BR112015011198B1 - Osteótomo rotatório - Google Patents

Abstract

OSTEÓTOMO DE AUTOENXERTO. A presente invenção se refere a um osteótomo sulcado que é rotacionado em uma direção para ampliar uma osteotomia polindo-se e cortando-se/perfurando-se quando girado em uma direção oposta. Um corpo afunilado conicamente tem uma extremidade apical com abas. As abas são definidas para esmerilhar osso quando rotacionadas na direção de polimento e cortar osso quando flexionadas na direção de corte/perfuração. Sulcos helicoidais e áreas de ocupação interpostas são dispostos acerca do corpo. Cada sulco tem uma borda de trabalho que pole o osso quando rotacionada na direção de polimento e corta o osso quando girada na direção de corte/perfuração. As abas e áreas de ocupação geram uma força de reação axial de oposição que aprimora o controle cirúrgico. O osteótomo autoenxerta o osso reaplicando-se partículas esmerilhadas de uma maneira compacta ao longo de toda a profundidade da osteotomia, particularmente no fundo.

Description

REFERÊNCIA CRUZADA A PEDIDOS RELACIONADOS

[001] Este pedido reivindica prioridade do Pedido de Patente Provisório n° 61/727.849 depositado dia 19 de novembro de 2012 e nos Estados Unidos este pedido é uma continuação em parte do documento de n° de Série U.S. 13/608.307 depositado dia 10 de setembro de 2012, que é uma continuação em parte do documento de n° de Série U.S. 13/427.391 depositado dia 22 de março de 2012, que reivindica prioridade do Pedido de Patente Provisório n° 61/466.579 depositado dia 23 de março de 2011, as revelações inteiras de cada são incorporadas no presente documento a título de referência e com base nas mesmas.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO Campo da Invenção

[002] A invenção refere-se geralmente a ferramentas para preparar um orifício para receber um implante ou acessório fixo e mais particularmente a osteótomos rotatórios e métodos implantados por meio deste para expandir uma osteotomia ou orifício em material celular para receber um implante ou outro dispositivo de fixação.

Descrição da Técnica Relacionada

[003] Um implante é um dispositivo médico fabricado para substituir uma estrutura biológica ausente, para sustentar uma estrutura biológica danificada, ou para melhorar uma estrutura biológica existente. Implantes ósseos são implantes do tipo colocados no osso de um paciente. Implantes ósseos podem ser encontrados por todo o sistema esquelético humano, incluindo-se implantes dentários em um osso maxilar para substituir um dente perdido ou danificado, implantes de junta para substituir uma junta danificada tal como quadris e joelhos e implantes de reforço instalados para reparar fraturas e remediar outras deficiências, para citar apenas algumas. A colocação de um implante frequentemente exige uma preparação no osso com o uso tanto osteótomos manuais ou brocas de precisão com velocidade altamente regulada para impedir necrose por queimadura ou pressão do osso. Após uma quantidade variável de tempo para permitir que o osso cresça na superfície do implante (ou em alguns casos para uma porção de acessório fixo de um implante), aquecimento suficiente irá permitir que um paciente comece terapia de reabilitação ou retorne ao uso normal ou talvez a colocação de uma restauração ou outro recurso de ligação.

[004] No exemplo de um implante dental, é exigida a preparação de um orifício ou osteotomia para receber um implante ósseo. De acordo com técnicas atuais, em locais edêntulos da mandíbula (sem dentes) que precisam de expansão, um orifício piloto é furado no osso recipiente para formar a osteotomia inicial, tomando-se cuidado para evitar as estruturas vitais. O orifício piloto é então expandido com o uso de dispositivos de expansão progressivamente mais largos chamados osteótomos, avançados manualmente pelo cirurgião (tipicamente entre três e sete sucessivas etapas de expansão, dependendo do comprimento e largura do implante). Uma vez que o orifício receptor foi preparado apropriadamente, um parafuso de acessório fixo (normalmente autorroscante) é aparafusado no lugar a um torque preciso de modo a não sobrecarregar o osso circundante.

[005] A técnica de osteótomo se tornou amplamente utilizada em certas situações que exigem preparação de um local por expansão de um orifício piloto. Naturalmente, a técnica de osteótomo é um procedimento traumático. Osteótomos são tradicionalmente dispositivos não rotatórios, mas que em vez disso são avançados com o impacto de um martelo cirúrgico, que compacta e expande o osso no processo de preparação de locais de osteotomia que irá permitir colocação de implante. O tratamento de um local mandibular, por exemplo, é frequentemente limitado devido à densidade aumentada e plasticidade reduzida exibidas pelo osso nessa região. Outros locais de implante ósseo não dental podem ter densidade desafiadora e características de plasticidade similares. Ou a localização do osso pode ser totalmente inadequada para o impacto violento de um osteótomo, tal como em aplicações ósseas pequenas como as vértebras e áreas de mão/pulso, para citar apenas algumas. Adicionalmente, uma vez que o osteótomo tradicional é inserido por marteladas, a natureza explosiva da força percussiva fornece controle limitado sobre o processo de expansão, o que frequentemente leva a deslocamento não intencional ou fratura tal como na placa labial de osso em aplicações dentais. Muitos pacientes não toleram bem a técnica de osteótomo, frequentemente reclamando do impacto do martelo cirúrgico. Além disso, relatos documentaram o desenvolvimento de uma variedade de complicações que resultam do trauma percussivo em aplicações dentais, incluindo-se vertigem e os olhos podem mostrar nistagmo (isto é, movimento cíclico involuntário constante do globo ocular em qualquer direção).

[006] Mais recentemente, técnicas alternativas para o osteótomo martelado foram desenvolvidas para aplicações ósseas que permitem preparação menos traumática de locais de implante. Estes procedimentos alternativos são baseados no uso de expansores ósseos tipo parafuso acionados por motor, tais como aqueles comercializados por Meisinger (Neuss, Alemanha). Primeiro um orifício piloto é perfurado no local de implante, então uma série de expansores de machos de tarraxa progressivamente maiores são introduzidos no osso manualmente, ou com rotação conduzida por motor, o que diminui trauma cirúrgico (conforme comparado com tarraxas de martelo) enquanto fornecem um certo grau de controle do local de expansão. O padrão de sequência de expansores de machos de tarraxa de é destinado a compactar osso lateralmente conforme a tarraxa do expansor avança para a crista óssea. Esse sistema permite expansão e preparação de local de implantes em osso Tipo II e III, assim como compactação do osso Tipo IV.

[007] O Pedido n° U.S. 2006/0121415 para Anitua Aldecoa descreve o uso de ferramentas conduzidas por motor e métodos para expandir um osso humano para o propósito de instalar um implante dental. Similar à ilustração progressiva descrita acima, uma broca inicial é usada para criar um orifício piloto seguido por uma inserção de uma osteótomo tipo expansor de macho de tarraxa que tem uma geometria cônica/cilíndrica com corte transversal progressivo. Um moto cirúrgico é usado para rotacionar o osteótomo a velocidades relativamente baixas. Outro exemplo dessa técnica é descrito na Patente n° U.S. 7.241.144 para Nilo et al, expedida dia 10 de julho de 2007. As revelações inteiras do Pedido n U.S. 2006/0121415 e da Patente n° U.S. 7.241.144 são incorporadas por meio deste a título de referência.

[008] A Patente n° U.S 7.402.040 para Turri, expedida 22 de julho de 2008, revela uma técnica híbrida de osteótomo rotatório e martelado com o uso de um projeto de osteótomo não circular. Na modalidade preferencial, o osteótomo não circular é primeiro martelado ao fundo da osteotomia e então, quando em profundidade total, rotacionado para frente e para trás manualmente para alcançar um formato de expansão final. Em uma modalidade alternativa, entretanto, martelagem e rotação por impulso são aplicados simultaneamente a fim de conduzir o osteótomo mais profundamente para a osteotomia, o avanço para dentro da osteotomia é compelido por arestas helicoidais que geram "uma força de tração que tende a avançar o mesmo [o osteótomo] no sentido do interior do local ósseo". (Turri na Coluna 9, linhas 42 a 43). Em outras palavras, o osteótomo da modalidade alternativa de Turri usa roscas em combinação com martelagem percussiva e rotação energizada para puxar o osteótomo para baixo para a osteotomia.

[009] Nos projetos da técnica anterior que envolvem expansão óssea conduzida por motor, incluindo-se aqueles de Anitua Aldecoa, Niro e Turri descritos acima, a velocidade rotatória do expansor de macho de tarraxa é travado em uma relação fixa à taxa de expansão da osteotomia. Isto é devido ao fato de que fios de rosca no dispositivo expansor cortam o osso e "puxam" a tarraxa de expansor mais profundamente na osteotomia inicial com rotação. Desse modo, avanço axial é controlado pelo espaçamento de fios de rosca e velocidade de rotação; o espaçamento de fio de rosca do expansor é fixo e não pode ser alterado durante outra atividade pelo cirurgião. Se um cirurgião deseja expandir o osso mais lentamente, o único recurso é rotacionar o expansor mais lentamente. Reciprocamente, se o cirurgião deseja expandir o osso mais rapidamente, a única opção é rotacionar a ferramenta expansora mais rapidamente. Desse modo, a taxa de expansão óssea é uma função direta inalterável da taxa em que o cirurgião rotaciona a ferramenta expansora e o cirurgião, é incapaz de variar outros parâmetros tais como taxa de pressão e/ou rotação para alcançar uma taxa de expansão ótima.

[010] Essa ligação inexorável de taxa de rotação de ferramenta para taxa de expansão óssea em todos os sistemas de expansão rotatórios da técnica anterior limita o controle cirúrgico do processo de implante e em alguns casos pode levar a desconforto desnecessário do paciente. Há, portanto, uma necessidade na técnica por um método cirúrgico aprimorado para expansão de uma osteotomia para receber um implante em todas as aplicações ósseas e ferramentas, portanto, que fornecem maior controle cirúrgico, são menos custosas, menos prováveis de introduzir erro e que reduzem desconforto do paciente.

[011] Outra área de interesse em relação à preparação de osso para receber um implante ou parafuso de fixação é a integração óssea subsequente do implante. A conexão estrutural e funcional direta entre osso vivo e a superfície de um implante artificial portador de carga leva a sucesso geral melhorado do procedimento cirúrgico para o paciente. Abordagens atuais para aprimorar o contato direto de osso e superfície de implante são direcionadas no sentido do uso de cemento (“cement”) projetado e/ou superfícies de implante patenteado que incluem tipicamente construção porosa. As propriedades porosas da superfície do implante contribuem para infiltração óssea extensiva, que permite que ocorra atividade de osteoblasto. Além disso, a estrutura porosa permite ao tecido frágil aderência e vascularização dentro do implante. Uma desvantagem significativa da abordagem atual para aprimorar integração óssea, nomeadamente o uso de construções de cemento e de implante, é o custo adicional relativamente alto. O cemento e implantes projetados tendem a ser produtos patenteados comercializados a preços especiais. Por exemplo, não é incomum para um único parafuso ósseo usado em uma aplicação de fixação padrão custar $ 5.000 (USD).

[012] Há, portanto, uma necessidade por ferramentas e técnicas aprimoradas que facilitem integração óssea sem o alto custo anexado associado com o presente cemento e implantes projetados.

