CN102510738B - 带肋的外科钻 - Google Patents

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Abstract

外科钻包括附接钻头(32)的钻杆(22)。钻头包括多个出屑槽(46)。每个出屑槽至少具有前刀表面(45)和凸轮表面(60)。所述前刀表面自钻头的纵向轴线径向向外延伸。所述前刀表面限定出屑槽切削刃(38)。相关联的凸轮表面背离所述前刀表面弯曲。一个或者多个肋(70)自凸轮表面径向向外延伸。

Description

带肋的外科钻
技术领域
本发明大致涉及外科钻。特别地，本发明涉及钻头的几何形状被设计用于减少与在手术部位应用钻头去除组织有关的噪音/振动的外科钻。
背景技术
切割配件是典型地可拆卸地附接在电动外科手术机头上以进行外科手术的工具。用于进行外科手术的一种切割配件是外科钻。外科钻通常包括由刚性材料，典型地为金属，形成的钻头，其被成形为具有多个出屑槽。所述出屑槽被形成用于限定切削刃。所述切削刃典型地被设计用于切割诸如骨或软骨等硬组织。钻杆自钻头朝向近侧延伸。该钻杆的近侧端通常具有便于钻杆锁定到电动机头的特征。致动机头使外科钻转动。在外科手术过程中，钻头抵靠组织部分将被去除的手术部位放置。旋转的切削刃将组织从手术部位处切除。不同形状和尺寸的外科钻被用于诸如矫形外科手术，神经外科手术，脊椎外科手术，耳鼻喉外科手术的手术中以及选择性去除组织部分的其它外科手术中。
对于去除组织的一般目的，传统的外科钻可取得良好的效果。但是，与一些外科钻相关的问题是过多的噪音/振动以及可能的颤动。颤动是钻头的噪音/振动升高至共振水平的结果。颤动通常显现为外科钻所承受的噪音/振动的振幅的相对较大尖峰值或一组尖峰值。在噪音/振动和颤动方面，一些现有技术的外科钻体现出比其它更好的特性。然而，当噪音/振动和颤动最小时，通常切割效率也会下降。一个这种类型的外科钻为申请人的受让人的美国专利公开US 2008/0132929 A1/WO 2007/010389 A1题为“SURGICAL BUR WITH ANTI-CHATTER FLUTE GEOMETRY”的主题，该专利被以引用方式并入本发明。当切割效率下降时，钻头必须进行另外的旋转以切割相同量的物质，从而产生更多的热量。因此，在此领域中需要一种降低过多噪音/振动同时防止钻头不理想地生热的外科钻。
附图说明
通过参照以下详尽描述，并结合附图，可以更好地理解本发明的优点，其中：
图1是本发明外科钻的正视图；
图2是本发明外科钻钻头的立体图；
图3是外科钻钻头的正视图；
图4是外科钻钻头的端视图；
图5是外科钻钻头的俯视图；
图6是沿着图5中线6-6的截面图，阐明与钻头的切削刃相比的设置于钻头上的肋的径向尺寸；
图7是所述肋的特写图；
图8是示出在手术部位切除组织中使用的钻头的端视图；
图8A，8B和8C依次是阐明钻在手术部位旋转的截面图；
图9是本发明的外科钻的可选钻头的透视图；
图10是图9中的钻的侧视图；
图11是图9中的钻的远侧端视图；
图12是图9中的钻的第二侧的平面图；
图13是图9中的钻沿着图12中的线13-13的截面图；
图14阐明了一个切割刃到凸轮表面上的两个肋的径向尺寸比较；
图15是示意出去除了后刀表面的外科钻的可选钻头的端视图；
图16是本发明的另一种可选钻的透视图；
图17是图16的钻的一侧的平面图；
图18是图16的钻的第二平面图；以及
图19是图16的钻的远侧端的平面视图。
具体实施方式
请参照附图，附图中，相同的数字表示相同或相应的部件，图1中在20处大体上显示了一种用于从外科手术部位去除或切割组织的外科钻20。所述外科钻20可被用来去除多种组织，其中包括软骨和骨。所述外科钻20可用于诸如矫形外科手术、神经外科手术、脊柱外科手术、耳鼻喉外科手术的手术过程中以及手术过程的一部分需要进行组织去除或切除的其它手术过程中。
