專利名稱：帶肋的外科鉆的制作方法
帶肋的外科鉆技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明大致涉及外科鉆。特別地，本發(fā)明涉及鉆頭的幾何形狀被設(shè)計用于減少與在手術(shù)部位應(yīng)用鉆頭去除組織有關(guān)的噪音/振動的外科鉆。
背景技術(shù)：
切割配件是典型地可拆卸地附接在電動外科手術(shù)機頭上以進(jìn)行外科手術(shù)的工具。 用于進(jìn)行外科手術(shù)的一種切割配件是外科鉆。外科鉆通常包括由剛性材料，典型地為金屬， 形成的鉆頭，其被成形為具有多個出屑槽。所述出屑槽被形成用于限定切削刃。所述切削刃典型地被設(shè)計用于切割諸如骨或軟骨等硬組織。鉆桿自鉆頭朝向近側(cè)延伸。該鉆桿的近側(cè)端通常具有便于鉆桿鎖定到電動機頭的特征。致動機頭使外科鉆轉(zhuǎn)動。在外科手術(shù)過程中，鉆頭抵靠組織部分將被去除的手術(shù)部位放置。旋轉(zhuǎn)的切削刃將組織從手術(shù)部位處切除。 不同形狀和尺寸的外科鉆被用于諸如矯形外科手術(shù)，神經(jīng)外科手術(shù)，脊椎外科手術(shù)，耳鼻喉外科手術(shù)的手術(shù)中以及選擇性去除組織部分的其它外科手術(shù)中。
對于去除組織的一般目的，傳統(tǒng)的外科鉆可取得良好的效果。但是，與一些外科鉆相關(guān)的問題是過多的噪音/振動以及可能的顫動。顫動是鉆頭的噪音/振動升高至共振水平的結(jié)果。顫動通常顯現(xiàn)為外科鉆所承受的噪音/振動的振幅的相對較大尖峰值或一組尖峰值。在噪音/振動和顫動方面，一些現(xiàn)有技術(shù)的外科鉆體現(xiàn)出比其它更好的特性。然而，當(dāng)噪音/振動和顫動最小時，通常切割效率也會下降。一個這種類型的外科鉆為申請人的受讓人的美國專利公開 US 2008/0132929 Al/WO 2007/010389 Al 題為 “SURGICAL BUR WITH ANTI-CHATTER FLUTE GEOMETRY”的主題，該專利被以引用方式并入本發(fā)明。當(dāng)切割效率下降時，鉆頭必須進(jìn)行另外的旋轉(zhuǎn)以切割相同量的物質(zhì)，從而產(chǎn)生更多的熱量。因此，在此領(lǐng)域中需要一種降低過多噪音/振動同時防止鉆頭不理想地生熱的外科鉆。


通過參照以下詳盡描述，并結(jié)合附圖，可以更好地理解本發(fā)明的優(yōu)點，其中
圖1是本發(fā)明外科鉆的正視圖2是本發(fā)明外科鉆鉆頭的立體圖3是外科鉆鉆頭的正視圖4是外科鉆鉆頭的端視圖5是外科鉆鉆頭的俯視圖6是沿著圖5中線6-6的截面圖，闡明與鉆頭的切削刃相比的設(shè)置于鉆頭上的肋的徑向尺寸；
圖7是所述肋的特寫圖8是示出在手術(shù)部位切除組織中使用的鉆頭的端視圖8A，8B和8C依次是闡明鉆在手術(shù)部位旋轉(zhuǎn)的截面圖9是本發(fā)明的外科鉆的可選鉆頭的透視圖10是圖9中的鉆的側(cè)視圖11是圖9中的鉆的遠(yuǎn)側(cè)端視圖12是圖9中的鉆的第二側(cè)的平面圖13是圖9中的鉆沿著圖12中的線13-13的截面圖14闡明了一個切割刃到凸輪表面上的兩個肋的徑向尺寸比較；
圖15是示意出去除了后刀表面的外科鉆的可選鉆頭的端視圖16是本發(fā)明的另一種可選鉆的透視圖17是圖16的鉆的一側(cè)的平面圖18是圖16的鉆的第二平面圖；以及
圖19是圖16的鉆的遠(yuǎn)側(cè)端的平面視圖。
具體實施方式
請參照附圖，附圖中，相同的數(shù)字表示相同或相應(yīng)的部件，圖1中在20處大體上顯示了一種用于從外科手術(shù)部位去除或切割組織的外科鉆20。所述外科鉆20可被用來去除多種組織，其中包括軟骨和骨。所述外科鉆20可用于諸如矯形外科手術(shù)、神經(jīng)外科手術(shù)、脊柱外科手術(shù)、耳鼻喉外科手術(shù)的手術(shù)過程中以及手術(shù)過程的一部分需要進(jìn)行組織去除或切除的其它手術(shù)過程中。