[013] Adicionalmente, outros tipos de materiais celulares não orgânicos, tais como espumas metálicas usadas em algumas aplicações aeroespaciais, também exigem técnicas de fixação que podem se beneficiar dos conceitos de preparação de orifício usados no campo da medicina para preparação de osso.

BREVE SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[014] De acordo com um aspecto desta invenção, um osteótomo rotatório é configurado para ser rotacionado continuamente em uma direção para expandir uma osteotomia por brunimento (“burnishing”). A osteotomia rotatória inclui uma haste que estabelece um eixo geométrico longitudinal de rotação para o osteótomo rotatório. Um corpo é ligado à haste. O corpo tem uma extremidade apical remota da haste e um perfil afunilado conicamente que diminui de um diâmetro máximo adjacente à haste para um diâmetro mínimo adjacente à extremidade apical. A extremidade apical inclui pelo menos um rebordo (“lip”). Uma pluralidade de ranhuras (“flutes”) é disposta acerca do corpo. Cada ranhura tem uma face de brunimento e uma face de corte oposta. Uma superfície de contato (“land”) é formada entre ranhuras adjacentes. Cada superfície de contato tem uma face de superfície de contato que liga uma face de brunimento de uma ranhura e uma face de corte de uma ranhura adjacente. Pelo menos um dentre o rebordo e as superfícies de contato é configurado para gerar uma força de reação axial oposta quando rotacionado continuamente em uma direção de brunimento e avançado de modo forçado simultaneamente para uma osteotomia. A força de reação axial oposta é direcionalmente oposta à direção avançada de modo forçado na osteotomia de modo que através do procedimento de expansão o osteótomo seja projetado contra o cirurgião. O fenômeno de recuo dá ao cirurgião controle melhorado do procedimento de expansão e desacopla de modo eficaz a rotação da ferramenta à taxa de expansão no osso.

[015] De acordo com um segundo aspecto desta invenção, uma osteotomia rotatória é configurada para ser rotacionada em uma direção par expandir uma osteotomia por brunimento. O osteótomo rotatório inclui uma haste que tem um eixo cilíndrico alongado. Um corpo é ligado à haste. O corpo tem uma extremidade apical remota da haste e um perfil afunilado conicamente que diminui de um diâmetro máximo adjacente à haste para um diâmetro mínimo adjacente à extremidade apical. A extremidade apical inclui pelo menos um rebordo. Uma pluralidade de ranhuras é disposta acerca do corpo. Cada ranhura tem uma face de brunimento e uma face de corte oposta. Uma superfície de contato é formada entre ranhuras adjacentes. O rebordo é configurado para simultaneamente autoenxertar e compactar osso (isto é, pressionar delicadamente a estrutura óssea lateralmente para fora em um mecanismo de condensação) quando rotacionado continuamente em alta velocidade em uma direção de brunimento e avançada de modo forçado simultaneamente para uma osteotomia. A ação de autoenxerto e compactação do rebordo permite que a osteotomia rotatória expanda uma osteotomia do topo para o fundo de uma maneira progressiva enquanto retém as propriedades benéficas de enxertar imediatamente material ósseo deslocado diretamente na osteotomia e, dessa forma, promover integração óssea de um implante ou membro de fixação colocado subsequentemente.

[016] De acordo com um terceiro aspecto desta invenção, uma ferramenta rotatória é configurada para ser rotacionada continuamente em uma direção para expandir um orifício em material celular (isto é, não limitado a osso) por brunimento. A ferramenta rotatória inclui uma haste, que estabelece um eixo geométrico longitudinal de rotação para a ferramenta rotatória. Um corpo é ligado à haste. O corpo tem uma extremidade apical remota da haste e um perfil afunilado conicamente que diminui de um diâmetro máximo adjacente à haste para um diâmetro mínimo adjacente à extremidade apical. A extremidade apical inclui pelo menos um rebordo. Uma pluralidade de ranhuras é disposta acerca do corpo. Cada ranhura tem uma face de brunimento e uma face de corte oposta. Uma superfície de contato é formada entre ranhuras adjacentes. Cada superfície de contato tem uma face de superfície de contato que liga uma face de brunimento de uma ranhura e uma face de corte de uma ranhura adjacente. Pelo menos uma dentre o rebordo e as superfícies de contato é configurado para gerar uma força de reação axial oposta quando rotacionado continuamente em uma direção de brunimento e avançado de modo forçado simultaneamente para um orifício. O fenômeno de recuo dá ao usuário controle melhorado do procedimento de expansão e desacopla de modo eficaz a rotação da ferramenta à taxa de expansão no osso.

[017] De acordo com um quarto aspecto desta invenção, um osteótomo ultrassônico é configurado para expandir uma osteotomia. O osteótomo ultrassônico inclui uma haste. Um corpo é ligado à haste. O corpo tem uma extremidade apical remota da haste e um perfil afunilado conicamente que diminui de um diâmetro máximo adjacente à haste para um diâmetro mínimo adjacente à extremidade apical. A extremidade apical inclui uma formação de trituração (“grinding”) unidirecional. Um espaçador de autoenxerto é configurado para autoenxertar e compactar osso após o osso ter sido pulverizado de modo ultrassônico pela extremidade apical conforme o corpo é avançado de modo forçado para uma osteotomia simultaneamente com vibração de alta frequência.

[018] De acordo com um quinto aspecto desta invenção, é fornecido um método para expandir uma osteotomia por brunimento. O método inclui a etapa de sustentar um corpo ranhurado para rotação acerca de um eixo geométrico longitudinal. O corpo tem uma extremidade apical e um perfil afunilado conicamente que diminui de um diâmetro máximo para um diâmetro mínimo adjacente à extremidade apical. O método inclui adicionalmente rotacionar continuamente o corpo em uma direção de brunimento enquanto avança de modo forçado simultaneamente o corpo para uma osteotomia. O aprimoramento compreende triturar uma quantidade progressivamente maior de material ósseo com a extremidade apical conforme o corpo é avançado mais profundamente na osteotomia e autoenxertar o material ósseo triturado no osso hospedeiro dentro da osteotomia e também compactar o material ósseo triturado para o osso hospedeiro com o corpo ranhurado. A ação de autoenxerto e compactação permite que o osteótomo rotatório expanda uma osteotomia do topo para o fundo de uma maneira progressiva de modo axial para reter as propriedades benéficas de enxertar imediatamente material ósseo deslocado diretamente na osteotomia e, dessa forma, promover integração óssea de um implante ou membro de fixação colocado subsequentemente.

[019] De acordo com um sexto aspecto desta invenção, é fornecido um método para expandir uma osteotomia por brunimento. O método inclui a etapa de sustentar um corpo ranhurado para rotação acerca de um eixo geométrico longitudinal. O corpo tem uma extremidade apical e um perfil afunilado conicamente que diminui de um diâmetro máximo para um diâmetro mínimo adjacente à extremidade apical. O método inclui adicionalmente rotacionar continuamente o corpo em uma direção de brunimento enquanto avança de modo forçado simultaneamente o corpo para uma osteotomia. O aprimoramento compreende triturar uma quantidade progressivamente maior de material ósseo com a extremidade apical conforme o corpo é avançado mais profundamente na osteotomia e gerar uma força de reação axial oposta, oposta à direção de avanço do corpo para a osteotomia. A força de reação axial oposta é direcionalmente oposta à direção avançada de modo forçado na osteotomia de modo que através do procedimento de expansão o osteótomo projeta contra o cirurgião. O fenômeno de recuo dá ao cirurgião controle melhorado do procedimento de expansão e desacopla de modo eficaz a rotação da ferramenta à taxa de expansão no osso.

[020] Estes e outros aspectos da invenção serão compreendidos mais inteiramente considerando-se a descrição detalhada e ilustrações desta invenção.

BREVE DESCRIÇÃO DAS DIVERSAS VISTAS DOS DESENHOS

[021] Estes e outros recursos e vantagens da presente invenção se tornarão mais prontamente verificados quando considerados em conexão com a descrição detalhada e desenhos anexos seguintes.

[022] A Figura 1 retrata uma aplicação exemplificativa da presente invenção em um local edêntulo da mandíbula (sem dentes) que precisa de expansão para receber um implante.

[023] A Figura 2 é uma vista como na Figura 1, mas que mostra a osteotomia inteiramente preparada resultante conforme alcançada através do uso da presente invenção em uma série progressiva de etapas de expansão.

[024] A Figura 3 é uma vista como na Figura 1 que mostra uma etapa de expansão progressiva com um osteótomo rotatório de acordo com uma modalidade desta invenção.

[025] A Figura 4 é uma vista como na Figura 2 em que um implante instalado é preparado para receber um pilar de fixação ou base para prótese subsequente (não mostrada).

[026] A Figura 5 é um vista diagramática que ilustra a título de exemplo o uso de um kit cirúrgico que contém quatro osteótomos de diâmetro progressivamente maior de acordo com a presente invenção em combinação com um motor de broca reversível para preparar simultaneamente três locais de osteotomia separados em uma mandíbula humana com ouso de reversão seletiva de direção de osteótomo para expandir cada osteotomia tanto cortando-se quanto por brunimento sem remover o osteótomo do motor de broca cirúrgica.

[027] A Figura 6 é uma vista em elevação lateral de um osteótomo rotatório de acordo com uma modalidade desta invenção.

[028] A Figura 7 é uma vista em corte transversal simplificada que mostra um procedimento cirúrgico denominado "balanço" (“bounce”) no presente documento onde um osteótomo de acordo com a presente invenção, é pressionado repetidamente para a osteotomia e retirado enquanto o osteótomo permanece em rotação de uma maneira repetitiva de modo a expandir a osteotomia enquanto permite que o cirurgião gerencie a taxa de expansão (e outros fatores) enquanto faz ajustes durante outra atividade.

[029] A Figura 8 é um gráfico exemplificativo que representa a força aplicada por um usuário para avançar o corpo para uma osteotomia contra a profundidade de penetração para a osteotomia (ou orifício) em três procedimentos separados a fim de ilustrar que o cirurgião (ou usuário) pode fazer ajustes durante outra atividade à força de avanço dependendo da situação em particular.

[030] A Figura 9 é uma curva tensão-deformação simplificada geralmente representativa de osso, espuma metálica e outros materiais de hospedeiro com os quais a presente invenção é adequada para uso.

[031] A Figura 10 é uma vista expandida da extremidade apical de um osteótomo rotatório de acordo com uma modalidade desta invenção.

[032] A Figura 11 retrata um corte transversal através de uma osteotomia com um osteótomo rotatório disposto parcialmente dentro como no meio de um procedimento de expansão de acordo com esta invenção.

[033] A Figura 12 é uma vista expandida da área circunscrita em 12 na Figura 11 e melhorada com forças de reação (R) conforme aplicadas pelas paredes do osso ao osteótomo rotatório em resposta a rotação do osteótomo na direção de brunimento.

[034] A Figura 13 é um diagrama das forças de reação (R) da Figura 12, mostradas divididas em forças de componente lateral (Rx) e axial (Ry).

[035] A Figura 14 é uma vista em perspectiva fragmentária da extremidade apical de um osteótomo rotatório de acordo com uma modalidade desta invenção.

[036] A Figura 15 é uma vista de extremidade da extremidade apical de um osteótomo rotatório das Figuras 6, 10 e 14.

[037] A Figura 15A é um corte transversal da extremidade apical de um osteótomo de acordo com esta invenção tomado geralmente ao longo de linhas semicirculares 15A-5A na Figura 15.

