CN100528093C - 钻头和制造钻头的方法 - Google Patents

Abstract

一种钻头，包括：杆部(103)，该杆具有限定钻头尖端的锥形端(105)，其中钻头尖端具有多个限定锥形的边缘；钻头还包括一个或多个用于引走钻切时产生的碎屑的凹槽(107)，该凹槽或每个凹槽(107)具有沿杆部(103)延伸的第一部分(109)和沿钻头尖端延伸的第二部分(111)，其中该凹槽或每个凹槽(107)的第二部分(111)沿钻头尖端的一个边缘(113)延伸。

Description

钻头和制造钻头的方法

发明领域

本发明涉及一种钻头和制造钻头的方法，特别是涉及，但不局限于整形手术中钻切骨骼、软骨或其它类似结构的钻头。

发明背景

在整形手术中采用钻头是公知的。但是，当钻穿骨骼和软骨时，整形钻头存在一个问题。特别是，骨骼具有称之为骨膜的覆盖层，它具有光滑的特点。当钻切时，特别是在困难的外科手术中，已经公知的是钻头会在骨膜上滑离，潜在地引起骨膜和骨骼的损伤，以及相邻身体部分，包括肌肉、肌腱、皮肤、器官等的损伤。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供一种钻头，包括：

一杆部，具有限定钻头尖端的锥形端，钻头尖端带有多条限定锥形(pyramidal)的边缘；以及

一个或多个用于引走钻切时产生的碎屑的凹槽，该凹槽或每个凹槽具有沿杆部延伸的第一部分和沿钻头尖端延伸的第二部分，其中该凹槽或每个凹槽的第二部分沿钻头尖端的边缘延伸。

优选的是，每个边缘限定一切割边缘，并且优选的是定位该凹槽或每个凹槽以进一步限定切割边缘。

优选的是，每个边缘从杆部延伸至钻头尖端的远点。

通过采用切割边缘，钻头尖端可快速产生一个使钻头安全定位的安全孔，从而防止开始钻切时钻头从材料表面移走。

优选的是，每个凹槽的第二部分的深度相对于钻头尖端的表面沿其长度变化，这样邻近钻切点的边缘的切割能力小于邻近杆部的边缘的切割能力。

由于减小了邻近钻切点的切割边缘的切割能力，钻头在开始切削时不易折断。这是因为邻近钻切点的边缘会不易被钻切进入的材料锁死。

优选的是，凹槽或每个凹槽的第一部分基本为螺旋形，而凹槽或每个凹槽的第二部分基本为直线形。

优选的是，钻头尖端包括至少三个边缘，该边缘限定了钻头尖端的的锥形。

优选的是，在三个边缘之间至少延伸三个相应的表面。在形成凹槽或每个凹槽之前，相对于钻头表面可以是平的(平面)或为凹形的。

优选的是，凹槽或每个凹槽的第二部分沿各自一个表面延伸。

优选的是，钻头尖端的边缘为倾斜的，从而增加切割边缘的切割能力。

根据本发明的第二方面，提供一种制造钻头的方法，包括以下步骤：

形成一个杆部，该杆部具有限定钻头尖端的锥形端，其中钻头尖端具有多条限定锥形的边缘；以及

形成一个或多个用于引走钻切时产生的碎屑的凹槽，该凹槽或每个凹槽具有沿杆部延伸的第一部分和沿钻头尖端延伸的第二部分，其中该凹槽或每个凹槽的第二部分沿钻头尖端的一边缘延伸。