请参照图1，该外科钻20包括配有近侧端24和远侧端26的钻杆22(“远侧”应被理解为朝向应用所述外科钻20的手术部位，“近侧”意为远离手术部位)。所述钻杆22沿着纵向轴线A设置。所述钻杆22的远侧端配有颈部28，该颈部直径略小于所述钻杆22的主要部分30的直径。所述钻杆22的近侧端24具有接合特征25。该接合特征25是可便于所述外科钻20与接合组件可拆除的接合的几何特征，所述接合组件与和外科钻20一起使用的电动手术工具(未显示)的转轴为一整体。图示的接合特征25为在2008年9月5日提交的美国专利申请No.12/205,103，公告号为2010/0063524A1(WO 2010/028001 A2)，中描述的凹痕，该专利的内容被以引用方式并入。可选的接合特征在1999年3月30号公布的题为“MULTI-PURPOSESURGICAL TOOL SYSTEM”的美国专利No.5,888,200中示出，该专利的内容被以引用方式并入。接合特征的其它可选的几何结构在2003年5月13日公告的题为“CUTTING ATTACHMENT FOR A SURGICAL HANDPIECEDESIGNED TO BE SELECTIVELY COUPLED TO THE HANDPIECE”的美国专利No.6,562,055中有阐述，该专利的内容被以引用方式并入。应理解这些接合特征的几何结构仅为说明性的，而非限制性的。接合特征25的几何结构不意于限制本发明。例如，带有平滑壁的钻杆本身可能仅仅通过作为机头接合组件的一部分的卡盘齿固定在机头上。
以引用并入的方式，美国专利No.5,888,200也公开了一个可用来致动本发明的钻20的机头。
钻头32设置于钻杆22的颈部28上。作为优选，钻头32与钻杆22一体地形成。在图2-5描述的本发明的实施例中，钻头32具有大致球形形状。钻头32包含固定于颈部28的近侧端34。该钻头32自近侧端34延伸至远侧末端36。该钻头32包括配置用于切割或切除组织的多个切削刃38。在所示的实施例中，显示出两个切削刃38(见图4)。作为优选，每个切削刃38以大致弓形的形状自近侧端34延伸至略靠近远侧末端36的位置。每个切削刃38的顶点40被大致定位于钻头32的近侧端34与远侧端36之间。每个切削刃38具有设置在钻头32的近侧端34处的近侧端42。所述切削刃38的近侧端42在近似颈部28远侧端外径的半径处与纵向轴线A径向间隔开。每个切削刃38自所述钻杆22的远侧端26延伸至末端刃44。
每个切削刃38为出屑槽46的一部分。在本发明的图示形式中，钻头32形成有围绕着轴线A对称设置的两个出屑槽46。使用中，出屑槽46将被切除的物质远离切削刃38传送。
每个出屑槽46被成形为具有四个外表面。其中的一个表面为前刀表面45。每个前刀表面45自所述钻头32中心向外延伸。通常，每个前刀表面45是平面的。在本发明的所示形式中，每个前刀表面45约呈月牙形。所述前刀表面45的一端与钻头32近侧端相邻定位。所述前刀表面45的相反端部位于钻头32的远侧端。但是，所述前刀表面45并非居中定位于垂直于外科钻20的纵向轴线并延伸穿过所述钻头32的最宽直径部分的平面中。相反，每个前刀表面在其最宽处，即其内刃与外刃之间的最大长度处，沿着位于穿过钻头32的最宽平面前面的轴线定位。横跨所述前刀表面45的此宽度轴线与所述外科钻20的纵向轴线沿着朝向钻头32的远侧端延伸的圆弧形成锐角。每个前刀表面45的外刃是与所述前刀表面一体的出屑槽46的切削刃38。