[038] A Figura 16 é uma vista expandida de uma superfície de contato conforme circunscrito em 16 na Figura 15.

[039] A Figura 17 é um corte transversal exagerado através de uma osteotomia com a extremidade apical de um osteótomo rotatório mostrado em vários estágios do procedimento de expansão a fim de descrever as zonas de uma osteotomia que experimentam trituração, compressão e autoenxerto com cada estágio do processo de expansão.

[040] A Figura 18 é uma vista em corte transversal tomada geralmente ao longo das linhas 18-18 na Figura 17.

[041] A Figura 19 é uma vista em corte transversal tomada geralmente ao longo das linhas 19-18 na Figura 17.

[042] A Figura 20 é uma vista expandida da área circunscrita em 20 na Figura 17 e que retrata os recursos de trituração e autoenxerto de osso da extremidade apical.

[043] A Figura 21 é uma vista em perspectiva fragmentária da extremidade apical como na Figura 14, mas a partir de uma perspectiva levemente diferente e que ilustra a região da extremidade apical onde material ósseo é coletado e é subsequentemente repatriado no osso circundante.

[044] A Figura 22 é uma imagem de micro-CT desenvolvida durante a testagem de um protótipo de osteótomo rotatório de acordo com esta invenção e que mostra uma fatia transversal através de um platô tibial medial de Porcine03 com orifício comparativo criado por: (A-esquerda) uma broca perfuradora da técnica anterior, (B-centro) o osteótomo rotatório desta invenção rotacionado em uma direção de corte e (C-direita) o osteótomo rotatório desta invenção rotacionado em uma direção de brunimento.

[045] As Figuras 23A a D são imagens de micro-CT desenvolvidas durante a testagem de um protótipo de osteótomo rotatório de acordo com esta invenção e que mostra vistas em fatia axial comparativas de orifícios de platô tibial medial de Porcine03 criados com uma broca perfuradora da técnica anterior (Figura 23A) e o osteótomo rotatório desta invenção rotacionado em uma direção de brunimento (Figura 23C) e vistas em fatia axial comparativas de projeção de densidade mineral de osso média de volume de 1 cm ao redor de orifícios mediais de Porcine02 criados com uma broca perfuradora da técnica anterior (Figura 23 B) e o osteótomo rotatório desta invenção rotacionado em uma direção de brunimento (Figura 23 D).

[046] A Figura 24 mostra uma modalidade alternativa do osteótomo desta invenção configurado para vibração de alta frequência ao invés de rotação.

[047] A Figura 25 é um corte transversal através de uma osteotomia com o osteótomo alternativo da Figura 24 disposto completando-se parcialmente um procedimento de expansão de acordo com esta invenção.

[048] A Figura 26 é uma vista expandida da extremidade apical do osteótomo alternativo da Figura 24.

[049] A Figura 27 é uma retratação simplificada de um esqueleto humano, que destaca alguns exemplos de áreas em que o osteótomo novo desta invenção pode ser aplicado de modo eficaz.

[050] A Figura 27 A é uma vista expandida de uma vértebra humana.

[051] A Figura 27B é uma vista das vértebras como na Figura 27A mostradas em corte transversal com um osteótomo rotatório de acordo com uma modalidade desta invenção disposta para expandir uma osteotomia para o propósito de receber um parafuso de fixação ou outro dispositivo de implante.

[052] A Figura 28 é uma vista em perspectiva de um produto de espuma de metal que tem um orifício formado no mesmo com o uso de um osteótomo rotatório de acordo com esta invenção que exemplifica pelo menos uma aplicação comercial não óssea.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[053] Em referência às Figuras, em que numerais parecidos indicam partes parecidas ou correspondentes por todas as diversas vistas, as Figuras 1 a 4 mostram o exemplo de um implante dental, em que é exigida preparação de uma osteotomia para receber um implante ósseo (Figura 4). Será compreendido que esta invenção não é limitada a aplicações dentais, mas pode ser aplicada por todo um espectro amplo de aplicações ortopédicas. Adicionalmente, a invenção não é limitada nem a aplicações ósseas ou ortopédicas, mas pode ser usada para preparar orifícios em espuma metálica e outros materiais celulares para aplicações industriais e comerciais, para citar apenas alguns. Na Figura 1, é mostrado um local edêntulo da mandíbula (sem dentes) 30 que precisa ser expandido e preparado como uma osteotomia 32 (Figura 2) a fim de receber um implante 34 (Figura 4) ou outro dispositivo de acessório fixo. A série de etapas inclui primeiro furar um orifício piloto no osso recipiente para formar a osteotomia inicial (não mostrada), que então expande incrementalmente a osteotomia com o uso de dispositivos de expansão ou osteótomos rotatórios progressivamente mais amplos, geralmente indicado em 36, conforme mostrado na Figura 3. Uma vez que a osteotomia foi preparada, o implante 34 ou parafuso de acessório fixo é aparafusado no lugar conforme ilustrado na Figura 4. O procedimento de formar uma osteotomia é descrito, geralmente, no documento n° U.S. 2013/0004918 publicado dia 3 de janeiro de 2013 para Huwais, a revelação inteira do qual é incorporada por meio deste a título de referência.

[054] A Figura 5 é um vista diagramática que ilustra a título de exemplo o uso de um kit cirúrgico que contém quatro osteótomos 36A a D de diâmetro progressivamente maior de acordo com a presente invenção em combinação com um motor de broca reversível 38 para preparar simultaneamente três locais de osteotomia separados 32A, 32B e 32C, respectivamente, em uma mandíbula humana 30 com ouso de reversão seletiva de direção de osteótomo para expandir cada osteotomia tanto cortando-se quanto por brunimento sem remover um dado osteótomo 36 do motor de broca cirúrgica 38. Embora o exemplo seja apresentado aqui novamente no contexto de uma aplicação dental, aqueles versados na técnica irão verificar que as técnicas descritas são adaptáveis a aplicações não dentais incluindo, mas não limitado a substituição de junta, fixações ósseas em geral e espumas de metais (consultar, por exemplo, as Figuras 27B e 28).

[055] De volta ao exemplo da Figura 5 um primeiro local de osteotomia 32A está localizado na frente do osso de mandíbula 30 onde a largura do osso é relativamente estreita. A composição do osso 30 na região do primeiro local de osteotomia 32A pode ser descrita predominantemente como Tipo II. Um segundo local de osteotomia 32B está localizado levemente posterior ao primeiro local 32A em uma região da mandíbula que tem largura de osso 30 moderada. A composição do osso 30 na região do segundo local de osteotomia 32B pode ser descrita geralmente como uma combinação dos Tipos II e III. Um terceiro local de osteotomia 32C está localizado em uma região molar da mandíbula e é cercado por uma largura de osso 30 relativamente generosa. A composição do osso 30 na região do terceiro local de osteotomia 32C pode ser descrita predominantemente como Tipo III. Devido à largura e composição variáveis do osso 30 nos locais 32A, 32B e 32C, o cirurgião não deseja aplicar exatamente a mesma técnica e procedimento para cada osteotomia 32. Com o uso da presente invenção, um cirurgião (ou usuário em aplicações não cirúrgicas) tem a habilidade de preparar simultaneamente todos os três locais de osteotomias 32A a 32C de formas diferentes.

[056] Nesse exemplo, cada local de osteotomia 32A a 32C presume-se ter uma osteotomia inicial preparada primeiro perfurando-se um orifício piloto de 1,5 mm. (naturalmente, as circunstâncias de qualquer dada aplicação cirúrgica, tanto dental quanto não dental em natureza, irão ditar o tamanho da osteotomia inicial e outras características da operação). O cirurgião trava ou diferentemente instala o primeiro osteótomo 36A no motor de broca 38 e define a direção rotacional para o sentido anti- horário. Embora o cirurgião possa variar a velocidade rotacional do osteótomo 36 de acordo com os ditames da situação em seu julgamento, resultados experimentais indicam que velocidades de rotação entre cerca de 200 e 1.200 rpm e configurações de torque entre cerca de 15 a 50 Ncm fornecem resultados satisfatórios. Velocidades rotacionais mais preferenciais entre cerca de 600 a 1.000 rpm e configurações de torque entre cerca de 20 a 45 Ncm fornece resultados satisfatórios. E ainda mais preferencialmente, velocidades de rotação na faixa de 800 a 900 rpm e configurações de torque de cerca de 35 Ncm fornecem resultados satisfatórios.

[057] O cirurgião então pressiona o primeiro osteótomo rotatório 36A para o primeiro local de osteotomia 32A para expandir através de brunimento (cujos detalhes são descritos em detalhe abaixo). Entretanto, devido à natureza de composição diferente do segundo 32B e terceiro 32C locais de osteotomia, o cirurgião escolhe expandir por corte ao invés de brunimento. Para efetuar isso, o cirurgião reverte a direção rotacional do motor de broca 38 para sentido horário sem remover o primeiro osteótomo 36A do motor de broca 38. Então, com o uso de um movimento similar a um impulso, o cirurgião expande o segundo 32B e terceiro 32C locais de osteotomias removendo-se material ósseo que pode, se desejado, ser coletado.

[058] Nesse estágio no exemplo hipotético, o primeiro local de osteotomia 32A foi expandido o quanto desejado pelo cirurgião; nenhuma expansão adicional do primeiro local de osteotomia 32 A é necessária. Entretanto, o segundo 32B e terceiro 32C locais de osteotomia ambos exigem expansão adicional. O cirurgião então instala o segundo osteótomo 36B no motor de broca 38 e define a direção rotacional para sentido anti-horário. Pulando-se o primeiro local de osteotomia 32A finalizado, o cirurgião então expande o segundo osteótomo 36B para o segundo local de osteotomia 32B através de brunimento. Devido à natureza de composição diferente do terceiro local de osteotomia 32C, o cirurgião escolhe expandir por corte ao invés de brunimento. Para efetuar isso, o cirurgião reverte a direção rotacional do motor de broca 38 para sentido horário sem remover o primeiro osteótomo 36B do motor de broca 38. Então, com o uso de um movimento similar a um impulso, o cirurgião expande o terceiro local de osteotomia 32C removendo-se material ósseo (que pode, se desejado, ser coletado).

[059] Quando os dois locais de osteotomias 32B, 32C restantes forem expandidos pelo segundo osteótomo 36B, o cirurgião trava ou diferentemente instala o terceiro osteótomo 36C no motor de broca 38 e define a direção de rotação para sentido anti-horário. Novamente pulando-se o primeiro local de osteotomia 32A finalizado, o segundo 32B e terceiro 32C locais de osteotomias são expandidos por brunimento. Em ambos os casos, o motor cirúrgico 38 é definido para virar na direção do sentido anti-horário. O segundo local de osteotomia 32B agora foi expandido o quanto desejado pelo cirurgião; nenhuma expansão adicional é necessária do segundo local de osteotomia 32C. Entretanto, o terceiro local de osteotomia 32C ainda exige expansão adicional. Portanto, o cirurgião instala o quarto osteótomo 36D no motor de broca 38 e define a direção rotacional para o sentido anti-horário. Pulando- se o primeiro 32A e o segundo 32B locais de osteotomia finalizados, o terceiro 32C local de osteotomia é expandido por brunimento com o uso das técnicas descritas anteriormente. Implantes 34 (ou porções de acessório fixo de implantes) podem agora ser instalados em cada local de osteotomia 32A a 32C. O cirurgião coloca um implante de 3 a 3,25 mm (não mostrado) no primeiro local de osteotomia 32A, um implante de 5 mm (não mostrado) no segundo local de osteotomia 32B e um implante de 6 mm (não mostrado) no terceiro local de osteotomia 32C. Um cirurgião pode, desse modo, preparar simultaneamente uma pluralidade de locais de osteotomias 32A, 32B, 32C... 32n acoplados com a habilidade de expandir um local por brunimento e outro local por corte sem remover o osteótomo 36 do motor de broca 38. O osteótomo rotatório 36 é desse modo configurado para ser rotacionado em alta velocidade em uma direção para expandir uma osteotomia por brunimento e em uma direção oposta para expandir uma osteotomia por corte.