請參照圖1，該外科鉆20包括配有近側(cè)端M和遠(yuǎn)側(cè)端沈的鉆桿22 ( “遠(yuǎn)側(cè)”應(yīng)被理解為朝向應(yīng)用所述外科鉆20的手術(shù)部位，“近側(cè)”意為遠(yuǎn)離手術(shù)部位)。所述鉆桿22沿著縱向軸線A設(shè)置。所述鉆桿22的遠(yuǎn)側(cè)端配有頸部觀，該頸部直徑略小于所述鉆桿22的主要部分30的直徑。所述鉆桿22的近側(cè)端M具有接合特征25。該接合特征25是可便于所述外科鉆20與接合組件可拆除的接合的幾何特征，所述接合組件與和外科鉆20 —起使用的電動手術(shù)工具(未顯示)的轉(zhuǎn)軸為一整體。圖示的接合特征25為在2008年9月5 日提交的美國專利申請 No. 12/205, 103，公告號為 2010/006;3524A1 (W0 2010/028001 A2)， 中描述的凹痕，該專利的內(nèi)容被以引用方式并入。可選的接合特征在1999年3月30號公布的題為 “MULTI-PURPOSE SURGICAL TOOL SYSTEM” 的美國專利 No. 5，888，200 中示出，該專利的內(nèi)容被以引用方式并入。接合特征的其它可選的幾何結(jié)構(gòu)在2003年5月13日公告的題為"CUTTING ATTACHMENT FOR A SURGICAL HANDPIECEDESIGNED TO BE SELECTIVELY COUPLED TO THE HANDPIECE”的美國專利No. 6，562，055中有闡述，該專利的內(nèi)容被以引用方式并入。應(yīng)理解這些接合特征的幾何結(jié)構(gòu)僅為說明性的，而非限制性的。接合特征25的幾何結(jié)構(gòu)不意于限制本發(fā)明。例如，帶有平滑壁的鉆桿本身可能僅僅通過作為機頭接合組件的一部分的卡盤齒固定在機頭上。
以引用并入的方式，美國專利No. 5，888，200也公開了一個可用來致動本發(fā)明的鉆20的機頭。
鉆頭32設(shè)置于鉆桿22的頸部28上。作為優(yōu)選，鉆頭32與鉆桿22 —體地形成。 在圖2-5描述的本發(fā)明的實施例中，鉆頭32具有大致球形形狀。鉆頭32包含固定于頸部 28的近側(cè)端34。該鉆頭32自近側(cè)端34延伸至遠(yuǎn)側(cè)末端36。該鉆頭32包括配置用于切割或切除組織的多個切削刃38。在所示的實施例中，顯示出兩個切削刃38(見圖4)。作為優(yōu)選，每個切削刃38以大致弓形的形狀自近側(cè)端34延伸至略靠近遠(yuǎn)側(cè)末端36的位置。每個切削刃38的頂點40被大致定位于鉆頭32的近側(cè)端34與遠(yuǎn)側(cè)端36之間。每個切削刃 38具有設(shè)置在鉆頭32的近側(cè)端34處的近側(cè)端42。所述切削刃38的近側(cè)端42在近似頸部觀遠(yuǎn)側(cè)端外徑的半徑處與縱向軸線A徑向間隔開。每個切削刃38自所述鉆桿22的遠(yuǎn)側(cè)端沈延伸至末端刃44。
每個切削刃38為出屑槽46的一部分。在本發(fā)明的圖示形式中，鉆頭32形成有圍繞著軸線A對稱設(shè)置的兩個出屑槽46。使用中，出屑槽46將被切除的物質(zhì)遠(yuǎn)離切削刃38 傳送。
每個出屑槽46被成形為具有四個外表面。其中的一個表面為前刀表面45。每個前刀表面45自所述鉆頭32中心向外延伸。通常，每個前刀表面45是平面的。在本發(fā)明的所示形式中，每個前刀表面45約呈月牙形。所述前刀表面45的一端與鉆頭32近側(cè)端相鄰定位。所述前刀表面45的相反端部位于鉆頭32的遠(yuǎn)側(cè)端。但是，所述前刀表面45并非居中定位于垂直于外科鉆20的縱向軸線并延伸穿過所述鉆頭32的最寬直徑部分的平面中。 相反，每個前刀表面在其最寬處，即其內(nèi)刃與外刃之間的最大長度處，沿著位于穿過鉆頭32 的最寬平面前面的軸線定位。橫跨所述前刀表面45的此寬度軸線與所述外科鉆20的縱向軸線沿著朝向鉆頭32的遠(yuǎn)側(cè)端延伸的圓弧形成銳角。每個前刀表面45的外刃是與所述前刀表面一體的出屑槽46的切削刃38。