每个出屑槽46的第二表面为后刀表面54。出屑槽后刀表面54背离相邻的前刀表面45以有弧度的曲线形状(arcuately)延伸。每个出屑槽切削刃38由所述前刀表面45与邻接的后刀表面54相交而形成。由制造本发明的外科钻的一些方法形成后刀表面54。可选地，由其它的制造方法，后刀表面54通常是圆环体(torus)外表面的截取部分(slice section)的形式。在本发明的所示形式中，每个后刀表面54自钻头远侧末端36延伸至钻头近侧端34。因此，每个出屑槽切削刃38沿着所述钻头32延伸的距离与和切削刃一体的所述后刀表面54延伸的距离相同。
围绕切削刃38的角度锐度是所述前刀表面45与相邻后刀表面54之间角度的函数。参照图4，典型地，自后刀表面54延伸出的线55与切削刃38的切线58之间的角度α在0和30°之间。切线58被定义为与半径等于切削刃38的径向尺寸的圆的常规切线。角度α有时被称作浮角或后角。在这里，前角被假设为0°。当成形出屑槽46时可认为前角是0°，以使所述前刀表面45逆着组织旋转，前刀表面45和组织之间的角度为90°。
凸轮表面60为每个出屑槽46的第三表面。每个凸轮表面60从相关联的后刀表面54(与前刀表面45以一段圆弧角间隔的表面)的尾缘延伸。每个凸轮表面60形成与后刀表面54相交的第一边缘61。每个凸轮表面60在与第一边缘以一圆弧角间隔的第二边缘63处终止。凸轮表面60是球体外表面的截取部分的形式。所述后刀表面54与凸轮表面60都定心于钻头32的内部中心点。在本发明的一些形式中，后刀表面54距中心点的径向距离大于凸轮表面60距中心点的径向距离。在图2-5的外科钻中，每个凸轮表面60的最远侧端被定位于靠近所述钻头远侧末端36。所述凸轮表面60延伸至钻头32的近侧端。
在横向平面中，所述平面垂直于穿过所述钻头32的纵向轴线，每个凸轮表面对着的弧沿着钻头的长度变化。该弧在所述凸轮表面60最远侧端最小。沿着所述钻头32朝近侧端移动，弧增大直至到达钻头最大直径。临近所述钻头32最大直径处，凸轮表面的弧沿着钻头32的剩余长度基本保持恒定。
与每个出屑槽46为一体的第四个表面是空隙表面47。每个空隙表面47朝向所述钻头32的中心向内延伸。在钻头纵向轴线紧接的向外位置，每个空隙表面47弯曲并且过渡到相邻出屑槽46的前刀表面45。没有标识出来的是一个出屑槽46的前刀表面45和相邻出屑槽的空隙表面47之间的弯曲过渡表面。图2中的虚线43表示这两个表面45和47之间的间隙(separation)。沿着所述钻头32的长度，每个空隙表面47沿着位于末端36邻近的横向平面开始。因此，如图4所示，紧邻着末端36，相反的前刀表面45相互重叠。后刀表面54的最远侧部分在前刀表面45之间延伸。
肋70设置在每个凸轮表面60上，并径向向外伸出。肋70具有分别相反的前端72与尾端74。肋前端72实质上是与所述凸轮表面60相邻的后刀表面54的延伸部，肋70从所述凸轮表面60开始延伸。因此，相对于从钻头的纵向轴线延伸穿过后刀表面54与凸轮表面60之间的边缘的平面，肋前端72呈现锥形。肋尾端74与所述空隙表面47相邻，该空隙表面47与肋50从其上延伸出的凸轮表面60的尾缘相邻。所述肋尾端74具有与相邻的空隙表面47相同曲率的表面。
从截面图来看，在延伸的平面中，每个肋70看上去具有弯曲的外表面。每个肋具有脊部76，该脊部限定了肋70相对于钻头纵向轴线的最大的径向尺寸。