[060] De volta agora à Figura 6, um osteótomo 36 de acordo com uma modalidade preferencial desta invenção é mostrado incluindo-se uma haste 40 e um corpo 42. A haste 40 tem um eixo cilíndrico alongado que estabelece um eixo geométrico longitudinal de rotação A para o osteótomo rotatório 36. Uma interface de engate de motor de broca 44 é formada na extremidade superior distal do eixo para conexão com o motor de broca 38. A configuração em particular da interface 44 pode variar dependendo do tipo de motor de broca 38 usado e em alguns casos pode até mesmo ser uma porção lisa do eixo na qual uma pinça com três mandíbulas pode pegar. O corpo 42 liga-se à extremidade inferior da haste 40 cuja junta pode ser formada com uma transição afunilada ou abobadada 46. A transição 46 age como um guarda-chuva conforme o cirurgião irriga com água durante um procedimento. A transição delicada 46 facilita o fluxo de água (não mostrado) para o local de osteotomia com respingo ou dispersão mínima, mesmo enquanto o osteótomo 36 está em rotação.

[061] O corpo 42 tem perfil afunilado conicamente que diminui de um diâmetro máximo adjacente à haste 40 para um diâmetro mínimo adjacente a uma extremidade apical 48. A extremidade apical 48 é desse modo remota da haste 40. O comprimento de trabalho ou comprimento efetivo do corpo é proporcionalmente relacionado a seu ângulo de afunilamento e ao tamanho e número de osteótomos (36A, 36B, 35C, 36D... 36n) em um kit. Preferencialmente, todos os osteótomos 36 em um kit terão o mesmo ângulo de afunilamento e preferencialmente o diâmetro na extremidade superior do corpo 42 para um osteótomo (por exemplo, 36 A) é aproximadamente igual ao diâmetro adjacente à extremidade apical do corpo 42 para o próximo osteótomo de tamanho maior (por exemplo, 36B). Ângulos de afunilamento entre cerca de 1° e 5° (ou mais) são possíveis dependendo da aplicação. Mais preferencialmente ângulos de afunilamento entre cerca de 2° a 3° irão fornecer resultados satisfatórios. E ainda mais preferencialmente, sabe-se que um ângulo de afunilamento de 2°36' fornece resultados marcantes para aplicações dentais dentro das exigências típicas de comprimento de corpo 42 (por exemplo, 11 a 15 mm).

[062] A extremidade apical 48 é definida por pelo menos um, mas preferencialmente, um par de rebordos 50. Os rebordos 50 são de fato arestas que são dispostas em lados opostos da extremidade apical 48, mas na modalidade ilustrada não residem dentro de um plano comum. Em outras palavras, conforme mostrado nas Figuras 14 e 15, os rebordos 50 são levemente deslocados (em termos de um alinhamento diametral direto) pelo comprimento curto de uma ponta de cinzel 52 que se estende através do eixo geométrico longitudinal A. A ponta de cinzel 52 é um recurso comum encontrado em ferramentas de perfuração, mas formações de extremidade apical 48 alternativas para a ponta de cinzel 52 são naturalmente possíveis, incluindo-se formatos arredondados e pontudos simples etc. Conforme mencionado, os rebordos 50 são arestas que angulam de modo ascendente e para fora (radialmente) a partir da extremidade apical 48. O ângulo dos rebordos 50 pode ser variado para otimizar desempenho da aplicação em particular, na prática, o ângulo do rebordo pode ser aproximadamente 60° medido em relação ao eixo geométrico longitudinal A, ou 120° medido entre os dois rebordos opostos 50.

[063] Cada rebordo 50 tem um primeiro flanco de fuga geralmente plano 54. Os primeiros flancos de fuga 54 são inclinados a partir de seus respectivos rebordos 50 em um primeiro ângulo. O primeiro ângulo pode ser variado para otimizar desempenho e a aplicação em particular. Na prática, o primeiro ângulo pode ser de aproximadamente 45° medido em relação ao eixo geométrico longitudinal A, ou 90° medido entre os dois primeiros flancos de fuga 54 opostos. Será verificado, portanto, que os dois primeiros flancos de fuga 54 opostos são definidos em direções opostas de modo que quando o osteótomo 36 for rotacionado em uso, os primeiros flancos de fuga 54 guiam ou seguem seus respectivos rebordos 50. Quando primeiros flancos de fuga 54 guiam seus respectivos rebordos 50, diz-se que o osteótomo rotaciona em uma direção de brunimento; e reciprocamente quando os primeiros flancos de fuga 54 seguem seus respectivos rebordos 50, diz-se que o osteótomo rotaciona em uma direção de corte, isto é, sendo que os rebordos 50 são guias e servem para cortar ou fatiar osso. Na direção de brunimento, os primeiros flancos de fuga 54 formam, na realidade, um ângulo de saída ("rake angle") negativo grande para os rebordos 50 de modo a minimizar formação de lasca e deformação de cisalhamento no osso (ou outro material de hospedeiro) no ponto de contato com os rebordos 50. (Consultar, por exemplo, as Figuras 17 e 20).

[064] Um flanco de fuga geralmente plano 56 é formado adjacente e se distancia de cada primeiro flanco de fuga 54 em um segundo ângulo que é menor do que o primeiro ângulo. Em um exemplo onde os primeiros flancos de fuga 54 são formados a 45° (em relação ao eixo geométrico A), os segundos flancos de fuga 56 podem ter 40° ou menos. Uma cavidade de alívio geralmente plana 58 é formada adjacente e se distancia de cada segundo flanco de fuga 56 a um terceiro ângulo menor do que o segundo ângulo. Em um exemplo onde os segundos flancos de fuga 56 são formados a 40° (em relação ao eixo geométrico A), as cavidades de alívio 58 (isto é, o terceiro ângulo) podem ter 30° ou menos. Cada cavidade de alívio 58 é disposta em um setor da extremidade apical 48 entre um segundo flanco de fuga 56 e um rebordo 50. Uma face de rebordo 60 disposta geralmente de modo axial se estende entre a cavidade de alívio 58 e o rebordo 50 adjacente. Isto é talvez mais bem mostrado na vista expandida da Figura 10. Quando o osteótomo 36 é rotacionado na direção de corte, uma quantidade significativa de lascas de osso é coletada na região da cavidade de alívio 58. Quando o osteótomo 36 é rotacionado na direção de brunimento, pouca ou nenhuma lasca de osso é coletada na região da cavidade de alívio 58.

[065] A Figura 15A é um corte transversal semicircular exemplificativo e altamente simplificado através da extremidade apical 48 do osteótomo 36, conforme tomado ao longo das linhas 5A-15A na Figura 15. Nessa ilustração simplificada, pontos pequenos são colocados na interseção de superfícies planas. Os pontos não existem na realidade, mas são meramente adicionados nesta vista para ajudar a distinguir limites das diferentes superfícies (54, 56, 58, 60) em combinação com as diversas outras vistas e descrições. A Figura 15A irá ajudar a informar o artista versado das várias facetas (54, 56, 58, 60) e suas relações umas com as outras e com os rebordos 50.

[066] Uma pluralidade de sulcos ou ranhuras 62 é disposta acerca do corpo 42. As ranhuras 62 são preferencialmente, mas não necessariamente, dispostas igualmente de modo circunferencial acerca do corpo 42. O diâmetro do corpo 42 pode influenciar o número de ranhuras 62. Conforme um exemplo, corpos 42 na faixa de cerca de 1,5 a 2,8 mm podem ser formados com três ou quatro ranhuras; corpos 42 na faixa de cerca de 2,5 a 3,8 mm podem ser formados com cinco ou seis ranhuras; corpos 42 na faixa de cerca de 3,5 a 4,8 mm podem ser formados com sete ou oito ranhuras; e corpos 42 na faixa de cerca de 4,5 a 5,8 mm podem ser formados com nove ou dez ranhuras. Naturalmente, o número de ranhuras 62 pode ser variado mais ou menos do que os exemplos dados aqui a fim de otimizar desempenho e/ou adequar melhor a aplicação em particular.

[067] Na modalidade ilustrada, as ranhuras 62 são formadas com uma curvatura helicoidal. Se a direção de corte está na direção da mão direita (sentido horário), então preferencialmente a espiral helicoidal também está na direção da mão direita. Essa configuração RHS-RHC é mostrada por todas as Figuras, embora devase verificar que uma reversão da direção de corte e da direção espiral helicoidal (isto é, para LHS-LHC) pode ser feita se desejado com resultados substancialmente iguais. O diâmetro do corpo 42 pode influenciar o ângulo da espiral helicoidal. Conforme um exemplo, corpos 42 na faixa de cerca de 1,5 a 2,8 mm podem ser formados com uma espiral de 9,5°; corpos 42 na faixa de cerca de 2,5 a 3,8 mm podem ser formados com uma espiral de 11°; corpos 42 na faixa de cerca de 3,5 a 4,8 mm podem ser formados com uma espiral de 12°; e corpos 42 na faixa de cerca de 4,5 a 5,8 mm podem ser formados com uma espiral de 12,5°. Naturalmente, os ângulos de espiral podem ser variados mais ou menos do que os exemplos dados aqui a fim de otimizar desempenho e/ou adequar melhor a aplicação em particular.

[068] Conforme talvez mais bem mostrado nas Figuras 15 e 16, cada ranhura 62 tem uma face de brunimento 64 e uma face de corte oposta 66. Uma nervura ou superfície de contato é formada entre ranhuras 62 adjacentes de forma alternada. Desse modo, um osteótomo 36 com quatro ranhuras 62 terá quatro superfícies de contato, a osteótomo 36 com dez ranhuras 62 terá dez superfícies de contato intercaladas e assim por diante. Cada superfície de contato tem uma face de superfície de contato 70 exterior que se estende entre a face de brunimento 64 da ranhura 62 em um lado e a face de corte 66 da ranhura 62 em seu outro lado. A interface do tipo aresta entre cada face de superfície de contato 70 e sua face de corte 66 associada é denominada aresta de trabalho 72. Dependendo da direção rotacional do osteótomo 36, a aresta de trabalho 72 funciona tanto para cortar osso quanto friccionar osso. Isto é, quando osteótomo é rotacionado na direção de corte, as arestas de trabalho 72 fatiam e escavam osso (ou outro material de hospedeiro). Quando o osteótomo é rotacionado na direção de brunimento, as arestas de trabalho 72 comprimem e deslocam radialmente o osso (ou outro material de hospedeiro) com pouco ou nenhum corte. Essa compressão e deslocamento radial são exibidos como uma impulsão delicada da estrutura óssea lateralmente para fora em um mecanismo de condensação. A Figura 15 retrata um círculo de disco 74 sobreposto como um círculo interrompido. O círculo de disco 74, ou simplesmente disco 74, é a porção de raiz ou central do corpo 42 que liga todas as superfícies de contato. O diâmetro do círculo de disco 74 varia com o diâmetro de afunilamento do corpo 42.

