具有不成对的排屑槽的外科手术钻的制作方法

技术领域

本公开针对用于骨头切割或整形的外科手术系统，且特别是，针对外科手术系统的外科手术解剖工具。

背景技术：

在使用切割工具的外科手术操作期间，外科医生经常通过精确控制切割工具的能力来平衡切割工具的侵袭性。随着外科医生控制切割器械以增加侵袭性，潜在地减少了手术操作的时间段，外科医生可能控制不太精确。而非侵袭性切割可能更精确，但是其会增加手术操作的时间段。

在侵袭性切割期间减小的精确性的一部分可能是工具颤动的结果。可能由于若干原因发生工具颤动。一个原因是排屑槽的间隔。具有“成对的”排屑槽或偶数个排屑槽的切割工具可能由于一个切割边缘与组织接合的同时另一个切割边缘从组织脱离而颤动，或者当多个接合的排屑槽的切割深度变化、产生不对称的力时可能出现颤动。此外，工具颤动可能由排屑槽中的组织没有在排屑槽重新与组织接合之前从排屑槽离开所导致。在会产生相对较大的组织切片的侵袭性切割期间，这可能会被复合。

本公开针对解决现有技术中的一个或多个缺陷的用于骨头切割或整形的外科手术系统。

技术实现要素：

在一个示例性的方面中，本公开针对用于切割骨头和其他组织的外科手术解剖工具。外科手术解剖工具可以包括远端部和近端部。柄可以在远端部和近端部之间延伸。设置在远端部的切割头连接到柄。其具有在其内形成有奇数个排屑槽的外表面。每个排屑槽都包括与外表面相交以形成切割刃的前角表面，以及与前角表面相对的后角表面。后角表面和前角表面形成第一角度。每个排屑槽还包括从后角表面延伸到切割头的远端部的前导斜角表面，前导斜角表面和前角表面形成与第一角度大致相同的第二角度。

在一个方面中，奇数个排屑槽包括三个排屑槽。在其他方面中，第一角度和第二角度是钝角。在其他方面中，前导斜角表面包括倒角和圆角中的一个。在其他方面中，排屑槽进一步包括在前导斜角表面和前角表面之间的斜面。

在其他示例性的方面中，本公开针对一种用于切割骨头和其他组织的外科手术解剖工具，其包括柄和被连接到柄的切割头。切割头和柄具有中央纵轴，并且切割头具有在其内形成有奇数个排屑槽的外表面。每个排屑槽可以包括与外表面相交以形成切割刃的平坦前角表面，并且可以包括与前角表面相对的平坦后角表面。平坦前角表面与平坦后角表面形成钝角。前导斜角表面可以从平坦后角表面延伸到外表面的远端部，并且至少一个排屑槽的前导斜角表面包括延伸越过纵轴的最远端。

在其他示例性的方面中，本公开针对一种用于切割骨头和其他组织的外科手术解剖工具，其包括柄以及被连接到柄的切割头。切割头和柄可以具有中央纵轴和外表面。外表面可以是大致的球形且可以具有形成在其内的三个排屑槽。在三个排屑槽的邻接的排屑槽之间的外表面形成在大约45度至55度的范围内的角度。三个排屑槽中的每一个都包括与外表面相交以形成切割刃的平坦前角表面。平坦前角表面与穿过纵轴的参考平面平行且偏离该参考平面。每个排屑槽还包括与前角表面相对并且与外表面相交的平坦后角表面。平坦后角表面可以延伸到切割头的近部，平坦前角表面和平坦后角表面可以形成在大约95度和105度的范围内的第一钝角。前导斜角表面可以从平坦后角表面延伸到外表面的远端部。前导斜角表面和平坦后角表面可以形成与第一钝角大致相同的第二角度。三个排屑槽中的至少一个排的前导斜角表面包括延伸越过纵轴的最远端。