图6示意出沿着图5中线6-6的外科钻20的钻头32的截面图，该图穿过肋70的脊部76。半径R1为切削刃38的半径。沿着钻头32的长度，自轴线A测量的半径R1大于凸轮表面60的共面部分的半径，如图6中的半径R2，有肋70的情形除外。在切削刃38具有最大直径的沿着钻头32的长度的位置，半径R1具有最大值，此半径比没有肋70的凸轮表面60的半径，半径R2，大1％-20％之间，通常大6％-10％之间。沿着钻头32的长度延伸，这两个半径(切削刃的半径-没有肋的凸轮表面的半径)的长度的绝对差值通常是恒定的。因此，在切削刃38的最大直径的近端和远端位置，与没有肋的凸轮表面60相比，切削刃38径向距离的差的百分比从上述相对范围增加。
在存在肋70的情况下，在沿着钻头32的位置，所述肋脊部76具有与图6中半径R1基本相等的半径。然而，并不是对本发明的所有形式都有此要求。在本发明的一些形式中，在肋70存在的位置上，所述切削刃的半径和肋脊部的半径可不同，相差正负6％或以下。
图7阐述了肋70在所述凸轮表面60上的高度，该肋自凸轮表面60延伸。这里R2为所述肋脊部76相对于钻头纵向轴线的半径。假设R1＝R2，肋70优选自凸轮表面60升高预定的高度H1，该高度H1优选位于其下方凸轮表面的径向长度的1％和20％之间。
外科钻20的钻头32可由工件材料例如金属通过成形钻头32而形成，所述金属包括但不仅限于钛，不锈钢，工具钢，碳化钨合金，镍钛合金以及类似物。磨削，电火花加工，激光切割或其它机械加工方法可被用于形成外科钻20的钻头32。形成外科钻20的钻头32的方式不意于限制本发明。
图8阐述所述外科钻20的操作。操作中，外科钻20的钻头32旋转以从手术部位S切除组织。组织T可为躯体、人或其它中的任何组织形式，诸如软骨和骨。通常，该外科钻以500和100,000RPM之间的速度转动。如图示，钻头32旋转时(这里为逆时针旋转)，切削刃38刺入组织T的层L，然后组织被移动至钻头32的相应出屑槽46中。当所述钻头32作用在组织T上时，三个力在钻头上起作用。这些力中的第一个是旋转钻头的转矩。第二个力是使用者施加在外科钻20，准确地说是用于转动钻的机头，上的力FA，以将钻头压在组织T上。第三个力是组织施加在钻头上的抵抗前面两个力的反作用力。在钻头被压在组织上时这些力被对立的且不同相地施加到钻头32上导致外科钻无意识的振动。
钻头旋转时，出屑槽46的切削刃被抵靠在未切除的组织上旋转，图8A。转矩与使用者施加力相结合使切削刃深入组织。钻头的转动导致前刀表面45压在未切除的组织上。钻头32的继续旋转致使所述出屑槽46刮掉前刀表面45前方紧邻的组织。所述出屑槽46继续旋转时，后刀表面54旋转进入因去除组织而形成的空间中。由于前刀表面45与后刀表面54之间的角度，后刀表面与未切除组织的相邻表面之间形成空隙，见图8B。空隙的存在允许使用者作用在钻头上的力将出屑槽更深入地推入组织内。
然而，钻头与组织之间存在空隙的结果是作用在钻头32上的不同相的力反复击打在未切除的组织上。这种钻头32对组织的反复击打是被感觉到的外科钻的振动。
当出屑槽后刀表面54远离被切割的组织表面转动时，相邻的凸轮表面60朝向组织旋转，图8C。如果没有肋70，使用者施加在钻头上的力会导致凸轮表面击打组织。凸轮表面60对组织反复击打之后切削刃38刺入组织被认为是外科钻来回振动的另外振动源。然而，在本发明中，当凸轮表面60朝向组织旋转时，相应的肋70被压在组织上。这种肋抵靠着组织邻接降低了，即使没有消除，每个出屑槽46在完成切割动作后压在组织上的程度。这种每个出屑槽46反复压在组织上的程度的降低减轻了组织抵抗此作用的反作用。出屑槽抵靠着组织的运动减少以及随后的抵抗此运动而施加的力的减小所产生的累积效应是减小了外科钻20的来回振动。此振动的减小导致在外科钻颤动时使用钻20的医师感觉到的类似减轻。