优选的是，形成凹槽或每个凹槽的步骤包括当一磨削部件沿钻头尖端移动时将其从钻头尖端向外移动，这样每个凹槽的第二部分的深度相对于钻头尖端的表面沿其长度而变化。

优选的是，凹槽或每个凹槽构造成相邻于各自的边缘，这样邻近钻头尖端点的边缘的切割能力小于邻近杆部的边缘的切割能力。

根据本发明的第三方面，提供一种钻头，包括：

具有钻切端的杆部，该钻切端限定一钻切点；

至少一个端面，该端面延伸至钻切点并有助于构成该钻切点，该端面或每个端面与杆部的纵轴大致呈一锐角；以及

至少一个限定于杆中的沟槽，用于引走在钻切时产生的碎屑，其中至少一个沟槽与至少一个端面相交，这样从端部视图看，该沟槽偏离端面的的中央部分。

通过以这种方式使沟槽偏离，本发明人发现，例如碎骨屑可快速脱离并从钻头端部导引走，而且还可以形成可安全定位于骨上的坚固的钻切点。本发明人已观察到，坚固的钻切点可使力集中穿过骨膜，以提供抗滑机构，从而能够快速钻骨。这种钻切点还可初步穿刺骨，然后当钻切时切去骨，而设定的沟槽随后快速引走这种切割时产生的碎屑。

优选的是，沟槽以在沟槽-端面处限定出一连续弯曲的方式与端面相交。

这种弯曲还增强并平稳引走钻骨时产生的碎屑。

优选的端面或每个端面：

(a)为平的，被限定成一斜面；

(b)为弯曲的或V形内凹进入杆部；

(c)具有沿一个边缘延伸的棱或V形槽。

因此，在第三方面，当所述的端面与杆部的纵轴大致呈一锐角时，针对弯曲端面，这种锐角由从钻切点至端面与杆部外表面相交处绘出的假想线表示。

在(a)中，在钻切端制备有一个或多个平的斜端面能够快速和精确地形成钻切点，并且还提供了确定坚固的钻切点结构，从而最大限度地延长了钻切点的寿命。在(b)和(c)中，端面内凹的形状能够增强其切割能力，甚至还能进一步坚固钻切点。

优选的是，在(c)中，沟槽延伸进入到邻近所述一个边缘的端面中。

可选择的是，在(c)中，沟槽可与V形槽相交。

这样进一步增强了对钻切时产生的碎屑的引走。

在一个优选形式中，在钻切端设有三个端面，每个均相对于其它两个均匀偏离，并且每个端面朝向钻切点逐渐变小，以提供呈现三棱锥形的钻切端。优选的是在这方面，各自的沟槽设置成与每个端面相交。

在可选形式中，在钻切端可设有四个端面，每个端面相对于其另一侧上相邻的端面均匀偏离，并且每个端面朝向钻切点逐渐变小，以提供呈现四棱锥形的钻切端。在这方面，各自的沟槽可设置成仅与每两个端面相交，即在钻切端相对的两个端面相交(或者在每个端面上也可设置有沟槽)。

