合裝置(未示出)。
參見圖2A，圖中示出了擴(kuò)孔鉆10的一個齒16。齒16具有背向切割邊20的脫離表面22(“升高”，標(biāo)記為A區(qū))。在切割邊20的后面一些距離處(圖中位于切割邊的左側(cè))畫有虛線26，該表面30開始朝向B區(qū)的表面向內(nèi)彎曲，然后朝向擴(kuò)孔鉆切割碗表面14。表面反射線28有助于表示這些表面的構(gòu)型。
參見圖2B，圖中示出了現(xiàn)有擴(kuò)孔鉆10的齒輪廓32的剖面?zhèn)纫晥D。升高部分22的輪廓32的構(gòu)型如圖所示為非線性的。
參見圖2C，從現(xiàn)有擴(kuò)孔鉆10的齒16的正視圖中可以看到A區(qū)的脫離表面22。在另一些現(xiàn)有擴(kuò)孔鉆中(未示出)，從前方不能看到相應(yīng)的升高部分22，而是被遮擋住了，這是因?yàn)樗鼈兂蝽旤c(diǎn)收斂。
這些升高部分22，各自的切割邊20和開口18或者呈螺旋排列，或者隨機(jī)地位于擴(kuò)孔鉆的表面上。“螺旋”一詞的含義是包括如下任何形式，即切割齒16以有序的方式編組，以掃過被切割的整個形狀。優(yōu)選的螺旋排列為這樣一種排列在任何相鄰緯度圓上的相鄰齒之間彼此具有均勻的角度偏移，即相鄰齒位于彼此均勻間隔的經(jīng)線的不同圓上。另外，優(yōu)選的是相鄰切割環(huán)之間有交迭(即，環(huán)由每個齒16掃過)。
這些現(xiàn)有的擴(kuò)孔鉆10有一個頂峰38，它基本上接近于一個窄峰。
現(xiàn)參見圖3A至3C，本發(fā)明有一個切割殼12’，在該切割殼上設(shè)有一系列雙彎曲切割齒16’，其數(shù)量為基本上減少了每個齒上的切割壓力，同時(shí)減少切割時(shí)產(chǎn)生的特有碎片?；旧纤旋X16’中的每一個均具有匹配的大致長度上的弧形切割邊20’，其切割輪廓基本上與被切割形狀的輪廓相匹配。該匹配的弧形切割邊20’與由相鄰升高部分29’支撐的第二切割邊21’相鄰，其中升高部分的特征如角撐板或扶墻部分，它背向切割殼彎曲，并支撐著第二切割邊21’。整個切割邊20’因此為雙彎曲形，這樣至少需要兩個明顯不同的彎曲來限定每一個切割邊20’。當(dāng)擴(kuò)孔鉆10’旋轉(zhuǎn)切割時(shí)，開口18’在切割邊之前。這種構(gòu)型減少了切割所述形狀所需的齒的數(shù)量。本發(fā)明因此提高了切割表面的質(zhì)量，同時(shí)允許采用較少的齒16’。
盡管在圖中切割邊20’呈現(xiàn)為扁平的，但它實(shí)際上隨被切割表面，此例中為半球形表面的輪廓而變化。在該實(shí)施例中，切割邊20’的半徑R與被切割表面的半徑匹配。
與傳統(tǒng)的認(rèn)識不同，新齒16’不是因制造與該齒相鄰的較大或較寬開口18’而產(chǎn)生的。如現(xiàn)有技術(shù)那樣，開口18’基本上為圓形的。在齒16’的形成方式中，齒受到變形，并且形成具有最終形狀的外廓。在該實(shí)施例中，升高部分22’近似于矩形棱柱，于切割碗12的表面與切割碗正切相交。齒16’具有清晰的隨切割邊20’走向的分離表面(位于A區(qū))。注意同樣的參考數(shù)字在整個附圖中用于表示相同或相似的特征。
另外，已經(jīng)知道，通過形成或沖出更小的齒，可以更易于確保保持?jǐn)U孔鉆的球形形狀不受損害。
為了得到多條從髖臼中心到邊緣的徑向線，由不同的齒16’切割扇形的不同部分。本發(fā)明的較長齒16’隨圓形開口18’而變化，與更靠近的所需半徑R匹配，這意味著切割整個半徑所需齒的數(shù)量減少。更進(jìn)一步說，采用在切割殼12’上設(shè)置一系列切割齒16’基本上減少了每個齒上的壓力，同時(shí)減少了在切割中產(chǎn)生的特殊碎片的尺寸。采用較少的齒16’還能夠允許省去半球形的部分50(圖5所示)，同時(shí)保持切割表面的高質(zhì)量。具有切去的部分的擴(kuò)孔鉆的例子在下列一系列PCT申請中示意性給出PCT/IB01/02675和PCT/IB01/02676，名稱分別為“用于外科擴(kuò)孔鉆的固定器”和“外科擴(kuò)孔鉆”，申請日為2001年11月21日，該內(nèi)容在此通過參考被引入本申請中。