肋70确实不单单减少了导致钻振动的出屑槽抵靠着组织的接触。每个肋70保持相关的出屑槽凸轮表面60的其余部分远离下面的组织。这减少了位于未切割的组织上的碎片、被切下的组织被压在未切割的组织与覆盖的出屑槽46之间的程度。如果这些碎片仅仅是简单地被压缩在未切割的组织与所述出屑槽46之间，出屑槽的旋转将会导致组织的摩擦生热。此热量可高得导致碎片燃烧。这种燃烧可能潜在地损伤下面的未切割的组织。
由肋70提供的间隙，单独或者与由后刀表面54提供的切削效率相结合，有助于确保在使用本发明的外科钻时组织所承受的生热典型地不造成损伤。试验中已经显示在操作过程中所述外科钻20的钻头32达到低于60°C，通常低于50℃，甚至低于45℃，的峰值温度。
更进一步，如果没有肋而是增加所述凸轮表面的半径，那么出屑槽可被压到组织内以增加切削过程的侵略性的程度将受到限制。相反，利用本发明的外科钻20，只有在有肋70的周围，肋的存在才会限制钻头的其余部分到组织内的压操作。因此，虽然肋的存在减少了振动，其并不大大削弱医师使用本发明的钻强有力地切割组织的能力。
本发明的外科钻20的另一特征是：在存在肋70的情况下，肋与所述切削刃间隔开一距离，所述距离等于后刀表面54所对的最大弧。肋70与前刀表面45间隔开意味着，本质上为后刀表面的延伸部的肋的前缘表面不呈现径向伸出由前刀表面45和后刀表面54之间的连接处限定的切削刃的切割组织的切削刃。如果存在此切削刃，它可能趋于过度切进其所压的组织内。
出屑槽46可被成形为使所述后刀表面54可被修改以调整切削深度。然而，这与外科钻20所产生的噪音/振动相平衡。随着后刀表面54面积的增加，外科钻20所产生的噪音/振动也增加。因此，作为优选，外科钻20被设计成使噪音/振动不升高到接近共振的振幅，否则将产生外科钻20的颤动。通过利用所述后刀表面54，可提升切削效率，也就是，相对于没有后刀表面54的实施例来说，通过减少切割预期体积的组织所需的外科钻20的钻头32的转动圈数。
如前面已描述的，在图1-8C的实施例中，所述肋70被轴向设置在凸轮表面60上的凸轮表面60的最大径向尺寸位置。然而，在其它实施例中，肋70可可选地被定位于沿着钻头32的凸轮表面60上的钻头半径小于最大半径的其它纵向位置上。
同样，如图9-13中所示，本发明的钻头92具有带两条肋70和96的出屑槽94。钻头92具有与钻头32实质上相同的特征。每条肋70位于凸轮表面60上的位置与相应肋70在钻头32上的位置相同。每条肋96在肋70朝向远侧的前方位置自凸轮表面60向外延伸。
图13阐述了沿图12中线13-13的钻头92的截面图。再者，应理解，除存在肋70和96的位置外，凸轮表面60在横向平面中的半径小于相应切削刃38的径向长度，距离R3。如图13所示，在钻头32的轴向位置处，每个第二肋96的脊部98被设置成距纵向轴线A距离R4。如肋脊部76和共面的切削刃之间的关系R1＝R2那样，肋脊部98距轴线A的距离和切削刃38的共面部分距轴线A的距离也相等，R3＝R4。
在其它实施例中，一个或多个肋可整体设置于穿过凸轮表面的最大径向尺寸的平面上，但可以呈螺旋状，弯曲状，或由多个间隔的段形成。而且，沿着肋的长度，肋的高度可不同。
并且，如图14所描述的，显示了本发明的钻头的另外一个特征。这里，从钻头的纵向轴线到凸轮表面的距离沿着轴线的长度而变化。但是，纵向间隔开的肋70，96和102相对于它们下方的凸轮表面的相对高度是恒定的。这里，肋102位于肋70的近侧端，肋70位于凸轮表面60的部分上方，具有最大长度。这种相对的肋高度的关系是优选的，不是所有都要求这样。
图15描述了可选钻头112的截面。在本发明的这个形式中，具有两个出屑槽114。每个出屑槽114具有前刀表面116，凸轮表面118以及空隙表面120。每个凸轮表面118背离相关联的前刀表面116以有弧度的曲线形状延伸。每个前刀表面116与凸轮表面118连接处的刃为出屑槽切削刃122。没有后刀表面。肋124在每个凸轮表面118上方径向延伸。在本发明的图解形式中，肋124自切削刃122延伸至凸轮表面118和空隙表面120之间的刃。本发明此形式的钻头可被制造成使相邻于切削刃122的肋124的端部自切削刃122向外径向延伸。这由图15中的虚线130体现出。线130代表延伸至切削刃的整体加高了的肋124。