[069] Na modalidade preferencial, as arestas de trabalho 72 são substancialmente sem margem, em que a porção inteira de cada face de superfície de contato 70 é recortada atrás da aresta de trabalho 72 para fornecer folga completa. Nos perfuradores e brocas padrões da técnica anterior, margens são comumente incorporadas atrás da aresta de trabalho para guiar a broca no orifício e manter o diâmetro da broca. Ângulos de folga de afunilamento primário, isto é, o ângulo entre uma tangente da aresta de trabalho 72 e cada face de superfície de contato 70 conforme mostrado na Figura 16, podem variam entre cerca de 1° e 30° dependendo da aplicação. Ângulos de folga de afunilamento primário mais preferencialmente estarão na faixa entre cerca de 5° a 20°. O diâmetro do corpo 42 pode influenciar o ângulo da folga de afunilamento primário. Conforme um exemplo, corpos 42 na faixa de cerca de 1,5 a 2,8 mm podem ter faces de superfície de contato 70 formadas com uma de folga de afunilamento primário de 15°; corpos 42 na faixa de cerca de 2,5 a 3,8 mm podem ter faces de superfície de contato 70 formadas com uma folga de afunilamento primário de 15°; corpos 42 na faixa de cerca de 3,5 a 4,8 mm podem ter faces de superfície de contato 70 formadas com uma folga de afunilamento primário de 12°; e corpos 42 na faixa de cerca de 4,5 a 5,8 mm podem ter faces de superfície de contato 70 formadas com uma folga de afunilamento primário de 10°. Naturalmente, os ângulos de folga de afunilamento primário podem ser variados mais ou menos do que os exemplos dados aqui a fim de otimizar desempenho e/ou adequar melhor a aplicação em particular. Conforme mencionado acima em conexão com o ângulo da curvatura helicoidal, as arestas de trabalho 72 substancialmente sem margem são mostradas, por exemplo, na Figura 14, voltados para longe da direção de brunimento conforme o perfil afunilado conicamente do corpo 42 diminui em diâmetro. Em outras palavras, quando a direção de brunimento está no sentido anti- horário conforme mostrado na Figura 14, a curvatura helicoidal das arestas de trabalho 72 rotaciona na direção do sentido anti-horário quando vista do corpo 42 voltada no sentido de sua extremidade apical 48. Ou reciprocamente, conforme mostrado na Figura 14 quando vista da extremidade apical 48 voltada no sentido do topo do corpo 42, a curvatura irá parecer estar na direção do sentido horário. Desse modo, quando a direção de brunimento estiver no sentido anti-horário, as arestas de trabalho 72 irão "se afastar da direção de brunimento", quando todas as faces de superfície de contato 70 e ranhuras 62 orbitarem no sentido anti-horário acerca do eixo geométrico longitudinal A conforme um rastreia cada face de superfície de contato 70 e ranhura 62 de modo descendente no sentido da extremidade apical 48.

[070] A face de corte 66 estabelece um ângulo de saída para cada respectiva aresta de trabalho 72. Uma saída é um ângulo de declive medido da face guia da ferramenta (a aresta de trabalho 72 neste caso) para uma linha imaginária que se estende perpendicular à superfície do objeto trabalhado (por exemplo, superfície óssea interior da osteotomia). O ângulo de saída é um parâmetro usado em vários processos de corte e usinagem, que descreve o ângulo da face de corte em relação ao trabalho. Ângulos de saída podem ser: positivos, negativos ou zero. O ângulo de saída para a aresta de trabalho 72 quando rotacionado em uma direção de corte é preferencialmente zero graus (0°). Em outras palavras, a face de corte 66 é orientada aproximadamente perpendicular a uma tangente do arco inscrito através da aresta de trabalho 72. Conforme na Figura 16, isso estabelece uma aresta de corte frágil 72 bem adequada para cortar/fatiar osso quando o osteótomo 36 é rotacionado na direção de corte.

[071] Entretanto, quando o osteótomo 36 é rotacionado na direção de brunimento, o ângulo de saída é estabelecido entre a aresta de trabalho 72 e a face de superfície de contato 70, que conforme previamente afirmado, se situa em um ângulo de saída negativo grande na ordem de 10° a 15° (por exemplo). O ângulo de saída negativo grande da aresta de trabalho 72 (quando rotacionada em uma direção de brunimento) aplica pressão exterior no ponto de contato entre a parede da osteotomia 32 e a aresta de trabalho 72 para criar uma onda de compressão à frente do ponto de contato, vagamente similar a espalhar manteiga em torrada. A pressão descendente aplicada pelo cirurgião é necessária para manter a aresta de trabalho 72 em contato com a superfície óssea da osteotomia que é expandida, isto é, para manter pressão na onda de compressão. Isso é auxiliado pelo efeito de afunilamento da osteotomia e ferramenta 36 para criar pressão lateral (isto é, na direção pretendida de expansão). Quanto mais forte o cirurgião pressionar, mais pressão é exercida lateralmente. Isso dá ao cirurgião controle completo da taxa de expansão independente de um grau elevado na velocidade de rotação do osteótomo 36. Desse modo, a intensidade do efeito de brunimento depende da quantidade de força exercida no osteótomo 36. Quanto mais força é exercida, mais rápido irá ocorrer expansão.

[072] Conforme a aresta de trabalho 72 se arrasta pelo osso, a força na aresta de trabalho 72 pode ser decomposta em duas forças de componente: uma normal à superfície do osso, pressionando-o para fora, e a outra tangencial, arrastando-o ao longo da superfície interior da osteotomia. Conforme a componente tangencial é aumentada, a aresta de trabalho 72 irá começar a deslizar ao longo do osso. Ao mesmo tempo, a força normal irá deformar o material ósseo mais frágil. Se a força normal for baixa, a aresta de trabalho 72 irá fazer atrito no osso, mas não irá alterar permanentemente sua superfície. A ação de atrito irá criar brunimento e calor, mas isso pode ser controlado pelo cirurgião alterando-se, durante outra atividade, a velocidade de rotação e/ou pressão e/ou fluxo de irrigação. Devido ao corpo 42 do osteótomo 36 ser afunilado, o cirurgião pode a qualquer momento durante o procedimento cirúrgico elevar as arestas de trabalho 72 para longe de contato com a superfície do osso para permitir refrigeração do ar e/ou irrigação. Isso pode ser feito de uma maneira com "balanço" controlado onde pressão é aplicada em impactos curtos sendo que o cirurgião continuamente monitora o progresso e faz correções e ajustes finos. Consultar as Figuras 7 e 8 que ilustram essa aplicação variável de força e habilidade do osteótomo de ser retirado do engate - a qualquer momento durante um procedimento - com as paredes da osteotomia 32. Conforme a força descendente aplicada pelo cirurgião aumenta, eventualmente as tensões na superfície do osso excedem o limite de elasticidade. Quando isso acontece, a aresta de trabalho 72 irá forçar através da superfície e criar uma tina atrás da mesma. A ação de forçar da aresta de trabalho 72 desse modo expande progressivamente a osteotomia.

[073] A Figura 9 retrata uma curva tensão-deformação que em geral é ilustrativa para osso e outros materiais dúcteis incluindo, mas não limitado a espuma de metais do tipo usado em várias aplicações comerciais, industriais e aeroespaciais. O segmento de linha reta da curva do ponto de origem (0,0) para B representa a região de resposta elástica do material. O ponto de referência B indica o limite elástico do material. Embora as propriedades elásticas de osso sejam bem conhecidas, se a carga imposta pelo cirurgião não exceder a habilidade do osso de deformar elasticamente, isto é, além do ponto B, o osso irá retornar prontamente à sua condição inicial (não deformada) uma vez que a tensão é removida. Por outro lado, se a carga imposta pelo cirurgião exceder a habilidade do osso de deformar elasticamente, o osso irá deformar e mudar de formato permanentemente por deformação plástica. No osso, acredita-se que a mudança permanente em formato seja associada com microfissuras que permitem liberação de energia, um acordo que é uma defesa natural contra fratura completa. Se estas microfissuras forem pequenas, o osso permanece em um inteiro enquanto a osteotomia expande. A região de deformação plástica se estende do limite de escoamento do material (C) até a tensão de ruptura (E). O pico (D) da curva entre o limite de escoamento (C) e a ruptura (E) indica o limite de resistência do material. Quando um material (por exemplo, osso ou espuma de metal) é submetido à tensão na região entre seu limite de escoamento (C) e seu limite de resistência (D), o material experimenta encruamento. Encruamento, também conhecido como endurecimento a frio ou trabalho a frio, é o fortalecimento de um material flexível por deformação plástica. Esse fortalecimento ocorre devido aos movimentos de deslocamento e geração de deslocamento dentro da estrutura de cristal do material - que para materiais ósseos corresponde às microfissuras mencionadas acima. O material tende a experimentar estricção (“necking”) quando submetido à tensão na região entre sua resistência a tensão (D) e a tensão de ruptura (E).

[074] A direção de curvatura helicoidal pode ser projetada de modo a desempenhar um papel em contribuição ao controle do cirurgião de modo que um nível ótimo de tensão possa ser aplicado ao osso (ou outro material de hospedeiro) por todo o procedimento de expansão. Em particular, a configuração RHS-RHC descrita acima, que representa uma espiral de mão direita para uma direção de corte de mão direita (ou alternativamente uma configuração LHS-LHC, não mostrada) aplica uma força de reação axial oposta (Ry) benéfica quando o osteótomo 36 é rotacionado continuamente em alta velocidade em uma direção de brunimento e avançado de modo forçado simultaneamente (manualmente pelo cirurgião) para uma osteotomia 32. Essa força de reação axial oposta (Ry) é ilustrada graficamente nas Figuras 11 a 13 como direcionalmente oposta à direção avançada de modo forçado para a osteotomia 32. Em outras palavras, se o cirurgião que opera o osteótomo 36 pressionar o osteótomo 36 de modo descendente para uma osteotomia 32, então a força de reação axial oposta (Ry) trabalha na direção oposta para pressionar o osteótomo de modo ascendente. A força de reação axial oposta (Ry) é a componente vertical (ou talvez mais precisamente o "axial" em frente (“vis-à-vis”) ao eixo geométrico longitudinal A) da força de reação (1) que é a "força de reação igual e oposta" Newtoniana aplicada pelo osso contra o comprimento total das arestas de trabalho 72 do osteótomo 36 (isto é, a Terceira Lei de Movimento de Newton). Uma força de reação axial oposta (Ry) também é criada pelo ângulo de saída negativo grande efetivo nos rebordos 50 quando o osteótomo 36 é rotacionado em uma direção de brunimento, conforme mostrado na Figura 20 e facilmente percebido a partir da Figura 15A. Aqueles versados na técnica irão verificar modalidades alternativas em que a força de reação axial oposta (Ry) é criada tanto pela configuração dos rebordos 50 apenas quanto das arestas de trabalho 72 apenas ao invés de por meio de ambas (50, 72) que age em combinação como na modalidade preferencial.