每個出屑槽46的第二表面為后刀表面M。出屑槽后刀表面M背離相鄰的前刀表面45以有弧度的曲線形狀(arcuately)延伸。每個出屑槽切削刃38由所述前刀表面45 與鄰接的后刀表面M相交而形成。由制造本發(fā)明的外科鉆的一些方法形成后刀表面M。 可選地，由其它的制造方法，后刀表面M通常是圓環(huán)體(torus)外表面的截取部分(slice section)的形式。在本發(fā)明的所示形式中，每個后刀表面M自鉆頭遠(yuǎn)側(cè)末端36延伸至鉆頭近側(cè)端34。因此，每個出屑槽切削刃38沿著所述鉆頭32延伸的距離與和切削刃一體的所述后刀表面討延伸的距離相同。
圍繞切削刃38的角度銳度是所述前刀表面45與相鄰后刀表面M之間角度的函數(shù)。參照圖4，典型地，自后刀表面M延伸出的線55與切削刃38的切線58之間的角度α 在0和30°之間。切線58被定義為與半徑等于切削刃38的徑向尺寸的圓的常規(guī)切線。角度α有時被稱作浮角或后角。在這里，前角被假設(shè)為0°。當(dāng)成形出屑槽46時可認(rèn)為前角是0°，以使所述前刀表面45逆著組織旋轉(zhuǎn)，前刀表面45和組織之間的角度為90°。
凸輪表面60為每個出屑槽46的第三表面。每個凸輪表面60從相關(guān)聯(lián)的后刀表面M(與前刀表面45以一段圓弧角間隔的表面)的尾緣延伸。每個凸輪表面60形成與后刀表面M相交的第一邊緣61。每個凸輪表面60在與第一邊緣以一圓弧角間隔的第二邊緣63處終止。凸輪表面60是球體外表面的截取部分的形式。所述后刀表面M與凸輪表面60都定心于鉆頭32的內(nèi)部中心點。在本發(fā)明的一些形式中，后刀表面M距中心點的徑向距離大于凸輪表面60距中心點的徑向距離。在圖2-5的外科鉆中，每個凸輪表面60的最遠(yuǎn)側(cè)端被定位于靠近所述鉆頭遠(yuǎn)側(cè)末端36。所述凸輪表面60延伸至鉆頭32的近側(cè)端。
在橫向平面中，所述平面垂直于穿過所述鉆頭32的縱向軸線，每個凸輪表面對著的弧沿著鉆頭的長度變化。該弧在所述凸輪表面60最遠(yuǎn)側(cè)端最小。沿著所述鉆頭32朝近側(cè)端移動，弧增大直至到達(dá)鉆頭最大直徑。臨近所述鉆頭32最大直徑處，凸輪表面的弧沿著鉆頭32的剩余長度基本保持恒定。
與每個出屑槽46為一體的第四個表面是空隙表面47。每個空隙表面47朝向所述鉆頭32的中心向內(nèi)延伸。在鉆頭縱向軸線緊接的向外位置，每個空隙表面47彎曲并且過渡到相鄰出屑槽46的前刀表面45。沒有標(biāo)識出來的是一個出屑槽46的前刀表面45和相鄰出屑槽的空隙表面47之間的彎曲過渡表面。圖2中的虛線43表示這兩個表面45和47 之間的間隙(separation)。沿著所述鉆頭32的長度，每個空隙表面47沿著位于末端36鄰近的橫向平面開始。因此，如圖4所示，緊鄰著末端36，相反的前刀表面45相互重疊。后刀表面M的最遠(yuǎn)側(cè)部分在前刀表面45之間延伸。
肋70設(shè)置在每個凸輪表面60上，并徑向向外伸出。肋70具有分別相反的前端72 與尾端74。肋前端72實質(zhì)上是與所述凸輪表面60相鄰的后刀表面M的延伸部，肋70從所述凸輪表面60開始延伸。因此，相對于從鉆頭的縱向軸線延伸穿過后刀表面M與凸輪表面60之間的邊緣的平面，肋前端72呈現(xiàn)錐形。肋尾端74與所述空隙表面47相鄰，該空隙表面47與肋50從其上延伸出的凸輪表面60的尾緣相鄰。所述肋尾端74具有與相鄰的空隙表面47相同曲率的表面。
從截面圖來看，在延伸的平面中，每個肋70看上去具有彎曲的外表面。每個肋具有脊部76，該脊部限定了肋70相對于鉆頭縱向軸線的最大的徑向尺寸。
圖6示意出沿著圖5中線6-6的外科鉆20的鉆頭32的截面圖，該圖穿過肋70的脊部76。半徑R1為切削刃38的半徑。沿著鉆頭32的長度，自軸線A測量的半徑R1大于凸輪表面60的共面部分的半徑，如圖6中的半徑&，有肋70的情形除外。在切削刃38具有最大直徑的沿著鉆頭32的長度的位置，半徑R1具有最大值，此半徑比沒有肋70的凸輪表面 60的半徑，半徑R2，大-20%之間，通常大6% -10%之間。沿著鉆頭32的長度延伸，這兩個半徑(切削刃的半徑-沒有肋的凸輪表面的半徑)的長度的絕對差值通常是恒定的。 因此，在切削刃38的最大直徑的近端和遠(yuǎn)端位置，與沒有肋的凸輪表面60相比，切削刃38 徑向距離的差的百分比從上述相對范圍增加。
