专利名称：成型扩孔钻齿的制作方法
背景技术：
本发明涉及外科器械，具体地说涉及用于在骨中切割出有形腔体的外科扩孔钻。
为了在髋骨移植中产生有形腔体，其中该腔体需要有光滑的壁和精确的形状，扩孔钻外壳或切割碗(cutting bowl)优选为半球形。另外，切割齿的位置和取向必须适当。进一步说，齿的高度对骨碎片的尺寸来说十分重要，因此对扩孔钻切割出的形状的精确性也十分重要。
在绝大多数情况下，髋臼中的移植件最好固定于一凹穴，即半球形腔体中。但是，对这种形状的要求并不是十分严格的。其它髋臼切割壳为非半球形，但这里所说的原理适用于包括这些其它几何形状。
将髋臼扩孔成精确的形状，即基本上为半球形，从而使骨和最后的(半球状)移植件的接触最多特别是在无牙骨质(cementless)髋部手术中越来越重要。
另外，目前越来越强调切割一个较小切口，以便对病人的损伤最小，并且有助于提高恢复率。为了满足该附加需求，医疗仪器和移植件的设计者们面临更多的挑战。此外，外科手术进程的改变包括这样的事实，即外科医生更常常将髋臼扩孔钻的手柄保持在一单一轴线上，而不是采用将工具手柄端部“扫过”一角度，并因此连续改变扩孔钻切割轴线的步骤。如果做一个将现有扩孔钻手柄保存在一恒定轴线上的试验，则将在一个接近于半球形的大的范围内切割出一系列的同心环。当外科医生“扫过”扩孔钻手柄轴线时，这些无规则的运动(以类似于磨光的方式)产生一个半球形表面。
在致力于使同心环的数量最多，使振动/颤动最少，并且因此在不扫过的情况下获得光滑的半球形表面的过程中，我们期望增加更多的齿。但是，当这样做时，机械强度将降低。另外，在这种情况下将更难于确保每个齿的切割轮廓交迭。已尝试过采用更大的齿，但不仅是碎片尺寸太大，切割应力也太大，或者是扩孔钻过于复杂。进一步说，由于大的开口邻近于较大的齿，因此牺牲了机械强度。
Sayler的美国专利US5,116,165描述了一种具有有限数量分离刀片状齿的扩孔钻。这些齿由被切割部分的轮廓的单一曲线限定。换言之，这些齿为平直的。这种齿的构型不需支撑，因为没有提供一种结构，以便在面对扩孔过程中有时出现的非正常高切割压力的情况下帮助保持齿的构型(而不是齿本身)。另外，当在进行边缘切割时出现有限数量的广泛裂缝时，扩孔钻的周边构型的整体性将受到影响。这种整体性受影响的原因是，在裂缝的尖锐角处产生了高应力。
通常齿的构型是原始材料构型，即片层状材料或半球形的基底直径或制造方法的函数。通常不考虑切割表面的构型。因此，单个齿的切割常常仅接近于球形或半球形的所需构型。例如，它可以产生一个平的表面，或具有不同于所需要的半径，并且进一步产生一个不规则的整个的半球形。
因此，我们所需要的是一种能够使分离的切割表面最小，并且产生一系列切割，其中包括单个定义的几何形状的扩孔钻。另外，我们所需要的是一种能够独立地受控于原始材料构型的齿的构型。
发明概述上述问题将通过提供下面这样一种用于切割出所需切割形状的髋臼扩孔钻来解决，该扩孔钻具有一个切割壳，在该切割壳上设有一系列双弯曲切割齿，其数量能够基本上减少每个齿上的切割压力，同时减少切割中产生的特有碎片的尺寸。基本上所有齿中的每一个齿均具有匹配的大致长度上的弧形切割边，该切割边的切割轮廓基本上与被切割部位的形状轮廓匹配。这种构型减少了切割所述形状所需的齿的数量。另外，通过冲孔或形成较多的较小齿，从而易于保持扩孔钻的周边形状。
因此本发明改进了切割表面的质量，并且采用了较少的齿。
图1为现有扩孔钻的透视图。