[075] Para que um cirurgião avance a extremidade apical 48 no sentido do fundo da osteotomia 32 quando o osteótomo 36 rotaciona na direção de brunimento, ele ou ela precisam pressionar contra e superar as forças de reação axiais opostas (Ry) além de fornecer a força necessária para deslocar/expandir plasticamente o osso conforme descrito acima. O osteótomo 36 é projetado de modo que o cirurgião precise trabalhar continuamente, por assim dizer, contra as forças de reação axiais opostas (Ry) para expandir uma osteotomia por brunimento. Ao invés de ser um detrimento, as forças de reação axiais opostas (Ry) são um benefício para o cirurgião dando-se maior controle do processo de expansão. Devido às forças de reação axiais opostas (Ry), o osteótomo 36 não será puxado mais para o fundo para a osteotomia 32 como pode ocorrer com um perfurador ou broca helicoidal "de corte ascendente" padrão que é projetado para gerar uma força de tração que tende a avançar o osteótomo no sentido do interior do local ósseo; tais perfuradores de corte ascendente têm o potencial de agarrar e puxar o perfurador mais profundamente na osteotomia, de tal modo que um cirurgião possa inesperadamente se encontrar puxando um perfurador em rotação para impedir excesso de penetração.

[076] A intensidade das forças de reação axiais opostas (Ry) é sempre proporcional à intensidade de força aplicada pelo cirurgião no avanço do corpo 42 para a osteotomia 32. Essa força oposta desse modo cria reação táctil em tempo real que é intuitiva e natural para informar o cirurgião quanto a te mais ou menos força aplicada é necessária em qualquer dado instante. Essa reação táctil concorrente tira vantagem total do senso delicado de toque do cirurgião aplicando-se forças de reação (R e em particular a componente axial Ry) diretamente através do osteótomo 36. A simulação mecânica das forças de reação axiais opostas (Ry) auxilia o cirurgião a controlar melhor o procedimento de expansão na base de como o osso (ou outro material de hospedeiro) reage ao procedimento de expansão em tempo real.

[077] Desse modo, o "balanço" controlado descrito acima em conexão com as Figuras 7 a 9 é formato mais eficaz e substancialmente mais controlável pelas forças de reação axiais opostas (Ry) de modo que o cirurgião possa instintivamente monitorar progresso e fazer correções finas e ajustes de pressão aplicada durante outra atividade sem perder controle da taxa de expansão. A reação táctil das forças de reação axiais opostas (Ry) permite que um cirurgião exerça intuitivamente tensão no material ósseo de modo que sua resposta à tensão preferencialmente resida na zona de encruamento, isto é, entre seu limite de escoamento (C) à sua resistência a tensão (D). Em todo caso, o cirurgião irá se empenhar para manter a tensão (conforme gerado pela força que ele ou ela aplica através do osteótomo rotatório 36) acima do limite elástico (B) e abaixo da tensão de ruptura (E). Naturalmente, até a passagem, o tensão aplicado passa do limite elástico (B), o osso não irá deformar permanentemente de forma alguma; e aplicar tensão além da tensão de ruptura (E) irá fazer o osso (ou outro material de hospedeiro) quebrar - possivelmente de modo catastrófico.

[078] O gráfico exemplificativo na Figura 8 plota a força aplicada por um cirurgião para avançar o corpo 42 para uma osteotomia 32 contra sua profundidade de penetração na osteotomia 32 em três procedimentos separados (A-B-C) para mostrar graficamente como o cirurgião pode fazer esses ajustes durante outra atividade dependendo da situação particular que encontrarem. A força aplicada, conforme mencionado acima, é a força manualmente gerada pelo cirurgião e necessária para superar as forças de reação axiais opostas (Ry) combinadas mais as forças necessárias para expandir/deformar o osso. A força aplicada cria tensão no osso (ou outro material de hospedeiro), de modo que desenvolva uma resposta de tensão como aquela mostrada na Figura 9. Durante uma operação, o cirurgião usa sua habilidade de variar manualmente a tensão aplicada de modo que a resposta de tensão permaneça dentro da região de deformação plástica (B-E) e mais preferencialmente ainda dentro da região de encruamento mais ideal (C-D). A configuração do osteótomo 36 nessa modalidade, portanto, é projetada para dar a um cirurgião mais controle durante um procedimento de expansão (por brunimento) gerando-se forças de reação axiais opostas (Ry) proporcionais quando o osteótomo 36 rotacionado continuamente e avançado de modo forçado simultaneamente para uma osteotomia 32.

[079] De volta agora às Figuras 17 a 21, outro aspecto novo da presente invenção é ilustrado - nomeadamente a habilidade do osteótomo rotatório 36 de simultaneamente autoenxertar e compactar osso quando o osteótomo 36 é rotacionado continuamente em alta velocidade em uma direção de brunimento e avançado de modo forçado simultaneamente para uma osteotomia 32. O aspecto de compactação pode ser definido como uma impulsão delicada de estrutura óssea lateralmente para fora de modo a condensar as células por toda a região ao redor da osteotomia 32. Na Figura 17, uma osteotomia 32 formada pela presente invenção é mostrada com afunilamento exagerado na ordem de ~7° (conforme comparado com o ângulo de afunilamento preferencial na faixa de cerca de 2° a 3°) a fim de destacar o trituração necessário de uma quantidade pequena de osso (ou outro material de hospedeiro) com cada osteótomo 36 progressivamente maior.

[080] Na Figura 17, a superfície 76 indica a parede interior da osteotomia 32 conforme preparado em uma operação de expansão anterior por um osteótomo 36 de tamanho menor. A extremidade apical 48 do próximo osteótomo de tamanho incrementalmente maior 36 é mostrada em sólido prestes a entrar na osteotomia e novamente me espectro aproximadamente 2/3 na osteotomia 32. Deve-se compreender que o osteótomo 36 é rotacionado continuamente em alta velocidade em uma direção de brunimento (por exemplo, no sentido anti-horário nos exemplos anteriores) e avançado de modo forçado simultaneamente para um osteotomia 32 pelos esforços manuais do cirurgião. A linha de construção 78 indica o trajeto cilíndrico (isto é, sem afunilamento) da extremidade apical 48 conforme a mesma se move do topo para o fundo dentro da osteotomia 32. Em outras palavras, o diâmetro da extremidade apical 48 permanece o mesmo e, portanto, o diâmetro de seu trajeto também permanece constante pela distância que percorre. Quando o osteótomo 36 entra na osteotomia 32 pela primeira vez conforme mostrado em sólido, o diâmetro interno da osteotomia 76 anterior é aproximadamente igual ao diâmetro da extremidade apical 48. Entretanto, o diâmetro interno da osteotomia 76 anterior estreita progressivamente (isto é, afunila para dentro) no sentido do fundo da osteotomia. Ainda conforme mostrado o tracejo cilíndrico da extremidade apical 48 permanece constante. Portanto, conforme o osteótomo 36 é avançado mais profundamente no sentido do fundo da osteotomia 32, mais e mais osso é triturado e/ou deslocado para criar espaço para o osteótomo 36 de avanço (maior). A região 80, definida como o espaço anular entre superfícies 76 e 78 (mais uma porção da extremidade apical 48), representa o material ósseo que é moído pelas arestas mais exteriores dos rebordos 50 conforme a extremidade apical 48 caminha até a profundidade total da osteotomia 32. A região 80 moída ou triturada inclui não apenas as paredes laterais, mas também a extremidade de fundo da osteotomia 32. Em uma operação subsequente (não mostrada), quando outro osteótomo 36 do próximo tamanho maior é usado para expandir adicionalmente a osteotomia 32, uma região 80 similar (mas maior) irá existir conforme sua extremidade apical é pressionada para o fundo da osteotomia 32 e assim por diante.

[081] Permanecendo-se dentro do contexto da Figura 17, a superfície 82 indica a parede exterior da osteotomia 32 conforme preparada pela operação de expansão do osteótomo 36 cuja extremidade apical 48 é ilustrada em sólido e espectro. A superfície 82 é uma negativa substancialmente perfeita do corpo de osteótomo rotatório 42. Em outras palavras, a superfície 82 terá um afunilamento igual ao do corpo de osteótomo 42 e uma impressão de fundo feita pela rotação da extremidade apical 48 do osteótomo ilustrado. A região 84, definida como o espaço anular entre superfícies 78 e 82, representa o material ósseo que é deslocado plasticamente pelas arestas de trabalho 72 das superfícies de contato conforme o corpo de osteótomo 42 caminha para a profundidade total da osteotomia 32. Todo o material ósseo dentro da região 84 é comprimido radialmente para fora para a estrutura óssea circundante sem corte e, portanto, representa uma zona de osso densificado.

[082] Uma observação importante pode ser afirmada como: "O que acontece com o material ósseo moído que uma vez ocupou a região 80?" Conforme aludido anteriormente, o osteótomo 36 é configurado para simultaneamente autoenxertar e compactar o osso triturado/moído da região 80 conforme é rotacionado e avançado de modo forçado para a osteotomia 32. Os fenômenos de autoenxerto suplementa os efeitos básicos de compressão e condensação óssea descritos acima para densificar adicionalmente as paredes interiores 82 da osteotomia. Adicionalmente, o autoenxerto - que é o processo de repatriar o material ósseo do próprio paciente - melhora propriedades de regeneração natural no corpo humano para acelerar recuperação e aprimorar integração óssea.

[083] De volta à Figura 20, uma vista expandida da interface entre a extremidade apical 48 e o material ósseo de hospedeiro é mostrada. No ponto onde a aresta mais exterior de cada rebordo 50 de avanço de modo forçado e rotatório faz contato com o osso, o atrito faz o osso ser triturado. Os detritos ósseos são coletados principalmente nos segundos flancos de fuga 56, isto é, imediatamente atrás dos respectivos primeiros flancos de fuga 54. Um pouco dos detritos ósseos acumulados migra radialmente para dentro ao longo dos rebordos 50 e é portado até o fundo da osteotomia 32. O restante dos detritos ósseos acumulados é distribuído ao longo das ranhuras 62 que fazem interseção diretamente com os segundos flancos de fuga 56 por uma pressão exercida através dos esforços de impulsão manual do cirurgião. Isso é ilustrado na Figura 21. É possível que uma pequena fração de detritos ósseos possa cair nas cavidades de alívio 58, mas isso é de significância mínima. Detritos ósseos que são distribuídos até as ranhuras 62 percorre o trajeto no sentido das faces de superfície de contato 70 associadas onde são esfregados e prensados nas paredes celulares da osteotomia 32 - isto é, onde são enxertados de volta ao osso do paciente bastante próximo ao local onde foram coletados. Detritos ósseos que são adquiridos para o fundo da osteotomia 32 são esfregados e prensados no fundo da osteotomia 32. Como resultado, uma zona de autoenxerto 86 é desenvolvida ao redor e sob a região de compactação 84, conforme mostrado na Figura 17. Curiosamente, a zona de autoenxerto 86 é mais fina onde a zona de compactação 84 é mais espessa e reciprocamente a zona de autoenxerto 86 é mais espessa onde a zona de compactação 84 é mais fina. E no fundo da osteotomia onde há pouco ou nenhuma compactação, há uma zona significativa de autoenxerto 86 que serve para densificar (e estimular positivamente) uma área da osteotomia 32 que poderia de outra forma não ser densificada. Pode-se, portanto, ser verificado que os fenômenos de autoenxerto são complementos ideais para os efeitos básicos de compressão e condensação óssea na preparação de uma osteotomia 32 para receber um implante 34 ou outro dispositivo de fixação.