在存在肋70的情況下，在沿著鉆頭32的位置，所述肋脊部76具有與圖6中半徑R1 基本相等的半徑。然而，并不是對本發(fā)明的所有形式都有此要求。在本發(fā)明的一些形式中， 在肋70存在的位置上，所述切削刃的半徑和肋脊部的半徑可不同，相差正負(fù)6%或以下。
圖7闡述了肋70在所述凸輪表面60上的高度，該肋自凸輪表面60延伸。這里& 為所述肋脊部76相對于鉆頭縱向軸線的半徑。假設(shè)R1 = R2,肋70優(yōu)選自凸輪表面60升高預(yù)定的高度H1,該高度H1優(yōu)選位于其下方凸輪表面的徑向長度的和20%之間。
外科鉆20的鉆頭32可由工件材料例如金屬通過成形鉆頭32而形成，所述金屬包括但不僅限于鈦，不銹鋼，工具鋼，碳化鎢合金，鎳鈦合金以及類似物。磨削，電火花加工，激光切割或其它機械加工方法可被用于形成外科鉆20的鉆頭32。形成外科鉆20的鉆頭32 的方式不意于限制本發(fā)明。
圖8闡述所述外科鉆20的操作。操作中，外科鉆20的鉆頭32旋轉(zhuǎn)以從手術(shù)部位 S切除組織。組織T可為軀體、人或其它中的任何組織形式，諸如軟骨和骨。通常，該外科鉆以500和100，000RPM之間的速度轉(zhuǎn)動。如圖示，鉆頭32旋轉(zhuǎn)時(這里為逆時針旋轉(zhuǎn))， 切削刃38刺入組織T的層L，然后組織被移動至鉆頭32的相應(yīng)出屑槽46中。當(dāng)所述鉆頭 32作用在組織T上時，三個力在鉆頭上起作用。這些力中的第一個是旋轉(zhuǎn)鉆頭的轉(zhuǎn)矩。第二個力是使用者施加在外科鉆20，準(zhǔn)確地說是用于轉(zhuǎn)動鉆的機頭，上的力Fa，以將鉆頭壓在組織T上。第三個力是組織施加在鉆頭上的抵抗前面兩個力的反作用力。在鉆頭被壓在組織上時這些力被對立的且不同相地施加到鉆頭32上導(dǎo)致外科鉆無意識的振動。
鉆頭旋轉(zhuǎn)時，出屑槽46的切削刃被抵靠在未切除的組織上旋轉(zhuǎn)，圖8A。轉(zhuǎn)矩與使用者施加力相結(jié)合使切削刃深入組織。鉆頭的轉(zhuǎn)動導(dǎo)致前刀表面45壓在未切除的組織上。 鉆頭32的繼續(xù)旋轉(zhuǎn)致使所述出屑槽46刮掉前刀表面45前方緊鄰的組織。所述出屑槽46 繼續(xù)旋轉(zhuǎn)時，后刀表面M旋轉(zhuǎn)進(jìn)入因去除組織而形成的空間中。由于前刀表面45與后刀表面M之間的角度，后刀表面與未切除組織的相鄰表面之間形成空隙，見圖8B?？障兜拇嬖谠试S使用者作用在鉆頭上的力將出屑槽更深入地推入組織內(nèi)。
然而，鉆頭與組織之間存在空隙的結(jié)果是作用在鉆頭32上的不同相的力反復(fù)擊打在未切除的組織上。這種鉆頭32對組織的反復(fù)擊打是被感覺到的外科鉆的振動。
當(dāng)出屑槽后刀表面M遠(yuǎn)離被切割的組織表面轉(zhuǎn)動時，相鄰的凸輪表面60朝向組織旋轉(zhuǎn)，圖8C。如果沒有肋70，使用者施加在鉆頭上的力會導(dǎo)致凸輪表面擊打組織。凸輪表面60對組織反復(fù)擊打之后切削刃38刺入組織被認(rèn)為是外科鉆來回振動的另外振動源。然而，在本發(fā)明中，當(dāng)凸輪表面60朝向組織旋轉(zhuǎn)時，相應(yīng)的肋70被壓在組織上。這種肋抵靠著組織鄰接降低了，即使沒有消除，每個出屑槽46在完成切割動作后壓在組織上的程度。這種每個出屑槽46反復(fù)壓在組織上的程度的降低減輕了組織抵抗此作用的反作用。出屑槽抵靠著組織的運動減少以及隨后的抵抗此運動而施加的力的減小所產(chǎn)生的累積效應(yīng)是減小了外科鉆20的來回振動。此振動的減小導(dǎo)致在外科鉆顫動時使用鉆20的醫(yī)師感覺到的類似減輕。
肋70確實不單單減少了導(dǎo)致鉆振動的出屑槽抵靠著組織的接觸。每個肋70保持相關(guān)的出屑槽凸輪表面60的其余部分遠(yuǎn)離下面的組織。這減少了位于未切割的組織上的碎片、被切下的組織被壓在未切割的組織與覆蓋的出屑槽46之間的程度。如果這些碎片僅僅是簡單地被壓縮在未切割的組織與所述出屑槽46之間，出屑槽的旋轉(zhuǎn)將會導(dǎo)致組織的摩擦生熱。此熱量可高得導(dǎo)致碎片燃燒。這種燃燒可能潛在地?fù)p傷下面的未切割的組織。