图2A为现有扩孔钻的齿的顶视图。
图2B为现有扩孔钻的齿的侧视剖面图。
图2C为现有扩孔钻的齿的正视图。
图3A为现有扩孔钻的齿的顶视图。
图3B为现有扩孔钻的具了的侧视剖面图。
图3C为现有扩孔钻的齿的正视图。
图4为本发明扩孔钻的侧视图。
优选实施例的详细描述参见图1，图中示出了一种典型的现有髋臼扩孔钻10。扩孔钻10具有一个切割碗或壳12，该壳限定了一个表面14，在该表面上邻近开口18处设有齿16。基座20用作工具接合装置(未示出)。
参见图2A，图中示出了扩孔钻10的一个齿16。齿16具有背向切割边20的脱离表面22(“升高”，标记为A区)。在切割边20的后面一些距离处(图中位于切割边的左侧)画有虚线26，该表面30开始朝向B区的表面向内弯曲，然后朝向扩孔钻切割碗表面14。表面反射线28有助于表示这些表面的构型。
参见图2B，图中示出了现有扩孔钻10的齿轮廓32的剖面侧视图。升高部分22的轮廓32的构型如图所示为非线性的。
参见图2C，从现有扩孔钻10的齿16的正视图中可以看到A区的脱离表面22。在另一些现有扩孔钻中(未示出)，从前方不能看到相应的升高部分22，而是被遮挡住了，这是因为它们朝向顶点收敛。
这些升高部分22，各自的切割边20和开口18或者呈螺旋排列，或者随机地位于扩孔钻的表面上。“螺旋”一词的含义是包括如下任何形式，即切割齿16以有序的方式编组，以扫过被切割的整个形状。优选的螺旋排列为这样一种排列在任何相邻纬度圆上的相邻齿之间彼此具有均匀的角度偏移，即相邻齿位于彼此均匀间隔的经线的不同圆上。另外，优选的是相邻切割环之间有交迭(即，环由每个齿16扫过)。
这些现有的扩孔钻10有一个顶峰38，它基本上接近于一个窄峰。
现参见图3A至3C，本发明有一个切割壳12’，在该切割壳上设有一系列双弯曲切割齿16’，其数量为基本上减少了每个齿上的切割压力，同时减少切割时产生的特有碎片。基本上所有齿16’中的每一个均具有匹配的大致长度上的弧形切割边20’，其切割轮廓基本上与被切割形状的轮廓相匹配。该匹配的弧形切割边20’与由相邻升高部分29’支撑的第二切割边21’相邻，其中升高部分的特征如角撑板或扶墙部分，它背向切割壳弯曲，并支撑着第二切割边21’。整个切割边20’因此为双弯曲形，这样至少需要两个明显不同的弯曲来限定每一个切割边20’。当扩孔钻10’旋转切割时，开口18’在切割边之前。这种构型减少了切割所述形状所需的齿的数量。本发明因此提高了切割表面的质量，同时允许采用较少的齿16’。
尽管在图中切割边20’呈现为扁平的，但它实际上随被切割表面，此例中为半球形表面的轮廓而变化。在该实施例中，切割边20’的半径R与被切割表面的半径匹配。
与传统的认识不同，新齿16’不是因制造与该齿相邻的较大或较宽开口18’而产生的。如现有技术那样，开口18’基本上为圆形的。在齿16’的形成方式中，齿受到变形，并且形成具有最终形状的外廓。在该实施例中，升高部分22’近似于矩形棱柱，于切割碗12的表面与切割碗正切相交。齿16’具有清晰的随切割边20’走向的分离表面(位于A区)。注意同样的参考数字在整个附图中用于表示相同或相似的特征。
另外，已经知道，通过形成或冲出更小的齿，可以更易于确保保持扩孔钻的球形形状不受损害。