可选地，如实线132所示，钻头112可被形成为当肋124围绕着凸轮表面118从切削刃122朝向空隙表面120延伸时，肋的高度增加。在本发明此形式的一些实施例中，肋124可能不存在，那么在切削刃附近不存在相对于凸轮表面118的高度。
图16-19阐述了本发明的另一种可选的钻头132。钻头132具有两个对称设置在钻头纵向轴线周围的出屑槽134。每个出屑槽134具有与前刀表面45相似的前刀表面137。后刀表面148背离前刀表面137的外边缘成角度地延伸。具有穿过球形外表面的截取形状的凸轮表面154背离所述后刀表面148成角度地延伸。每个出屑槽134还具有空隙表面156。每个空隙表面156自相关联的凸轮表面154的尾端向内延伸，所述端部与后刀表面152相对。该空隙表面156向内延伸并且弯曲进入相邻出屑槽134的前刀表面137的内部部分中。
与钻头32的后刀表面54不同，钻头132的后刀表面148没有延伸钻头132的整个长度。相反，钻头132被形成为使每个后刀表面148自钻头近侧端的朝向远侧的前方位置向前延伸，并且终止于钻头远侧末端后方的位置。近侧前表面146被定位成紧邻后刀表面148近侧。远侧前表面150被定位成紧邻后刀表面148远侧。因此，所述前表面146和150在前刀表面137和凸轮表面154之间延伸。在垂直于钻头132纵向轴线的平面中，前表面146和150沿整个出屑槽134与相邻的前刀表面137形成角度，所述角度大于前刀表面137和后刀表面148之间的角度。因此，在本发明的此形式中，所述出屑槽切削刃实际由三个连续的切削刃组成：由前刀表面137和前表面146限定的刃162；由前刀表面和后刀表面148限定的切削刃164；以及由前刀表面和前表面150限定的切削刃166。应理解，切削刃164为主切削刃。切削刃162和166为第二切削刃。
由于本发明外科钻的制造方法，所以存在前表面146和150。更具体地说，由于形成凸轮表面154和下面描述的肋170和172的磨削过程，所以呈现了前表面146和150。在本发明的一些形式中，沿着钻头132的长度方向，前表面146在大约10％至20％的出屑槽上方延伸；后刀表面148在40％至60％的出屑槽上方延伸；前表面150在30％至40％的出屑槽上方延伸。典型地，三个表面146，148和150中，当沿着平行于钻头132纵向轴线的轴线测量时，后刀表面148最长。
如果前表面146和150不存在，则凸轮表面154在后刀表面148的相反侧上延伸至前刀表面137。在本发明的此形式中，在后刀表面的相反侧上前刀表面与凸轮表面之间的连接处将是出屑槽的第二切削刃。
钻头132被形成为在每个凸轮表面154上具有两个共线的以一圆弧角间隔的肋170和172。在本发明的图解形式中，肋170和172自钻头132的最宽直径部分向外突伸。肋170自后刀表面148和凸轮表面154之间的刃以有弧度的曲线形状延伸。肋172与肋表面170以圆弧形式间隔10°和30°之间的角度，并且更通常地间隔15°和25°之间的角度。肋172延伸至凸轮表面154和相关联的空隙表面156之间的连接处。
已经证明，本发明的钻132是使用磨削过程可以相对高效地制造并具有高度一致性的手术切割工具。
本发明其它特征的可选实施例也是可能的。例如，本发明的不同形式的特征可进行组合。