在其他示例性的方面中，本公开针对具有外科手术解剖切割器组件的外科手术系统，其具有如本文中所描述的外科手术解剖工具。

附图说明

通过结合附图参考以下描述可以获得对本公开及其优点的更完整的理解。

图1是根据本发明的在病人中使用的外科手术解剖切割器组件的图示。

图2是包括根据本发明的驱动器和外科手术解剖工具的外科手术解剖切割器组件的部分分解立体图的图示。

图3是根据本公开的一个示例性方面的外科手术解剖工具的远端的等比例视图的图示。

图4是根据本公开的一个示例性方面的外科手术解剖工具的侧视图的图示。

图5是根据本公开的一个示例性方面的外科手术解剖工具的远端的端视图的图示。

图6是根据本公开的一个示例性方面的外科手术解剖工具的远端的侧视图的图示。

图7是根据本公开的一个示例性方面的、从图6中的位置旋转的、图6的外科手术解剖工具的远端的其他侧视图的图示。

图8是根据本公开的一个示例性方面的外科手术解剖工具的远端的端视图的图示。

图9是根据本公开的其他示例性方面的外科手术解剖工具的远端的等比例视图的图示。

图10是根据本公开的一个示例性方面的外科手术解剖工具的侧视图的图示。

图11是根据本公开的一个示例性方面的、从图10中的位置旋转的外科手术解剖工具的其他侧视图的图示。

图12是根据本公开的一个示例性方面的外科手术解剖工具的远端的端视图的图示。

图13是根据本公开的一个示例性方面的外科手术解剖工具的远端的、在其关于骨头组织在该组织中切割了一段路线时的端视图的图示。

具体实施方式

现在详细地参考本发明的示例性实施方式，在附图中示出了其示例。只要有可能，在附图中使用相同的附图标记来指示相同的或相似的部分。

本公开针对外科手术解剖切割器组件，其包括在外科手术过程中驱动外科手术解剖工具的解剖工具驱动器。通过减少切割期间颤动的发生率，解剖工具可以提供增强的切割控制和切割精度。这可以允许外科医生进行更侵袭性的解剖而不损害控制和切割精度。继而，这可以减小一些外科手术操作所需的时间长度，使病人受益。此外，减少的颤动可以产生更平滑的切口，这可以提升治愈率并减少恢复时间。

本文中公开的示例性解剖工具是具有不成对的排屑槽的外科手术钻。如此，排屑槽自身并非精确地间隔开180度。偏离的排屑槽似乎在仍然允许相对侵袭性切割的同时提供了颤动减少的益处。这个优点可以来自于在解剖钻的单次旋转期间，在一个排屑槽与切割组织结合而另一个与组织脱离的时间之间的时间上的偏离。

图1表示病人A正在经历神经手术。按照常见的做法，进入脑或其他的神经结构通常要求骨头和其它组织的精细的解剖才得以进入。通过示例的方式，根据本发明的一个方面示出的使用解剖工具驱动器10的解剖切割器组件被用于解剖与手术进入部位邻接的病人A的骨头以及其他组织的一部分。

图2更详细地示出了用于解剖骨头或其他组织的解剖工具驱动器10。解剖工具驱动器10包括马达外罩12，其耦合到空气供应和软管组件14，该组件向马达外罩12中的马达供应压缩空气并将低压废气从手术部位排出。解剖工具驱动器10进一步包括连接到解剖工具100的附接外罩16。参考图3至图5更详细地描述解剖工具100。

图3示出了远端部的等比例视图，图4示出了解剖工具100的侧视图，并且图5示出了远端部的端视图。参考这些附图，在这个示例中，解剖工具100是外科手术钻，其包括通过延伸的柄或轴106连接的近端部102和远端部104。柄106具有限定了近端部102和远端部104的中心线的纵轴。在一个实施方式中，柄106包括在大约0.030英寸至0.150英寸范围内的直径。