[084] Para resumir, a presente invenção descreve um método para expandir uma osteotomia 32 por brunimento (e/ou por corte quanto rotação é revertida). As etapas básicas do método incluem: sustentar um corpo ranhurado 42 para rotação acerca de um eixo geométrico longitudinal A, sendo que o corpo 42 tem uma extremidade apical 48 e um perfil afunilado conicamente que diminui de um diâmetro máximo para um diâmetro mínimo adjacente à extremidade apical 48. O corpo 48 é rotacionado continuamente em uma direção de brunimento enquanto avança de modo forçado simultaneamente corpo 42 (pelos esforços naturais do cirurgião) para uma osteotomia 32. Aprimoramentos notáveis incluem: triturar uma quantidade progressivamente maior de material ósseo com a extremidade apical 48 conforme o corpo 42 é avançado mais profundamente na osteotomia 32, autoenxertar o material ósseo triturado no osso hospedeiro dentro da osteotomia 32 e compactar o material ósseo triturado no osso hospedeiro com o corpo ranhurado 42 e também gerar uma força de reação axial oposta (Ry), oposta à direção de avanço do corpo 42 para a osteotomia 32. A força de reação axial oposta (y) é criada pela configuração dos rebordos 50 e/ou das arestas de trabalho 72.

[085] As ferramentas e técnicas desta invenção são prontamente adaptáveis aos métodos de guias de colocação de implante gerados por computador, como aqueles descritos, por exemplo, no documento n° U.S. 6.814.575 para Poirier, expedido dia 9 de novembro de 2004 (a revelação inteira do qual é incorporada por meio deste a título de referência). De acordo com esses métodos, um modelo de computador é criado dando-se detalhes estruturais de osso de maxilar 30, informações de formato de superfície da gengiva e informações de formato de prótese de dentes ou dental proposta. O modelo de computador mostra as imagens de estrutura de osso, de superfície de gengiva e de dentes propriamente referenciadas umas às outras de modo que posições de osteotomia 32 possam ser selecionadas levando em consideração posicionamento apropriado dentro do osso 30 assim como posicionamento apropriado em relação ao implante 34.

[086] Esses e outros benefícios serão verificados pelos detalhes seguintes de detalhes de teste exemplificativos que descrevem uma validação mecânica de brunimento ósseo induzido pelo osteótomo 36 e o método descrito acima para a preparação e expansão cirúrgicas de um local de implante no osso.

EXEMPLO

[087] Os testes mecânicos foram conduzidos com um motor de broca cirúrgica 38 e máquina de testagem de materiais para controlar a velocidade de rotação e taxa de penetração de profundidade enquanto mede força e torque durante procedimentos de perfuração/brunimento no osso. Em outras palavras, a influência manual de um cirurgião não foi envolvida no relato de teste seguinte. Os procedimentos com o uso de um osteótomo 36 ranhurado pela broca perfuradora da técnica anterior em "Modo de Brunimento" (Osteótomo de Brunimento) e osteótomo 36 ranhurado em "Modo de Perfuração" (Broca de Osteótomo) foram comparados a torque inserção e remoção de um implante 34 de 3,8 mm ou 6 mm. A geração de calor foi medida durante o procedimento de perfuração inserindo-se um par termoelétrico no osso, 1 mm distante da aresta do orifício. Os procedimentos incluíram perfuração (900 rpm) sem irrigação e brunimento (200, 400, 600, 900 e 1.100 rpm), com e sem irrigação. A estabilidade de implante 34 também foi medida com o sistema de análise de frequência de ressonância Osstell. A morfologia do osso ao redor dos orifícios foi imageada com microscopia óptica e com uma microscopia de elétron de varredura ambiental (ESEM) e a densidade mineral óssea (BMD) e a fração de volume ósseo (BVF) foram quantificadas com imageamento de tomografia microcomputada (μCT). O diâmetro final da osteotomia preparada foi medido em dois níveis de profundidade, um cm distantes.

[088] Um Procedimento Operacional Padrão (SOP) detalhado foi desenvolvido e seguido durante todos os testes mecânicos. Brevemente, três amostras de osso de platô tibial suíno com as superfícies articulares e osso subcondral (aproximadamente de 5 a 10 cm de espessura) removidas foram montadas em preenchimento de epóxi e um sistema de aperto personalizado. A braçadeira foi por sua vez fixada a um sistema de testagem de materiais ElectroPlus E10000 por meio de uma célula de carga biaxial para medição da força e torque aplicados durante os procedimentos de perfuração/osteotomia. Um mecanismo de perfuração cirúrgica 38 com velocidade de motor controlável e um limitador de torque (3i Implant Innovations, WS-75) foi montado à cruzeta do sistema de testagem de materiais.

[089] O sistema de testagem foi programado para controle de deslocamento com uma taxa linear constante para dentro e de volta para fora em profundidades progressivas até que a profundidade alvo do perfurador/osteótomo de 13 mm tenha sido alcançada. Cinco etapas de diâmetro foram usadas para expandir progressivamente o orifício. Perfuradores de perfuração cirúrgica da técnica anterior com diâmetros máximos de 1,8, 2,8, 3,8, 4,8 e 5,2 mm foram usados, embora os Osteótomos Ranhurados tenham tido diâmetros máximos de 1,8, 2,8, 3,8, 4,8 e 5,8 mm. Após estas etapas de expansão terem sido finalizadas, um implante de diâmetro de 6 mm foi inserido em sete dos orifícios. Nestes três casos um implante de diâmetro de 3,8 mm foi inserido nos orifícios após a etapa de 3,8 mm ter sido finalizada e após remoção do implante de 3,8 mm a expansão de orifício progressiva continuou.

[090] A geração de calor foi medida durante os procedimentos de testagem inserindo-se um par termoelétrico no osso, aproximadamente um mm distante da aresta do orifício. As temperaturas máximas foram registradas durante os procedimentos de perfuração/brunimento em seis dos testes.

[091] Após o procedimento ter sido finalizado, um implante foi inserido no orifício enquanto eram medidos a força e o torque exigidos para inserção. A estabilidade de implante foi medida com análise de frequência de ressonância (RFA) com o dispositivo de medição Osstell.

[092] Orifícios de implante adicionais foram criados com procedimentos similares, mas sem inserção de um implante 34. Um total de 14 testes foram finalizados com três orifícios (anterior, central e posterior) alinhados em fileiras nos lados mediais e laterais das tíbias proximais com um espaçamento mínimo de 6 mm entre orifícios.

[093] O imageamento e a caracterização do osso compactado foi conduzido com o uso de tomografia microcomputada (μ-CT). Fatias de CT em alta resolução foram alinhadas ao longo do eixo geométrico dos orifícios em uma resolução voxel de 90 μm. Regiões de interesse foram selecionadas e a densidade mineral óssea e a fração de volume ósseo foi quantificada como uma função de distância a partir da aresta do orifício e da profundidade com o uso de software GE Microview.

[094] O imageamento e a caracterização do osso compactado foi conduzido com o uso de uma microscopia óptica e uma ESEM. As amostras de osso foram seccionadas ao longo do eixo geométrico central do orifício de implante para imageamento por microscopia. Imagens de baixa ampliação das arestas radiais da osteotomia foram tomadas em ampliação de 20x a 50x com um microscópio óptico.

[095] Foi mostrado que a técnica de brunimento de Osteótomo Ranhurado aumenta a força de penetração e torque exigidos em comparação com a perfuração (Tabela 1). Força e torque durante brunimento também foram correlacionados com o diâmetro da etapa de expansão, de modo que os valores mais altos (73 N e 18,9 Ncm) tenham ocorrido durante a etapa de 5,8 mm. O implante de diâmetro de 3,8 mm foi inserido em orifícios perfurados (o torque máximo foi de 15 e 20 Ncm) e em um orifício friccionado (o valor máximo não pôde ser registrado devido a danos ao implante). TABELA 1. FORÇA DE PENETRAÇÃO E TORQUE MÁXIMOS MEDIDOS DURANTE AS CINCO ETAPAS DE EXPANSÃO DE DIÂMETRO

[096] Para o implante de diâmetro de 6,0 mm, os torques de inserção e remoção em orifícios perfurados foram de aproximadamente 35 Ncm e 21 Ncm, respectivamente enquanto a brunimento aumentou bastante estes torques para 80 Ncm e 60 Ncm. respectivamente (Tabela 2). A brunimento óssea produziu temperaturas máximas mais altas do que perfuração quando a irrigação foi desligada. Com a irrigação ligada a brunimento aumentou a temperatura máxima por aproximadamente -12,22222 °C (10 °F). Não houve diferenças notáveis entre temperatura ou torques de inserção e remoção de implante com velocidades de brunimento diferentes. Havia uma tendência por força e torque de penetração máximos reduzidos em velocidades de brunimento mais altas, de tal modo que a 1.100 rpm a Força Máxima tenha sido apenas 27 N e o Torque Máximo tenha sido apenas 9 Ncm. TABELA 2. TEMPERATURA MÁXIMA MEDIDA, TORQUES DE INSERÇÃO E REMOÇÃO.

[097] As medidas de "Quociente de Estabilidade de Implante" (ISQ) Osstell foram de aproximadamente 73 para o diâmetro de implante de 3,8 mm nos orifícios perfurados, mas nenhuma medição pôde ser feita no implante danificado no orifício de brunimento (Tabela 3). O implante de 6 mm mostrou medidas de ISQ similares de aproximadamente 82 para ambos os orifícios perfurados e friccionados. TABELA 3. MEDIÇÕES DE ISQ PARA VÁRIAS ORIENTAÇÕES EM RELAÇÃO AO OSSO

[098] Não houve uma diferença notável no diâmetro de orifícios criados pela broca perfuradora da técnica anterior ou pelo presente osteótomo 36 (em qualquer dos seus modos de perfuração/corte ou brunimento), entretanto, isso pode ter sido devido à inserção do implante de 6 mm em muitos dos orifícios anterior ao imageamento de Micro-CT. O osteótomo 36 tinha um diâmetro de ápice e de topo maior (4,8 mm e 5,8 mm, respectivamente) comparado ao perfurador da técnica anterior (4,2 mm e 5,2 mm, respectivamente). No caso do platô tibial medial de Porcine02, nenhum implante foi inserido nos orifícios criados com as técnicas de perfuração com perfurador ou de brunimento com osteótomo ranhurado antes do imageamento de μCT. Os diâmetros destes orifícios são menores do que outros orifícios e demonstram que, embora o osteótomo 36 tenha um diâmetro maior do que o perfurador da técnica anterior, há mais recuperação elástica após o osteótomo 36 ser removido e, portanto, ultimamente cria um orifício de diâmetro menor. Mesmo o procedimento de perfuração/corte de osteótomo pareceu fazer um orifício de diâmetro menor do que o perfurador da técnica anterior, em relação ao tamanho dessas duas ferramentas.