尽管发现三个或四个端面为最佳的情况，但钻切端上也可适当采用任何数量的端面。

优选的是，沟槽或每个沟槽远离各自的端面大致螺旋形延伸，并且至少沿杆部延伸一部分。

通常沟槽并不在杆部的整个长度上延伸，从而例如形成杆部未开沟槽的部分，该部分可插入到钻头的驱动器中。

根据本发明的第四方面，所提供的钻头包括：

一杆部，具有构成钻切点的钻切端：

至少一个端面，该端面向钻切点延伸并有助于形成钻切点，该端面或每个端面与杆部的纵轴大致呈锐角；以及

至少一个限定于杆部中的沟槽，该沟槽用于引走在钻切时产生的碎屑，其中至少一个沟槽与至少一个端面相交，这样在沟槽-端面相交处形成连续弯曲。

根据本发明的第五方面，所提供的钻头包括：

一杆部，具有构成钻切点的钻切端；

至少一个端面，该端面向钻切点延伸并有助于形成钻切点，该端面或每个端面与杆部的纵轴大致呈锐角；以及

至少一个限定于杆部中的沟槽，该沟槽用于引走在钻切时产生的碎屑，其中至少一个沟槽与至少一个端面相交，其中该端面或每个端面：

(a)为弯曲或V形的内凹进入杆部；

(b)具有沿一个边缘延伸的棱或V形槽。

优选的是，第二和第三方面的手术钻头另外在第三方面中限定。

附图说明

尽管落入本发明范围中还可包括其它任何实施例，下面以举例的方式将结合附图描述本发明的优选实施例，其中：

图1示出本发明优选实施例的第一钻头的透视图；

图2示出了图1所示第一钻头的端部视图；

图3A至3C分别示出本发明优选实施例中第二钻头的放大端部，侧视图和透视图；

图4A至4D分别示出图3所示第二钻头的前部，端部，侧视图和透视图，但仅为示意性的；

图5A至5C分别示出本发明实施例中第三钻头的放大端部，侧视图和透视图；

图6A至6C分别示出本发明实施例中第四钻头的放大端部，侧视图和透视图；

图7A至7D分别示出本发明实施例中第五钻头的放大端部，侧视图，透视图和反向透视图；

图8A至8C分别示出本发明实施例中第六钻头的放大端部，侧视图和透视图；

图9A至9C分别示出本发明实施例中第七钻头的放大端部，侧视图和透视图；

图10A至10C分别示出本发明实施例中第八钻头的放大端部，侧视图和透视图。

具体实施方式

图1示出了本发明优选实施例的第一钻头101。钻头101包括一杆部103，其具有构成一钻头尖端的一锥形端105。制造钻头101的材料取决于钻头101的应用要求。但是，对于整形手术来说，钻头101由外科质量级的不锈钢制成。尽管图中未示出，钻头101的另一端适于安装在机动的卡盘中。例如钻头101的另一端可设有一系列的刻度、切去部和环形槽，它们位于杆部103的邻近钻头另一端处，这样有利于另一端与机动手术钻头的驱动器的卡盘连接。刻度可用于表示钻头插入到驱动卡盘的深度和进入病人体内的深度。

钻头101还包括一个或多个呈凹槽107形式的凹槽，每个凹槽具有至少沿杆部103的一部分延伸的第一部分109和沿钻头尖端的边缘113延伸的第二部分111。通常边缘113构成切割边缘。边缘113还包括有斜面，从而增强了切割边缘的切割能力。凹槽107允许钻切中产生的碎屑从钻切出的孔中沿通道被引走。每个凹槽107的第一部分109沿杆部103呈螺旋状，以形成螺旋线，而第二部分111基本为直线形(即倾向于与杆部的纵轴对齐)。每个凹槽107的横截面和沿其长度方向通常为弓形半圆柱形。但是，也可采用其它合适的廊形，如V形或方形。

每个凹槽107的第二部分111的深度沿该第二部分的长度相对于设有第二部分的钻头尖端的表面是变化的。更具体地说，每个凹槽107的第二部分111的深度朝向钻头101的钻切点115变得越来越浅。这样使得更靠近钻切点115的切割边缘的切割能力小于更靠近杆部的切割边缘119部分的切割能力。这样做的优点在于钻头尖端不易因被钻头101钻入的材料锁住而折断。

锥形端105由三个细长的表面形成，但如果需要，也可采用更多的表面。增加锥形端105的表面的数量将得到更多的边缘113，从而限定出更多的切割边缘。

而且，锥形端105与现有钻头的钻头尖端相比相对更长一些。这样提供了一有助于牢固定位钻头101的末端点115来防止钻切开始时的移动。这样做有助于使末端点115刺入骨膜并刺穿骨的外表面，从而在钻切前使钻头101定位。构成锥形端105的每个表面与钻头101的纵轴呈一夹角。该夹角通常为大约30°，但也可根据具体应用(例如钻切材料的硬度)而变化。