本發(fā)明形成有一個具有較寬外廓的齒16’，因此易于與下一個位于半球的不同緯度高度上的齒產(chǎn)生的切割相交迭。另外，齒16’切割所需半球的一個扇區(qū)，與所需半徑精確匹配。改進(jìn)的齒使得用較少的齒能夠切割到整個半球。
優(yōu)選的是，擴(kuò)孔鉆10’包括一系列均勻分布，并且在切割殼上彼此間隔開的切割齒16’。這些齒16’可以以螺旋排列的方式分布在切割殼12’上。
在備選實(shí)施例中，最好參見圖4，切割殼為半球的一部分。在這種情況下，區(qū)域50(由虛線示出)在制作過程中已切去。在該實(shí)施例中，切割邊的長度選擇成能夠完全切割所述形狀，而其數(shù)值為仍能確保具有良好的機(jī)械強(qiáng)度。較長的切割邊使得能夠采用較少的齒，同時(shí)仍能夠切割出好的半球形，而不必要求切割殼具有更完善的半球形狀。
工具接合部分52包括兩個相交棒54和56，其中一個棒54在其較外側(cè)端上具有兩個平面60(僅示出了其中一個)，相鄰于擴(kuò)孔鉆切割殼12’上的它們的連接點(diǎn)。
在此描述的本發(fā)明的實(shí)施例可以有多種變型和改進(jìn)。盡管在此示出了本發(fā)明的某些示例性的實(shí)施例，但前面公開的內(nèi)容將涵蓋這些改進(jìn)、改變和替換。在一些例子中，采用本發(fā)明的一些特征可以不與采用其它特征相對應(yīng)。因此，可以理解，前面的描述可以寬范圍地解釋、理解為僅是以示例和例子的形式給出的，本發(fā)明的精神與范圍僅由所附的權(quán)利要求限定。
權(quán)利要求
1.一種用于切割所需切割形狀的髖臼擴(kuò)孔鉆，包括一個切割殼，該切割殼上有一系列切割齒，其數(shù)量能顯著減小每個齒上的切割壓力，同時(shí)減少在切割中產(chǎn)生的特有的碎片尺寸，其中基本上所有齒均是雙彎曲形，并具有匹配的基本長度上的弧形切割邊，該匹配的弧形切割邊具有一切割輪廓，該切割輪廓基本上與被切割部位的形狀輪廓匹配，從而減少了切割所述形狀所需的齒的數(shù)量。
2.如權(quán)利要求1所述的擴(kuò)孔鉆，其中當(dāng)該擴(kuò)孔鉆旋轉(zhuǎn)切割時(shí)，一個基本上為圓形的孔領(lǐng)在所述切割邊之前。
3.如權(quán)利要求1或2所述的擴(kuò)孔鉆，其中一系列齒均勻排列，并且在切割殼上彼此間隔開。
4.如權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的擴(kuò)孔鉆，其中切割齒在切割殼上螺旋排列。
5.如權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的擴(kuò)孔鉆，其中切割殼為一球形的一部分，在該球形中切割邊的長度選擇成能夠完全切割所述形狀，這樣與可具有更完全的半球形狀的切割殼相比將可能采用較少的齒。
6.如權(quán)利要求5所述的擴(kuò)孔鉆，其中切割殼為半球形或其一部分。
全文摘要
一種用于切割所需切割形狀的髖臼擴(kuò)孔鉆(10′)。該擴(kuò)孔鉆具有一個切割殼(12′)，該切割殼上有一系列雙彎曲切割齒(16′)，其數(shù)量為基本上減小每個齒上的壓力，同時(shí)減少在切割中產(chǎn)生的特有的碎片尺寸?；旧纤旋X中的每一個均具有匹配的大致長度上的弧形切割邊，并且該切割邊的切割輪廓基本上與被切割部位的形狀輪廓匹配。這種構(gòu)型減少了切割所述形狀所需的齒的數(shù)量。
文檔編號A61B17/16GK1620268SQ03802411
公開日2005年5月25日 申請日期2003年1月16日 優(yōu)先權(quán)日2002年1月16日
發(fā)明者安德烈·勒肖特 申請人:普雷西梅德公司