由肋70提供的間隙，單獨或者與由后刀表面M提供的切削效率相結(jié)合，有助于確保在使用本發(fā)明的外科鉆時組織所承受的生熱典型地不造成損傷。試驗中已經(jīng)顯示在操作過程中所述外科鉆20的鉆頭32達(dá)到低于60° C，通常低于50°C，甚至低于45°C，的峰值溫度。
更進(jìn)一步，如果沒有肋而是增加所述凸輪表面的半徑，那么出屑槽可被壓到組織內(nèi)以增加切削過程的侵略性的程度將受到限制。相反，利用本發(fā)明的外科鉆20，只有在有肋70的周圍，肋的存在才會限制鉆頭的其余部分到組織內(nèi)的壓操作。因此，雖然肋的存在減少了振動，其并不大大削弱醫(yī)師使用本發(fā)明的鉆強有力地切割組織的能力。
本發(fā)明的外科鉆20的另一特征是在存在肋70的情況下，肋與所述切削刃間隔開一距離，所述距離等于后刀表面M所對的最大弧。肋70與前刀表面45間隔開意味著，本質(zhì)上為后刀表面的延伸部的肋的前緣表面不呈現(xiàn)徑向伸出由前刀表面45和后刀表面M之間的連接處限定的切削刃的切割組織的切削刃。如果存在此切削刃，它可能趨于過度切進(jìn)其所壓的組織內(nèi)。
出屑槽46可被成形為使所述后刀表面M可被修改以調(diào)整切削深度。然而，這與外科鉆20所產(chǎn)生的噪音/振動相平衡。隨著后刀表面M面積的增加，外科鉆20所產(chǎn)生的噪音/振動也增加。因此，作為優(yōu)選，外科鉆20被設(shè)計成使噪音/振動不升高到接近共振的振幅，否則將產(chǎn)生外科鉆20的顫動。通過利用所述后刀表面M，可提升切削效率，也就是，相對于沒有后刀表面M的實施例來說，通過減少切割預(yù)期體積的組織所需的外科鉆20 的鉆頭32的轉(zhuǎn)動圈數(shù)。
如前面已描述的，在圖1-8C的實施例中，所述肋70被軸向設(shè)置在凸輪表面60上的凸輪表面60的最大徑向尺寸位置。然而，在其它實施例中，肋70可可選地被定位于沿著鉆頭32的凸輪表面60上的鉆頭半徑小于最大半徑的其它縱向位置上。
同樣，如圖9-13中所示，本發(fā)明的鉆頭92具有帶兩條肋70和96的出屑槽94。鉆頭92具有與鉆頭32實質(zhì)上相同的特征。每條肋70位于凸輪表面60上的位置與相應(yīng)肋70 在鉆頭32上的位置相同。每條肋96在肋70朝向遠(yuǎn)側(cè)的前方位置自凸輪表面60向外延伸。
圖13闡述了沿圖12中線13-13的鉆頭92的截面圖。再者，應(yīng)理解，除存在肋70 和96的位置外，凸輪表面60在橫向平面中的半徑小于相應(yīng)切削刃38的徑向長度，距離R3。 如圖13所示，在鉆頭32的軸向位置處，每個第二肋96的脊部98被設(shè)置成距縱向軸線A距離R4。如肋脊部76和共面的切削刃之間的關(guān)系R1 = R2那樣，肋脊部98距軸線A的距離和切削刃38的共面部分距軸線A的距離也相等，R3 = R4。
在其它實施例中，一個或多個肋可整體設(shè)置于穿過凸輪表面的最大徑向尺寸的平面上，但可以呈螺旋狀，彎曲狀，或由多個間隔的段形成。而且，沿著肋的長度，肋的高度可不同。
并且，如圖14所描述的，顯示了本發(fā)明的鉆頭的另外一個特征。這里，從鉆頭的縱向軸線到凸輪表面的距離沿著軸線的長度而變化。但是，縱向間隔開的肋70，96和102相對于它們下方的凸輪表面的相對高度是恒定的。這里，肋102位于肋70的近側(cè)端，肋70位于凸輪表面60的部分上方，具有最大長度。這種相對的肋高度的關(guān)系是優(yōu)選的，不是所有都要求這樣。
圖15描述了可選鉆頭112的截面。在本發(fā)明的這個形式中，具有兩個出屑槽114。 每個出屑槽114具有前刀表面116，凸輪表面118以及空隙表面120。每個凸輪表面118背離相關(guān)聯(lián)的前刀表面116以有弧度的曲線形狀延伸。每個前刀表面116與凸輪表面118連接處的刃為出屑槽切削刃122。沒有后刀表面。肋IM在每個凸輪表面118上方徑向延伸。 在本發(fā)明的圖解形式中，肋124自切削刃122延伸至凸輪表面118和空隙表面120之間的刃。本發(fā)明此形式的鉆頭可被制造成使相鄰于切削刃122的肋124的端部自切削刃122向外徑向延伸。這由圖15中的虛線130體現(xiàn)出。線130代表延伸至切削刃的整體加高了的肋 124.