如前所述，钻头101由适于具体应用的材料制成。例如，当钻头101倾向于用在整形外科时，钻头101由外科质量级的不锈钢制成。钻头101由合适材料的毛坯杆制成。可以采用合适的磨床将毛坯杆的一端打磨掉，从而形成锥形端105，并适当打磨钻头101的另一端，使钻头101能够由钻头卡盘固定。

也可采用磨床来形成凹槽107。当形成每个凹槽107的第一部分109时，磨床的磨轮保持固定，这样第一部分109具有恒定深度。但是，当形成凹槽107的第二部分111时，磨轮在朝向钻切点115移动时，其逐渐向外远离钻头尖端。向外移动磨轮使第二部分111的深度沿钻头尖端的的长度而变化。该特点产生的切割边缘在钻切点115附近的切割能力较小，而朝向杆部103的切割能力增加。在钻切点115处具有较小的切割能力，减少了钻切点115在钻切开始时折断的可能性，这是由于切削刃与被钻切出孔的材料锁住而造成的。

参见图3，该图示出了第二钻头310。该钻头310包括一个钻杆312，该钻杆的相对端适于安装在机动钻头卡盘中。例如，为了进行整形手术，杆的相对端在邻近端部313处可设有一系列的刻度314、切去部315和环形槽316，以利于其连接在机动外科钻头的驱动器的卡盘中。刻度可用于表示钻头插入驱动卡盘中的深度和进入病人体内的深度。

多条螺纹沟槽317从靠近钻切端318处沿杆部312的一部分延伸。每条沟槽通常为在杆上延伸的弓形半柱面形截面的槽，但也可为V形、方形等。每条沟槽当钻头插入物质(通常为骨)时为钻头切割出的碎屑提供排除通道。通常在钻头上设两条或三条这样的螺纹沟槽，以便最大限度地排出碎屑。

在钻切端318设有钻切点319。与传统的钻头相比，所述钻切点为大致细长的、逐渐变细的点。实际中，钻切点设成套管针(trocar)形式。

另外，设有一个或多个，通常为三个斜端面320，它们共同在钻切端318构成钻切点319，每个端面与杆部312的纵轴Aχ呈一夹角α。通常该夹角α为大约30°，尽管也可根据具体应用(例如钻切材料的硬度)而变化。三个端面使端部318大致呈三棱锥形的外观。

有利的是，斜端面320结构限定了沿每个斜端面的切割边缘322，该切割边缘有利于切割，这样当钻头旋转时易于钻入骨或类似物中。

位于钻切端318的末端钻切点319的结构还能够使钻头安全定位于骨上，刺破骨膜并刺穿骨的外表面，从而在钻切前使钻头定位。

根据本发明，并且图3A中最清楚地示出，每个沟槽317在偏离穿过端面320的中心线CL的位置与各自的端面320相交。这样偏离的优点在于它有利于最大限度地排去切割骨、软骨或其它人体材料时产生的碎屑。

例如，参见图3A，并假设钻头顺时针旋转，最上端面320’限定了一个导引边缘322’和一个尾边缘322”。可以看到，沟槽317’的位置与尾边缘相邻。这样，当钻头旋转时，导引边缘322’切割穿过的材料，碎屑通过该边缘并且在穿过进入沟槽317’之前由最大端面区域320’容纳。该最大端面区域防止碎屑在端面成束或结块，并促进碎屑从钻切点排出。因此，每个沟槽与其各自的端面相交的最佳位置为与该端面的尾边缘相邻，如图3A所示。有利的是，快速排走碎屑还有利于更快速地钻切。

现参见图5A至5C，其中相同的附图标记用于表示相似或相同的部件，现在钻切端518设有四个斜端面520(在该实施例中通常为平的端面)。这四个端面使钻切端518大致呈现四棱锥形外观。

如在图5A中可以清楚看到的那样，仅两个端面(在该例中为两个相对的端面)设有与其相交的沟槽517。再有，这些沟槽与它们各自的端面的中央部分偏离，以增强如前所述排出碎屑的效果。那些未设沟槽的端面对钻切端518来说也提供加强套管针状的效果。