在图2中，近端部102被安排为与马达部12中的轴接合并由该轴驱动，但是其穿过附接外罩16并由附接外罩16支撑。在这个示例中，近端部102包括当在剖面中观察时的第一非圆形区域112、当在剖面中观察时的第二非圆形区域114、以及中间区域116。在这个示例中，第一非圆形区域和第二非圆形区域112、114被示出为六边形表面且具有相同的剖面形状。这些区域被配置为与解剖工具驱动器10的驱动部接合。中间区域116具有比第一非圆形区域和第二非圆形区域112、114更小的剖面面积。其可以用于与解剖工具驱动器10接合或由解剖工具驱动器10接合，以将解剖工具100锚定或固定在解剖工具驱动器10中。在这个示例中，中间区域116具有圆形剖面，其具有比第一非圆形区域112的最小的剖面宽度更小的直径。

远端部104包括被连接到柄106的切割头120。切割头120的横剖面大于柄106的直径。切割头120被示出为具有外表面122的外科手术切割钻。在这个示例中，外表面122是大致的球形。在其他实施方式中，切割头120可以具有比柄106的至少一部分更小的剖面。在一个实施方式中，柄106包括延伸到切割头120的具有弯曲的或锥形的表面的颈部。

切割头120形成有被形成在外表面122中并且围绕切割头120均匀地间隔开的三个对称的切割排屑槽124。每个切割排屑槽124都包括与外表面122形成切割刃128的前角表面126，并且包括邻接前角表面126的后角表面130。切割头120的远端区域包括被示出为通向后角表面130的倒角部132的前导斜角表面。斜面134将倒角部132连接到前角表面126。如可以看出的，切割刃120从球形切割头120的最远端部到该切割头120的近侧形成平滑的弧线。

在这个示例中，前角表面126是横跨其长度的平坦表面。在此，前角表面126偏离穿过纵轴108的平面但是与其平行。因此，前角表面126位于不与解剖工具100的中心线或纵轴108相交的平面上。虽然被示出为在中心线之后偏离，但是在其它实施方式中，前角表面126在穿过纵轴的平面之前或在其前面偏离但是与其平行，以给予期望的前角。在一个实施方式中，设置前角表面使得穿过前角的平面与用于不偏的前角的轴相交。虽然被示出为平坦的，但是在其他实施方式中，前角表面126表面是斜角的或由螺旋形形成。

后角表面130形成了排屑槽124的相对侧，并且，虽然考虑到额外的角度，但是与前角表面126一起形成在大约85度至120度的范围内的角度θ。在一个实施方式中，角度θ在大约95度至105度的范围内，且在其他实施方式中，角度是大约100度。后角表面从倒角部132延伸到切割头120的近部。解剖工具100的不同实施方式包括在前角表面126和后角表面130之间的角度，其是锐角、直角或钝角。在一些实施方式中，角度θ在大约90°和100°的范围内。

最好如在图4中看到的，倒角部132从后角表面130到切割头120的远端成斜角。在示出的示例中，以从横穿轴108的线下落大约20度与70度之间测量的角度α来切割倒角部132。在一个示例中，倒角部132形成有在大约35度至45度的范围之间的角度α，且在一个示例中，角度α是大约40度。形成角度α使得倒角部132的端部延伸越过中心线或轴108，如在图4中可以看出的。此外，在示出的实施方式中，相对于前角表面126形成倒角部132，以形成与在后角表面130和前角表面126之间形成的角度θ大致上相对应的角度。

图5示出了斜面134如何与切割头120的外表面122相交以在切割头的最远端与外表面122形成前导表面。斜面134使切割刃128成斜角以使得每个排屑槽124都独立于其他排屑槽且不与其他排屑槽相交，尽管它们延伸越过中心线或轴108。在示出的实施方式中，切割头120虽然为球形，但是其包括被钎焊到柄106的、被切去顶端的近端。