可選地，如實線132所示，鉆頭112可被形成為當(dāng)肋124圍繞著凸輪表面118從切削刃122朝向空隙表面120延伸時，肋的高度增加。在本發(fā)明此形式的一些實施例中，肋 1 可能不存在，那么在切削刃附近不存在相對于凸輪表面118的高度。
圖16-19闡述了本發(fā)明的另一種可選的鉆頭132。鉆頭132具有兩個對稱設(shè)置在鉆頭縱向軸線周圍的出屑槽134。每個出屑槽134具有與前刀表面45相似的前刀表面137。 后刀表面148背離前刀表面137的外邊緣成角度地延伸。具有穿過球形外表面的截取形狀的凸輪表面巧4背離所述后刀表面148成角度地延伸。每個出屑槽134還具有空隙表面 156。每個空隙表面156自相關(guān)聯(lián)的凸輪表面154的尾端向內(nèi)延伸，所述端部與后刀表面152相對。該空隙表面156向內(nèi)延伸并且彎曲進(jìn)入相鄰出屑槽134的前刀表面137的內(nèi)部部分中。
與鉆頭32的后刀表面M不同，鉆頭132的后刀表面148沒有延伸鉆頭132的整個長度。相反，鉆頭132被形成為使每個后刀表面148自鉆頭近側(cè)端的朝向遠(yuǎn)側(cè)的前方位置向前延伸，并且終止于鉆頭遠(yuǎn)側(cè)末端后方的位置。近側(cè)前表面146被定位成緊鄰后刀表面148近側(cè)。遠(yuǎn)側(cè)前表面150被定位成緊鄰后刀表面148遠(yuǎn)側(cè)。因此，所述前表面146和 150在前刀表面137和凸輪表面IM之間延伸。在垂直于鉆頭132縱向軸線的平面中，前表面146和150沿整個出屑槽134與相鄰的前刀表面137形成角度，所述角度大于前刀表面137和后刀表面148之間的角度。因此，在本發(fā)明的此形式中，所述出屑槽切削刃實際由三個連續(xù)的切削刃組成由前刀表面137和前表面146限定的刃162 ；由前刀表面和后刀表面148限定的切削刃164 ；以及由前刀表面和前表面150限定的切削刃166。應(yīng)理解，切削刃164為主切削刃。切削刃162和166為第二切削刃。
由于本發(fā)明外科鉆的制造方法，所以存在前表面146和150。更具體地說，由于形成凸輪表面巧4和下面描述的肋170和172的磨削過程，所以呈現(xiàn)了前表面146和150。在本發(fā)明的一些形式中，沿著鉆頭132的長度方向，前表面146在大約10%至20%的出屑槽上方延伸；后刀表面148在40 %至60 %的出屑槽上方延伸；前表面150在30 %至40 %的出屑槽上方延伸。典型地，三個表面146，148和150中，當(dāng)沿著平行于鉆頭132縱向軸線的軸線測量時，后刀表面148最長。
如果前表面146和150不存在，則凸輪表面巧4在后刀表面148的相反側(cè)上延伸至前刀表面137。在本發(fā)明的此形式中，在后刀表面的相反側(cè)上前刀表面與凸輪表面之間的連接處將是出屑槽的第二切削刃。
鉆頭132被形成為在每個凸輪表面巧4上具有兩個共線的以一圓弧角間隔的肋 170和172。在本發(fā)明的圖解形式中，肋170和172自鉆頭132的最寬直徑部分向外突伸。 肋170自后刀表面148和凸輪表面IM之間的刃以有弧度的曲線形狀延伸。肋172與肋表面170以圓弧形式間隔10°和30°之間的角度，并且更通常地間隔15°和25°之間的角度。肋172延伸至凸輪表面IM和相關(guān)聯(lián)的空隙表面156之間的連接處。
已經(jīng)證明，本發(fā)明的鉆132是使用磨削過程可以相對高效地制造并具有高度一致性的手術(shù)切割工具。
本發(fā)明其它特征的可選實施例也是可能的。例如，本發(fā)明的不同形式的特征可進(jìn)行組合。
同樣，所公開的球形鉆頭僅為說明性的，并非加以限制。在可選實施例中，鉆頭22 可具有可選的形狀，例如橡子形，筒形，子彈頭形，雞蛋形，梨形或鼓形。在這些可選實施例中，設(shè)置在鉆頭上的一個或多個肋在手術(shù)部位為鉆頭提供支撐，以降低噪音/振動。
類似地，并不是本發(fā)明的所有形式都要求只有兩個出屑槽。具有三個或更多出屑槽的本發(fā)明的形式是可能的。同樣，并不是本發(fā)明的所有形式都要求每個出屑槽都具有有肋延伸出的凸輪表面。因此，在具有四個出屑槽的本發(fā)明的形式中，只有一對出屑槽可具有凸輪表面。一般來說，凸輪應(yīng)被設(shè)置成最小化鉆的不對稱負(fù)載。同樣，不要求所有的出屑槽彼此等角度隔開。所以在本發(fā)明的一些形式中，出屑槽可以非對稱地設(shè)置在鉆頭縱向軸線周圍。然而對本發(fā)明的許多形式來說，優(yōu)選的是外科鉆沿著鉆的縱向軸線對稱地具有兩個出屑槽。
類似地，并不是在本發(fā)明的所有形式中都要求具有與凸輪表面不同的空隙表面。 在本發(fā)明的這些形式中，從截面圖看，所述凸輪表面具有螺旋形狀。從與凸輪表面一體的切削刃徑向延伸，凸輪表面既圍繞鉆頭縱向軸線徑向延伸，還朝向此軸線向內(nèi)延伸。所述凸輪表面的內(nèi)部部分在相鄰的下一個出屑槽的前刀表面處或附近終止。