从图5中还可以看到，与图3和4中的钻头的沟槽相比，图5中的沟槽517被增大了。这样做能够确保在减少沟槽数目的情况下维持碎屑排出率，并且还能使沟槽通过未设有沟槽的端面时能拾起碎屑(即当钻头高速旋转时)。另外，钻头的操作与图3和4的钻头相同。

现参见图6，其中相同的附图标记用于表示相似或相同的部件，图中所示的外科钻头在钻切端618设有三个端面，与图3和4的钻头类似。每个端面也具有与它们相交的各自沟槽，但是在该实施例中，沟槽和它各自的端面之间的相交不是突变的而是渐进的，由连续弯曲的区域626促成。该区域在每个端面620形成一种扇形或凹形，这样增强了钻切点619的精确度，还提供有更多明显的进入每个沟槽的通道效果，以导引和加强排出由旋转的钻头切割出的碎屑。

更明显的钻切点有利于更易于钻头在光滑的切割表面上定位和更易于穿透该表面。区域626有利于更快地排走碎屑，因而有利于更快地切割。

现参见图7A至7D对图6的钻头还进一步改进，其中每个端面720相对于钻头向内凹，构成了一个弓形3D扇形表面。这一点参照图7D能够最清楚地看出。

这种扇形的效果是钻切点719更点状或更尖锐一些，并且切割边缘变得沿其长度为弯曲的，并且更尖锐(即由于在切割边缘两侧上每个端面720的落下速度更快)。

图7的钻头还采用了在沟槽717与端面720相交处连续弯曲的区域726，这样在使用中由钻切端切割出的碎屑能够快速从此处传走。

在图7中，在端部视图中(即图7A)，内凹端面通常围绕端面中心线CL对称。但是，例如内凹端面可限定成围绕中心线不对称，这样与导引边缘722’相邻，端面倾斜得更陡一些，并且斜面朝向尾边缘722”逐渐更斜一些。每个端面上内凹的这种对称偏离可使导引边缘相对于尾边缘更锋利，并且使碎屑朝向沟槽717的引走加强(即通过压差等)。图7的钻头的操作在其它方面与前面描述的类似。

现参见图8，图7的内凹弯曲端面由两个平面的子端面827和828替代。子端面827和828在端部视图(即图8A)中将端面820限定成锥形V状槽(即朝向钻切点819变锥形)。同样，内凹V状端面820的应用使边缘822更尖锐或显著，并且还有助于将碎屑经过弯曲区域826引向沟槽817。

再有，通常子端面827和828布置成围绕端面中心线CL对称，但也可不对称偏离，使得例如斜面离开导引边缘822’更陡的倾斜，并与尾边缘822”相对。另外，这样可限定一个更锋利的切割边缘，并且有助于碎屑远离钻切端818分布。

现参见图9A至9C，其中相同的附图标记用于表示相似或相同的部件，图中示出的钻头或者具有如图6所示的平的端面920，或者具有图7中所示的弯曲端面。在任何情况下，在该实施例中设有从导引边缘922倾斜出去并进入其各自的端面的斜面930，如图9A中最清楚地示出的那样。同样如图9A中最清楚地示出的那样，斜面930的小段931连续延伸，远离尾边缘922”，这样钻切点919由三个倾斜的端面合并形成，并因此具有单一的锥形形状(即套管针状)。

这种斜面布置增强了钻切点的强度并防止其折断，而其它钻切点的构型可能在极端情况下会折断。另外，图9的钻头在结构上与图6和7的钻头类似，并且操作与前面描述的钻头也类似。

现参照图10A至10C，其中相同的附图标记用于表示相似或相同的部件，图中示出了进一步改进的钻头。在该实施例中，与图3的方式类似，端面1020通常为平的(尽管也可为略内凹的)。而且，在该实施例中，在沟槽1017和端面1020相交处未示出有连续弯曲区域，尽管也可适当提供有这种区域。