为了得到多条从髋臼中心到边缘的径向线，由不同的齿16’切割扇形的不同部分。本发明的较长齿16’随圆形开口18’而变化，与更靠近的所需半径R匹配，这意味着切割整个半径所需齿的数量减少。更进一步说，采用在切割壳12’上设置一系列切割齿16’基本上减少了每个齿上的压力，同时减少了在切割中产生的特殊碎片的尺寸。采用较少的齿16’还能够允许省去半球形的部分50(图5所示)，同时保持切割表面的高质量。具有切去的部分的扩孔钻的例子在下列一系列PCT申请中示意性给出PCT/IB01/02675和PCT/IB01/02676，名称分别为“用于外科扩孔钻的固定器”和“外科扩孔钻”，申请日为2001年11月21日，该内容在此通过参考被引入本申请中。
本发明形成有一个具有较宽外廓的齿16’，因此易于与下一个位于半球的不同纬度高度上的齿产生的切割相交迭。另外，齿16’切割所需半球的一个扇区，与所需半径精确匹配。改进的齿使得用较少的齿能够切割到整个半球。
优选的是，扩孔钻10’包括一系列均匀分布，并且在切割壳上彼此间隔开的切割齿16’。这些齿16’可以以螺旋排列的方式分布在切割壳12’上。
在备选实施例中，最好参见图4，切割壳为半球的一部分。在这种情况下，区域50(由虚线示出)在制作过程中已切去。在该实施例中，切割边的长度选择成能够完全切割所述形状，而其数值为仍能确保具有良好的机械强度。较长的切割边使得能够采用较少的齿，同时仍能够切割出好的半球形，而不必要求切割壳具有更完善的半球形状。
工具接合部分52包括两个相交棒54和56，其中一个棒54在其较外侧端上具有两个平面60(仅示出了其中一个)，相邻于扩孔钻切割壳12’上的它们的连接点。
在此描述的本发明的实施例可以有多种变型和改进。尽管在此示出了本发明的某些示例性的实施例，但前面公开的内容将涵盖这些改进、改变和替换。在一些例子中，采用本发明的一些特征可以不与采用其它特征相对应。因此，可以理解，前面的描述可以宽范围地解释、理解为仅是以示例和例子的形式给出的，本发明的精神与范围仅由所附的权利要求限定。
权利要求
1.一种用于切割所需切割形状的髋臼扩孔钻，包括一个切割壳，该切割壳上有一系列切割齿，其数量能显著减小每个齿上的切割压力，同时减少在切割中产生的特有的碎片尺寸，其中基本上所有齿均是双弯曲形，并具有匹配的基本长度上的弧形切割边，该匹配的弧形切割边具有一切割轮廓，该切割轮廓基本上与被切割部位的形状轮廓匹配，从而减少了切割所述形状所需的齿的数量。
2.如权利要求1所述的扩孔钻，其中当该扩孔钻旋转切割时，一个基本上为圆形的孔领在所述切割边之前。
3.如权利要求1或2所述的扩孔钻，其中一系列齿均匀排列，并且在切割壳上彼此间隔开。
4.如权利要求1至3中任一项所述的扩孔钻，其中切割齿在切割壳上螺旋排列。
5.如权利要求1至4中任一项所述的扩孔钻，其中切割壳为一球形的一部分，在该球形中切割边的长度选择成能够完全切割所述形状，这样与可具有更完全的半球形状的切割壳相比将可能采用较少的齿。
6.如权利要求5所述的扩孔钻，其中切割壳为半球形或其一部分。
全文摘要
一种用于切割所需切割形状的髋臼扩孔钻(10′)。该扩孔钻具有一个切割壳(12′)，该切割壳上有一系列双弯曲切割齿(16′)，其数量为基本上减小每个齿上的压力，同时减少在切割中产生的特有的碎片尺寸。基本上所有齿中的每一个均具有匹配的大致长度上的弧形切割边，并且该切割边的切割轮廓基本上与被切割部位的形状轮廓匹配。这种构型减少了切割所述形状所需的齿的数量。
文档编号A61B17/16GK1620268SQ03802411
公开日2005年5月25日 申请日期2003年1月16日 优先权日2002年1月16日
发明者安德烈·勒肖特 申请人:普雷西梅德公司