[099] O imageamento de Micro-CT revelou compactação de osso ao redor da periferia de orifícios criados com brunimento e densidade mineral óssea relativamente aumentada ao redor destes orifícios, por outro lado, o imageamento mostrou densidade mineral óssea relativa constante ao redor de orifícios criados através de perfuração. Por exemplo, a Figura 22 é uma imagem de micro-CT que mostra uma fatia transversal através de um platô tibial medial de Porcine03 com orifícios comparativos criados por: (A-esquerda) uma broca perfuradora da técnica anterior, (B-centro) a osteotomia rotatória 36 rotacionada em uma direção de perfuração/corte e (C-direita) a osteotomia rotatória 36 rotacionada em uma direção de brunimento. Houve variação de densidade mineral óssea pelo platô tibial com a mais alta no lado medial, seguida pelo lado lateral e a mais alta, na região central. Nenhum dos orifícios foi criado em regiões de osso cortical, mas um orifício estendido através de toda a profundidade da região trabecular e para a cavidade de medula óssea. A projeção axial através de um volume de 1 cm de osso demonstrou uma "auréola" de osso compactado nivelando-se a densidade trabecular variável. Consultar, por exemplo, as Figuras 23A a D que são imagens de micro-CT que mostram vistas em fatia axial comparativas de orifícios de platô tibial medial de Porcine03 criados com uma broca perfuradora da técnica anterior (Figura 23A) e o osteótomo rotatório 36 rotacionado em uma direção de brunimento (Figura 23C). Também mostradas são vistas em fatia axial comparativas de projeção de densidade mineral de osso média de volume de 1 cm ao redor de orifícios mediais de Porcine02 criados com uma broca perfuradora da técnica anterior (Figura 23B) e o osteótomo rotatório 36 rotacionado em uma direção de brunimento (Figura 23D). TABELA 4. MEDIDAS DE DIÂMETRO DE ORIFÍCIO EM LOCALIZAÇÕES 1 CM DISTANTES.

[100] Imagens microscópicas de elétron de varredura mostraram aspereza relativamente similar na superfície de orifícios criados pela broca perfuradora da técnica anterior e o osteótomo 36 quanto rotaciona na direção de corte/perfuração, enquanto a técnica de brunimento com osteótomo produziu uma superfície que pareceu consideravelmente mais lisa. A brunimento óssea resultou em uma camada de partículas de osso granuladas que foram compactadas na superfície do comprimento do orifício de osteotomia (isto é, autoenxertadas) especialmente próximo à superfície de fundo dos orifícios.

[101] Os resultados desse estudo de validação mecânica demonstraram que o método de brunimento aumenta bastante os torques de inserção e remoção e cria uma região de partículas de osso compactadas e densidade mineral óssea aumentada ao redor da periferia do orifício. A técnica de brunimento óssea produz tensão elástica ao redor dos orifícios friccionados. A técnica de brunimento segue um procedimento clínico similar para a técnica de perfuração padrão. Embora forças e torques de penetração tenham sido aumentados, havia apenas aumentos limitados em temperatura ao redor do orifício quando a irrigação e um método de "balanço" (Figuras 7 e 8) foram usados. Osstell não indicou quaisquer diferenças entre o ISQ de orifícios perfurados versus orifícios friccionados, mas todas as leituras foram consideradas como na faixa "estável". A falta de sensibilidade das medidas Osstell pode se dar devido à estabilidade inerente do diâmetro de 6 mm por implante de 11 mm de comprimento.

[102] Resultados do teste mostraram que a técnica de brunimento óssea desta invenção aumenta a densidade mineral óssea ao redor da periferia do orifício de osteótomo. A técnica de brunimento óssea aumenta a estabilidade primária do implante gerando-se torques de inserção e remoção mais altos no implante. A técnica de brunimento óssea autoenxerta osso reaplicando-se partículas trituradas de uma maneira compactada ao longo da profundidade inteira do orifício de osteótomo, particularmente no fundo do orifício. A técnica de brunimento óssea tem segurança clínica similar à perfuração com broca perfuradora da técnica anterior quando velocidade rotatória, velocidade de penetração e irritação apropriadas são usadas. A técnica de brunimento óssea cria um orifício menor do que perfuração devido à recuperação de tensão elástica quando o osteótomo é removido do orifício.

MODALIDADES E APLICAÇÕES ALTERNATIVAS

[103] As Figuras 24 a 25 ilustram uma modalidade alternativa desta invenção, nomeadamente um osteótomo ultrassônico 90 configurado para expandir uma osteotomia sem rotação. O osteótomo ultrassônico 90 inclui uma haste e um corpo 92 adjacente. Sendo que o corpo 92 tem uma extremidade apical 94 remota da haste. O corpo 92 é geralmente liso (isto é, não ranhurado) e tem um perfil afunilado conicamente que diminui de um diâmetro máximo adjacente à haste para um diâmetro mínimo adjacente à extremidade apical 94. A proporção e dimensões gerais do corpo 92 serão similares àquelas do corpo 42 nos exemplos anteriores. A extremidade apical 94 inclui uma formação de trituração unidirecional que pode tomar a forma de uma superfície áspera. Conforme o osteótomo ultrassônico 90 é vibrado em uma frequência alta (como por um gerador ultrassônico cirúrgico padronizado comercial) a extremidade apical 94 tem o efeito de triturar uma certa porção pequena de osso de uma maneira não são dissimilar daquela da extremidade apical 48 nas modalidades anteriores. O corpo 92 inclui adicionalmente um espaçador de autoenxerto 96 configurado para autoenxertar e compactar osso após o osso ter sido pulverizado de modo ultrassônico pela extremidade apical 94 conforme o corpo é avançado de modo forçado para uma osteotomia simultaneamente com vibração de alta frequência. Neste exemplo, o espaçador de autoenxerto 96 é um membro frustro-cônico disposto imediatamente abaixo da porção afunilada lisa do corpo 92. O espaçador de autoenxerto 96 se estende a um primeiro ângulo que é maior do que o afunilamento do corpo 92 de modo que os detritos ósseos granulares sejam compactados nas paredes circundantes da osteotomia com ação de cunha.

[104] As Figuras 27 a 27B são destinadas a ilustrar, para o benefício do artista versado, que os princípios desta invenção não são limitados a aplicações dentais, mas qualquer local de preparação de osso dentro do corpo humano (ou animal) pode ser investigado para adequabilidade. Indicações iniciais revelam que aplicações nas vértebras e mão/pulso são excelentes candidatas para as técnicas de brunimento desta invenção devido a seu potencial para aumentos universalmente aplicados em estabilidade primária de implante, benefícios de autoenxerto e similaridade inerente a técnicas de preparação da técnica anterior.

[105] Adicionalmente, conforme mostrado na Figura 28, os princípios desta invenção não são limitados a osso como o material de hospedeiro. De fato, a ferramenta rotatória 36 desta invenção pode ser configurada para expandir um orifício em quase qualquer tipo de material celular por brunimento. Nessa ilustração, uma seção de espuma metálica 98 pode ser do tipo usado extensivamente em aeroespaço, proteção de calor e outras aplicações críticas. É mostrado que a espuma de metal inclui um orifício 100 formado por brunimento de acordo com os métodos descritos acima. O orifício 100 resultante é mais bem preparado para receber um parafuso ou outra âncora de fixação devido a suas paredes interiores terem sido densificadas pelos efeitos de deslocamento compressivo e autoenxerto desta invenção. Alguma experimentação também foi feita com formação de orifício em materiais inorgânicos não celulares como placa de alumínio e plástico. Certos benefícios também se apresentaram nestes materiais não celulares, de tal modo que o potencial para aprimorar retenção com parafuso ou âncora por preparação de orifício com o uso dos princípios desta invenção seja totalmente contemplado.

[106] A invenção supracitada foi descrita de acordo com os padrões legais relevantes, desse modo, a descrição é exemplificativa ao invés de limitadora por natureza. Variações e modificações à modalidade relevada podem se tornar aparentes para aqueles versados na técnica e cair dentro do escopo da invenção.

Claims (11)

1. Osteótomo rotatório (36) configurado para ser rotacionado continuamente em uma direção para expandir uma osteotomia (32) por brunimento compreendendo: uma haste (40), a dita haste (40) estabelecendo um eixo geométrico longitudinal (A) de rotação para o dito osteótomo rotatório (36), um corpo (42) ligado à dita haste (40), o dito corpo (42) tendo uma extremidade apical (48) remota da dita haste (40), o dito corpo (42) tendo um perfil afunilado conicamente diminuindo a partir de um diâmetro máximo adjacente à dita haste (40) para um diâmetro mínimo adjacente à dita extremidade apical (48), uma pluralidade de ranhuras (62) disposta acerca do dito corpo (42), CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: uma pluralidade de superfícies de contato, cada superfície de contato formada entre ranhuras (62) adjacentes, em que a dita extremidade apical (48) inclui pelo menos um rebordo (50), e em que pelo menos um dentre o dito rebordo (50) e as ditas superfícies de contato é configurado para gerar uma força de reação axial oposta quando rotacionado continuamente em uma direção de brunimento e avançado de modo forçado simultaneamente em uma osteotomia (32), a dita força de reação axial oposta sendo direcionalmente oposta à direção avançada de modo forçado para a osteotomia (32).

2. Osteótomo rotatório (36), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que cada dita ranhura (62) tem uma face de brunimento (64) e uma face de corte oposta (66), e em que cada dita superfície de contato tem uma face de superfície de contato (70) que liga uma face de brunimento (64) de uma dita ranhura (62) e uma face de corte (66) de uma dita ranhura (62) adjacente, e em que cada dita face de superfície de contato (70) tem uma curvatura helicoidal que se afasta da direção de brunimento conforme o dito perfil afunilado conicamente diminui em diâmetro.

3. Osteótomo rotatório (36), de acordo com a reivindicação 2, CARACTERIZADO pelo fato de que cada dita face de superfície de contato (70) intersecta a respectiva dita face de corte (66) ao longo de uma aresta de trabalho sem margem (72).

4. Osteótomo rotatório (36), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que cada dito rebordo (50) tem um primeiro flanco de fuga plano (54), o dito primeiro flanco de fuga (54) sendo inclinado a partir do respectivo dito rebordo (50) em um primeiro ângulo.

5. Osteótomo rotatório (36), de acordo com a reivindicação 4, CARACTERIZADO pelo fato de que inclui adicionalmente um segundo flanco de fuga plano (56) que se distancia do dito primeiro flanco de fuga (54) em um segundo ângulo menor do que o dito primeiro ângulo, e uma cavidade de alívio plana (58) que se distancia do dito segundo flanco de fuga (56) em um terceiro ângulo menor do que o dito segundo ângulo.

6. Osteótomo rotatório (36), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a dita extremidade apical (48) inclui um par dos ditos rebordos (50), o par dos ditos rebordos (50) sendo deslocados um do outro de tal modo que os rebordos (50) não residam dentro de um plano comum.

7. Osteótomo rotatório (36), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que cada dita ranhura (62) tem uma face de brunimento (64) e uma face de corte oposta (66), em que a dita face de corte (66) estabelece um ângulo de saída relativo ao dito eixo geométrico longitudinal (A), em que o dito ângulo de saída tem zero graus.

8. Osteótomo rotatório (36), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a dita pluralidade de ranhuras (62) é igualmente disposta de modo circunferencial acerca do dito corpo (42), a dita pluralidade de ranhuras (62) compreendendo pelo menos quatro ranhuras (62).

9. Osteótomo rotatório (36), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que: o dito pelo menos um rebordo (50) é configurado para simultaneamente autoenxertar e compactar osso.

10. Osteótomo rotatório (36), de acordo com a reivindicação 3, CARACTERIZADO pelo fato de que a aresta de trabalho sem margem (72) tem uma curvatura helicoidal que se afasta da direção de brunimento conforme o dito perfil afunilado conicamente diminui em diâmetro.

11. Osteótomo rotatório (36), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que as ditas ranhuras (62) têm uma curvatura helicoidal.

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