同样，所公开的球形钻头仅为说明性的，并非加以限制。在可选实施例中，钻头22可具有可选的形状，例如橡子形，筒形，子弹头形，鸡蛋形，梨形或鼓形。在这些可选实施例中，设置在钻头上的一个或多个肋在手术部位为钻头提供支撑，以降低噪音/振动。
类似地，并不是本发明的所有形式都要求只有两个出屑槽。具有三个或更多出屑槽的本发明的形式是可能的。同样，并不是本发明的所有形式都要求每个出屑槽都具有有肋延伸出的凸轮表面。因此，在具有四个出屑槽的本发明的形式中，只有一对出屑槽可具有凸轮表面。一般来说，凸轮应被设置成最小化钻的不对称负载。同样，不要求所有的出屑槽彼此等角度隔开。所以在本发明的一些形式中，出屑槽可以非对称地设置在钻头纵向轴线周围。然而对本发明的许多形式来说，优选的是外科钻沿着钻的纵向轴线对称地具有两个出屑槽。
类似地，并不是在本发明的所有形式中都要求具有与凸轮表面不同的空隙表面。在本发明的这些形式中，从截面图看，所述凸轮表面具有螺旋形状。从与凸轮表面一体的切削刃径向延伸，凸轮表面既围绕钻头纵向轴线径向延伸，还朝向此轴线向内延伸。所述凸轮表面的内部部分在相邻的下一个出屑槽的前刀表面处或附近终止。
在本发明的上述或任何其它形式中，所述肋可不延伸围绕着与肋一体的凸轮表面的整个径向长度。在前刀表面和凸轮表面的连接处形成出屑槽切削刃的本发明的形式中，尤其是这种情况。在本发明的这些形式中，由于上述原因，通常优选将钻头形成为使肋与所述切削刃隔开一圆弧角。
在相邻的共线肋之间具有有弧度的曲线形状的间隙的本发明的形式中，可以具有沿着钻头长度的另外一个肋，与所述共线肋纵向间隔开。这种设计保证了当共线肋被与组织相邻地定位时凸轮表面保持不接触其下方的组织。
类似地，并不是在本发明的所有形式中都要求肋在垂直于钻头纵向轴线的一个或多个平面中径向延伸。在本发明的一些形式中，每个凸轮表面可有一个或多个肋，它们位于与钻头纵向轴线不成90°的平面中。另外，在本发明的一些形式中，肋可不必须是线性结构。肋可能形成有弯曲，以在肋上具有相对于彼此成角度的不同部分。
如果每个空隙表面与相邻的出屑槽的前刀表面之间存在过渡表面，该过渡表面的几何形状可不同。在本发明的一些形式中，平坦的过渡平面可位于这两个平面之间。在本发明的一些形式中，甚至可能没有过渡平面；这两个平面可简单地交汇成一角度。
类似地，在本发明的一些形式中，与相邻的凸轮表面相比，所述后刀表面的部分可距钻头纵向轴线很小的径向距离。再者，根据制造方法，所述后刀表面可具有接近穿过球体的截取部分的几何形状。
同样应理解所述外科钻20的杆22不应限制于所公开的内容。所述外科钻20可具有如图示的实心圆柱形钻杆，或钻可以是限定出空心腔的管状体(图中未示出)，冲洗流体通过所述腔被排出或通过所述腔进行抽吸。在这些实施例中，典型地，钻杆具有紧密靠近钻头的开口。该开口用作通向所述腔以排出冲洗液体或以通过抽吸抽出物质的端口。在这些实施例中，钻杆近侧端的接合特征通常为附接于钻杆近侧开放端的毂。该毂既具有便于外科钻连接至机头的几何特征，还具有建立到抽吸装置的流体连通的端口或建立来自抽吸流体源的流体连通的端口。
同样，不是本发明的所有形式中都要求钻杆30与钻头32之间的颈部的直径小于杆的直径。在本发明已描述的形式中，这个特征存在是考虑到制造原因。在本发明的一些形式中，颈部可能不存在或者其直径大于相邻杆的直径。
类似地，在本发明的一些形式中，用于将钻杆接合至机头的与所述杆22的近侧端一体的“几何特征”可能仅仅是杆的那一部分具有特定外径。因此，所述几何特征是带有平滑壁的杆22的一部分。
显然，根据以上描述，对本发明进行许多修改和变异是可能的。尽管有关描述主要针对特殊实施方式，但应理解对于所属技术领域的技术人员来说可以对这里图示和描述的特殊实施例设想修改和/或变异。并且落在本说明书范围内的所有这些修改或变异都意于包含在本发明之中。应理解本说明书应当仅仅为说明性的，而并非作为限制。