在本發(fā)明的上述或任何其它形式中，所述肋可不延伸圍繞著與肋一體的凸輪表面的整個徑向長度。在前刀表面和凸輪表面的連接處形成出屑槽切削刃的本發(fā)明的形式中， 尤其是這種情況。在本發(fā)明的這些形式中，由于上述原因，通常優(yōu)選將鉆頭形成為使肋與所述切削刃隔開一圓弧角。
在相鄰的共線肋之間具有有弧度的曲線形狀的間隙的本發(fā)明的形式中，可以具有沿著鉆頭長度的另外一個肋，與所述共線肋縱向間隔開。這種設(shè)計保證了當(dāng)共線肋被與組織相鄰地定位時凸輪表面保持不接觸其下方的組織。
類似地，并不是在本發(fā)明的所有形式中都要求肋在垂直于鉆頭縱向軸線的一個或多個平面中徑向延伸。在本發(fā)明的一些形式中，每個凸輪表面可有一個或多個肋，它們位于與鉆頭縱向軸線不成90°的平面中。另外，在本發(fā)明的一些形式中，肋可不必須是線性結(jié)構(gòu)。肋可能形成有彎曲，以在肋上具有相對于彼此成角度的不同部分。
如果每個空隙表面與相鄰的出屑槽的前刀表面之間存在過渡表面，該過渡表面的幾何形狀可不同。在本發(fā)明的一些形式中，平坦的過渡平面可位于這兩個平面之間。在本發(fā)明的一些形式中，甚至可能沒有過渡平面；這兩個平面可簡單地交匯成一角度。
類似地，在本發(fā)明的一些形式中，與相鄰的凸輪表面相比，所述后刀表面的部分可距鉆頭縱向軸線很小的徑向距離。再者，根據(jù)制造方法，所述后刀表面可具有接近穿過球體的截取部分的幾何形狀。
同樣應(yīng)理解所述外科鉆20的桿22不應(yīng)限制于所公開的內(nèi)容。所述外科鉆20可具有如圖示的實心圓柱形鉆桿，或鉆可以是限定出空心腔的管狀體(圖中未示出)，沖洗流體通過所述腔被排出或通過所述腔進(jìn)行抽吸。在這些實施例中，典型地，鉆桿具有緊密靠近鉆頭的開口。該開口用作通向所述腔以排出沖洗液體或以通過抽吸抽出物質(zhì)的端口。在這些實施例中，鉆桿近側(cè)端的接合特征通常為附接于鉆桿近側(cè)開放端的轂。該轂既具有便于外科鉆連接至機頭的幾何特征，還具有建立到抽吸裝置的流體連通的端口或建立來自抽吸流體源的流體連通的端口。
同樣，不是本發(fā)明的所有形式中都要求鉆桿30與鉆頭32之間的頸部的直徑小于桿的直徑。在本發(fā)明已描述的形式中，這個特征存在是考慮到制造原因。在本發(fā)明的一些形式中，頸部可能不存在或者其直徑大于相鄰桿的直徑。
類似地，在本發(fā)明的一些形式中，用于將鉆桿接合至機頭的與所述桿22的近側(cè)端一體的“幾何特征”可能僅僅是桿的那一部分具有特定外徑。因此，所述幾何特征是帶有平滑壁的桿22的一部分。
顯然，根據(jù)以上描述，對本發(fā)明進(jìn)行許多修改和變異是可能的。盡管有關(guān)描述主要針對特殊實施方式，但應(yīng)理解對于所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員來說可以對這里圖示和描述的特殊實施例設(shè)想修改和/或變異。并且落在本說明書范圍內(nèi)的所有這些修改或變異都意于包含在本發(fā)明之中。應(yīng)理解本說明書應(yīng)當(dāng)僅僅為說明性的，而并非作為限制。
權(quán)利要求
1.一種用于從手術(shù)部位去除或切除組織的外科鉆，所述外科鉆包括具有相反的近側(cè)端和遠(yuǎn)側(cè)端04J6)的細(xì)長桿(22)，所述桿的近側(cè)端被成形為接合至能夠轉(zhuǎn)動所述桿的手術(shù)工具；附接于所述桿的遠(yuǎn)側(cè)端的鉆頭(32，92，112，132)，所述鉆頭具有多個出屑槽(46，94， 114，134)，每個出屑槽具有前刀表面05，116，137)，所述前刀表面從鉆頭的中心向外延伸， 所述前刀表面具有限定出出屑槽切削刃(38，148)的外端部；以及凸輪表面(60，118，巧4)， 所述凸輪表面背離所述出屑槽切削刃以有弧度的曲線形狀延伸至相鄰的出屑槽；其特征在于至少一個出屑槽06，94，114，134)被進(jìn)一步形成為具有至少一個肋(70，96，102，124， 170，172)，所述肋自凸輪表面向外延伸并且在所述凸輪表面的一部分上方以有弧度的曲線形狀延伸，其中，所述肋不在整個凸輪表面上方延伸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的外科鉆，其中，所述至少一個出屑槽06，94，114，134)被進(jìn)一步形成為使所述肋(70，96，124，170，17幻具有前端(72)，所述前端背離所述出屑槽切削刃 (38，148)隔開一圓弧角。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的外科鉆，其中所述至少一個出屑槽(46，94，114，134)被進(jìn)一步形成為具有后刀表面(M，148)，所述后刀表面背離所述前刀表面05，137)延伸至凸輪表面(60，1M)，所述前刀表面與所述后刀表面具有形成所述出屑槽切削刃(38，164)的連接處；以及所述至少一個肋(70，170)具有前端，所述前端自所述后刀表面和凸輪表面之間的連接處向外延伸。