图6至图8示出了解剖工具的另外的实施方式，在此标记为附图标记200。解剖工具200的特征的一些尺寸、角度和形状与上文所述的相似，且将不在此重复。解剖工具200包括与上文参考解剖工具100讨论的柄和近端相似的柄206和近端。因此，这些在此将不做出进一步描述。

解剖工具200包括具有球形外表面222的切割头220，其具有在其内形成的三个切割排屑槽224a至224c，其中每个切割排屑槽224a至224c都具有分别的平坦前角表面226a至226c，其与外表面222相交以形成分别的切割刃228a至228c。后角表面230a至230c形成与每个切割排屑槽224a至224c的每个分别的前角表面226a至226c相对的壁。如上文描述的，在一个实施方式中，前角表面226与穿过中心线或轴208的平面平行但是偏离该平面。在其他实施方式中，前角表面226形成穿过中心线或轴208的平面。

解剖工具200包括彼此不同的切割排屑槽，而不是如参考解剖工具100所公开的具有相同的排屑槽。在这个示例中，每个切割排屑槽224a至224c都包括被示出为从其最远端延伸到后角表面230的倒角或圆角232a至232c的分别的前导斜角表面。但是，每个排屑槽224a至224c的倒角或圆角232a至232c都具有不同的深度或曲率。这可以参考图6来理解，其中每个倒角或圆角都被设置为不同的尺寸。

图7和图8各自示出了切割头220的侧视图的图示，其示出了沿着解剖工具200的不同排屑槽的曲率。图7示出了后角表面230c和倒角或圆角232c的轮廓。图8示出了后角表面230a和倒角或圆角232a的轮廓。如通过比较可以看出的，图8中的倒角或圆角232a大致上比图7中的倒角或圆角232c更大。如在图8中可以看出的，前导斜角表面包括倒角和圆角。圆角连接倒角和后角表面230a。此外，前角表面228延续了后角表面230和倒角或圆角232的全长。即，解剖工具200不包括斜面。但是，由于在示例性的工具200中倒角或圆角232通过排屑槽变化，因此前角表面的表面面积也从排屑槽到排屑槽而变化。如通过比较图7和图8所看出的，前角表面226a的面积大于前角表面226c的面积。类似地，切割刃的长度从排屑槽到排屑槽而变化，且切割刃228a的长度大于切割刃228c。此外，如图8中所示出的，切割排屑槽224a中的倒角或圆角232a延伸越过中心线或轴208，同时切割排屑槽224b和224c不延伸越过中心线或轴208。

图9至图12示出了解剖工具的另外的实施方式，在此标记为附图标记300。解剖工具300的特征的一些尺寸、角度和形状与上文所述的类似，且将不在此重复。解剖工具300包括与上文讨论柄和近端类似的柄306和近端。

解剖工具300包括具有外表面322的切割头320，其具有在其内形成的切割排屑槽324，其中每个切割排屑槽324都具有与外表面322相交以形成分别的切割刃328的分别的前角表面326。在此，切割排屑槽324大致上具有相同的形状，因此其全部标记为相同的附图标记。

在这个实施方式中，前角表面326是螺旋形，其具有前导部340和尾部342。螺旋角增加了有效的剪切作用，从而减少了在骨头切割过程中产生的切割力和热量。也可以改进碎屑的排出。在切割期间，随着钻围绕纵轴308旋转，前导部340是在切割动作期间接合骨头组织的第一部分，而尾部342跟在前导部340之后。这可以在切割期间向三个排屑槽的钻提供额外的稳定性，这是因为通过渐进的侧向动作施加了来自骨头组织的阻力。这使得切割力更恒定，有更少的颤动机会。螺旋形使前导部340先接合骨头，且切割刃的剩余部分在非常短的时间段后接合骨头，而不是排屑槽的整个切割刃一次接合骨头。这减少了振动和阻尼，产生了更高水平的稳定性。