该实施例的独特之处在于，沿尾边缘1022”设有从钻切点1019延伸至沟槽1017的V形槽1032。该V形槽1032终止于沟槽1017，并提供有用于使碎屑被引导进入沟槽的通道的进一步的机构。另外，它使导引每个端面1020的导引边缘1022’变锋利，从而增强了切割能力。它还能够在钻头旋转时使碎屑从导引边缘的前部被带走排出。V形槽1032如前所述可以是对称的或不对称的，其优点如前所述。

再有，在该实施例的钻切点1019处，实际上设有六个切割边缘，以进一步增强钻头插入穿过骨膜和快速传递钻头切割进入骨的动作等。

另外，图10的钻头的操作与前面描述的钻头操作一样。

通常沟槽，端面和槽在杆部1012上机械加工出，并且通常杆部由外科级不锈钢制成。

杆部一般具有柱形或圆形截面，尽管也可采用其它截面形状(例如六角形或卵形)。

本领域技术人员将清楚，这里描述的发明在前述描述的特例的基础上容易进行改变和修正。应该理解，发明包括所有这些落入本发明构思和范围之内的这些改变和修正。

Claims (10)

1、一种用于钻骨的钻头，包括：

一杆部，该杆部具有限定钻头尖端的锥形端，钻头尖端带多个限定锥形的边缘；以及

一个或多个用于引走钻切时产生的碎屑的凹槽，该凹槽或每个凹槽具有沿杆部延伸的第一部分和沿钻头尖端延伸的第二部分，其中该凹槽或每个凹槽的第二部分沿钻头尖端的一边缘延伸，

其中每个凹槽的第二部分的深度朝向钻头尖端变得越来越浅，这样邻近钻切点的边缘的切割能力小于邻近杆部的边缘的切割能力。

2、如权利要求1所述的钻头，其中每个边缘限定一切割边缘，并且定位该凹槽或每个凹槽以进一步限定切割边缘。

3、如权利要求1或2所述的钻头，其中每个边缘从杆部延伸至钻头尖端的远点。

4、如权利要求1或2所述的钻头，其中凹槽或每个凹槽的第一部分基本为螺旋形，而凹槽或每个凹槽的第二部分基本为直线形。

5、如权利要求1或2所述的钻头，其中钻头尖端包括至少三个边缘，它们限定了钻头尖端的锥形。

6、如权利要求5所述的钻头，其中至少三个相应的表面在三个边缘之间延伸，其中在形成之前，凹槽或每个凹槽相对于钻头表面可以是平的或凹形的。

7、如权利要求6所述的钻头，其中凹槽或每个凹槽的第二部分沿其各自的一个表面延伸。

8、如权利要求1或2所述的钻头，其中钻头尖端的边缘为倾斜的，以增强切割边缘的切割能力。

9、一种制造用于钻骨的钻头的方法，包括如下步骤：

形成一个杆部，该杆部具有限定钻头尖端的锥形端，钻头尖端带多个限定锥形的边缘；以及

形成一个或多个用于引走钻切时产生的碎屑的凹槽，该凹槽或每个凹槽具有沿杆部延伸的第一部分和沿钻头尖端延伸的第二部分，其中凹槽或每个凹槽的第二部分沿钻头尖端的一边缘延伸，

其中在邻近各个边缘形成凹槽或每个凹槽，并且所述该凹槽或每个凹槽的第二部分的深度朝向钻头尖端变得越来越浅，这样邻近钻头尖端点的切割边缘的切割能力小于邻近杆部的边缘的切割能力。

10、如权利要求9所述的方法，其中形成一个或多个凹槽的步骤包括当磨削部件沿钻头尖端移动时，从钻头尖端向外移走该磨削部件，这样每个凹槽的第二部分的深度相对于钻头尖端表面沿其长度而变化。

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