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的外科鉆，其中，所述鉆頭具有縱向軸線，并且所述至少一個出屑槽被進(jìn)一步形成為，在垂直于鉆頭縱向軸線的公共平面內(nèi)所述前刀表面與后刀表面(54，148)限定出切削刃(38)，所述切削刃距鉆頭縱向軸線第一距離；在沒有肋的情況下，在如所述切削刃所述的同一平面內(nèi)，所述凸輪表面(60，154)被定位成距所述鉆頭縱向軸線第二距離，所述第二距離小于所述第一距離。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的外科鉆，其中，所述至少一個出屑槽被進(jìn)一步形成為，在存在肋的情況下所述肋具有脊部，所述脊部位于距鉆頭縱向軸線第三距離處，所述第三距離大于所述第二距離。
6.根據(jù)權(quán)利要求3至5中任意一項所述的外科鉆，其中，所述后刀表面(54)延伸所述鉆頭的長度。
7.根據(jù)權(quán)利要求3至5中任意一項所述的外科鉆，其中，所述鉆頭(9 具有近側(cè)端，并且所述后刀表面(148)從所述鉆頭近側(cè)端(34)的朝向遠(yuǎn)側(cè)的前方位置延伸。
8.根據(jù)權(quán)利要求3，4，5或7所述的外科鉆，其中，所述鉆頭(9 具有遠(yuǎn)側(cè)端，并且所述后刀表面(148)從所述鉆頭遠(yuǎn)側(cè)末端(36)的朝向近側(cè)的后方位置向后延伸。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任意一項所述的外科鉆，其中所述鉆頭(32，92，112，13幻具有沿所述鉆頭的長度變化的直徑；并且所述至少一個出屑槽被形成為使所述肋(70，124，170，17 在所述鉆頭具有最大直徑的位置從所述凸輪表面向外延伸。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9中任意一項所述的外科鉆，其中，每個所述出屑進(jìn)一步包括空隙表面(47，120，156)，所述空隙表面自與切削刃間隔的所述凸輪表面(60,118,120)的端部向內(nèi)延伸，每個所述空隙表面延伸至相鄰出屑槽的前刀表面。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的外科鉆，其中，帶肋的所述至少一個出屑槽被形成為使肋在所述凸輪表面上方延伸至空隙表面。
12.根據(jù)權(quán)利要求1至11中任意一項所述的外科鉆，其中，所述至少一個出屑槽被形成有多個肋(60,92,170,172) ο
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的外科鉆，其中，所述多個肋(60,9 被在所述凸輪表面上彼此縱向間隔開。
14.根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的外科鉆，其中，所述多個肋(170，172)彼此隔開一圓弧角。
15.根據(jù)權(quán)利要求1至14中任意一項所述的外科鉆，其中，所述鉆頭具有從包括下述的組中選擇的一種形狀球形，圓柱形，橡子形，筒形，子彈頭形，雞蛋形，梨形以及鼓形。
16.根據(jù)權(quán)利要求1至15中任意一項所述的外科鉆，其中，所述桿0 被形成有凹痕 (25)，所述凹痕被連接外科鉆的手術(shù)工具接合。
17.根據(jù)權(quán)利要求1至16中任意一項所述的外科鉆，進(jìn)一步包括位于所述桿0 與所述鉆頭(32，92，112，132)之間的頸部(28)，所述頸部的直徑小于所述桿的直徑并且大于附接所述頸部的鉆頭的相鄰部分的直徑。
18.根據(jù)權(quán)利要求1至17中任意一項所述的外科鉆，其中，每個凸輪表面(118)的至少一部分鄰接相關(guān)聯(lián)的前刀表面(116)，以限定與前刀表面和凸輪表面一體的出屑槽(114) 的出屑槽切削刃(122)的至少一部分。
19.根據(jù)權(quán)利要求1至18中任意一項所述的外科鉆，其中，所述鉆頭(32，92，132)具有兩個出屑槽，并且每個出屑槽具有至少一個所述肋。
20.根據(jù)權(quán)利要求1至19中任意一項所述的外科鉆，其中，所述鉆頭(32，92，132)被形成為使出屑槽圍繞著所述鉆頭縱向軸線對稱設(shè)置，并且每個出屑槽具有至少一個所述肋。
全文摘要
外科鉆包括附接鉆頭(32)的鉆桿(22)。鉆頭包括多個出屑槽(46)。每個出屑槽至少具有前刀表面(45)和凸輪表面(60)。所述前刀表面自鉆頭的縱向軸線徑向向外延伸。所述前刀表面限定出屑槽切削刃(38)。相關(guān)聯(lián)的凸輪表面背離所述前刀表面彎曲。一個或者多個肋(70)自凸輪表面徑向向外延伸。
文檔編號B23C5/00GK102510738SQ201080042460
公開日2012年6月20日 申請日期2010年8月25日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月26日
發(fā)明者K·曼利, M·古貝利尼 申請人:史賽克愛爾蘭公司