在这个实施方式中，分别的前角表面326的前导部340与穿过中心线或轴308的平面平行，但是其从该平面的前面偏离。在其他实施方式中，前角表面326的前导部340形成穿过中心线或轴308的平面或形成在穿过中心线或轴308的平面后面的平面。如在图12中可以看出的，前缘在中心点前面延伸并越过中心点。

图12示出了解剖工具300的端视图，其具有参考边界346，其创造了与解剖工具300的切割刃328相交的圆。虽然在剖面中被示出为线，但是在一个示例中，参考边界346是与切割刃328相交的球形边界。解剖工具300的切割刃328与球形参考边界346相交。但是，在剖面中，外表面322从参考边界346向内逐渐变细。如在图12中可以看出的，外表面322包括锥形部348，其后跟着弯曲部350。锥形部348从切割刃沿外表面322向后延伸。锥形部348后面是弯曲部350，其形成有作为阿基米德螺线或凸轮表面的变化的半径。利用附图标记351来标记作为锥形部和弯曲部350的结果形成的凸轮退切量。这提供了最大间隙，其允许钻在不受到来自与新切割表面接合的外表面322的过度干扰的情况下推进到骨头组织。这可以帮助减少如果外表面要与骨头组织接合或摩擦的情况下可能产生的热。

后角表面330形成了与每个切割排屑槽324的每个分别的前角表面326相对的壁。在解剖工具300的实施方式中，排屑槽324大致上全部相同，且与上文描述的前角表面类似。参考线352指出了切割头320的腹板厚度。腹板厚度是切割头的固体部分的最小直径。当使用图12中示出的三个排屑槽时，腹板厚度具有大约等于切割刃328的半径的一半的半径。其他的实施方式具有更大或更小的腹板厚度。在一个实施方式中，腹板厚度半径在切割刃328的半径的大约40％到80％的范围内。

图10至图11各自示出了切割头320的侧视图的图示，其示出了沿着解剖工具300的不同排屑槽的曲率。图10示出了后角表面330c和倒角或圆角332c的轮廓。图11示出了前角表面326和切割刃328的轮廓。如通过比较可以看出的，前角表面328形成了从前导部340延伸到尾部342的螺旋形。

图13示出了在切割环境中示例性的外科手术解剖工具300。在该视图中，切割工具300的仰视图在骨头组织结构370中切割了一段路线，其中为了显示切割工具，骨头组织结构370是透明的。

在图13中，解剖工具300的切割刃328被示出为与骨头结构370接合且切割来自骨头结构370的物质。切割刃328也是仅接合到骨头结构370内。如可以看出的，在该时间点，仅有两个切割刃328接合到骨头组织370中。第三切割刃328从与骨头结构的接合中移出。因为排屑槽彼此偏离且不直接彼此相对，所以切割刃328在切割刃328接合骨头结构之前从与骨头结构的接触中移出。在解剖钻的单次旋转期间，一个切割刃接合组织与分开的切割刃脱离组织的时间之间的时间差可以提供颤动减少的优点。因此，在任何单一时间点，三个切割刃中仅两个与骨头结构接触。

虽然示例性的解剖工具是具有三个排屑槽的钻，但是解剖工具可以具有额外的不成对的排屑槽。例如，解剖工具的一个示例包括5个排屑槽。在使用中，奇数个排屑槽可以在骨头或切割期间导致水平降低的颤动。由于通过使解剖工具围绕其纵轴旋转来产生切割，因此奇数个排屑槽使初始的切割刃接合和切割刃脱离的时间偏离。该时间上的偏离被认为在仍然允许侵袭性的切割动作的同时减少了颤动的发生率。此外，由于排屑槽中的至少一个具有延伸越过纵轴或中心线的切割刃，因此外科医生握持切割器的角度不像不是这样的切割器那样苛刻。

显然，可以改变或修改上文公开的特定的说明性实施方式，且所有这样的变化都被认为是在本发明的范围和精神之内。