Claims (21)

1.一种用于从手术部位去除或切除组织的外科钻(20)，所述外科钻包括：
具有相反的近侧端和远侧端的细长杆(22)，所述杆的近侧端被成形为接合至能够转动所述杆的手术工具；
附接于所述杆的远侧端的钻头(32，92，112，132)，所述钻头具有相反的近侧端和远侧端、在所述钻头的近侧端和远侧端之间延伸的纵向轴线以及多个出屑槽(46，94，114，134)，所述钻头的近侧端靠近所述杆的远侧端，每个出屑槽具有：
前刀表面(45，116，137)，所述前刀表面从钻头的纵向轴线向外延伸并且具有限定出出屑槽切削刃(38，148)的外端部，其中，在垂直于钻头纵向轴线的横向平面中，所述出屑槽切削刃位于距所述钻头纵向轴线第一径向距离处；以及
凸轮表面(60，118，154)，所述凸轮表面背离所述出屑槽切削刃以有弧度的曲线形状朝向相邻的出屑槽延伸；
其中，至少一个出屑槽(46，94，114，134)被进一步形成为具有至少一个肋(70，96，102，124，170，172)，所述至少一个肋从所述凸轮表面向外延伸并且在所述凸轮表面的一部分上以有弧度的曲线形状延伸，其中，在与所述钻头纵向轴线相交的平面中在横断面中，所述至少一个肋背离所述凸轮表面向外向近侧延伸到脊部(76)，所述脊部(76)是所述肋距所述钻头纵向轴线径向间隔最远的那一部分；并且，从所述脊部开始向近侧，所述至少一个肋向内延伸回到所述凸轮表面，使得所述肋从所述凸轮表面位于所述肋远侧和近侧的部分径向向外延伸，并且
在垂直于钻头纵向轴线的横向平面中，在不存在所述肋的情况下，所述凸轮表面位于距所述钻头纵向轴线第二径向距离处，使得在公共的横向平面中所述第二径向距离小于所述第一径向距离。
2.根据权利要求1所述的外科钻，其中，所述至少一个出屑槽(46，94，114，134)被进一步形成为使所述肋(70，96，124，170，172)具有前端并且被成形为使得所述前端的肋脊部(76)背离所述出屑槽切削刃(38，148)隔开一圆弧角。
3.根据权利要求1或2所述的外科钻，其中：
所述至少一个出屑槽(46，94，114，134)被进一步形成为具有后刀表面(54，148)，所述后刀表面背离所述前刀表面(45，137)延伸至凸轮表面(60，154)，所述前刀表面与所述后刀表面具有形成所述出屑槽切削刃(38，164)的连接处；以及
所述至少一个肋(70，170)具有前端，所述前端自所述后刀表面和凸轮表面之间的连接处向外延伸。
4.根据权利要求3所述的外科钻，其中，所述出屑槽后刀表面(54)延伸所述钻头的长度。
5.根据权利要求3所述的外科钻，其中，所述出屑槽后刀表面(148)从所述钻头近侧端(34)的前方位置向远侧向前延伸。
6.根据权利要求3所述的外科钻，其中，所述出屑槽后刀表面(148)从所述钻头远侧端的后方位置向近侧向后延伸。
7.根据权利要求1或2所述的外科钻，其中：
所述钻头(32，92，112，132)具有沿所述钻头的长度变化的直径；并且
所述至少一个出屑槽被形成为使所述肋(70，124，170，172)在所述钻头具有最大直径的位置从所述凸轮表面向外延伸。
8.根据权利要求1或2所述的外科钻，其中，每个所述出屑槽进一步包括空隙表面(47，120，156)，所述空隙表面自与切削刃间隔的所述凸轮表面(60，118，120)的端部向内延伸，每个所述空隙表面延伸至相邻出屑槽的前刀表面(45，116，137)。
9.根据权利要求8所述的外科钻，其中，带肋(70，96，172)的所述至少一个出屑槽被形成为使肋在所述凸轮表面上方延伸至空隙表面。
10.根据权利要求1或2所述的外科钻，其中，所述至少一个出屑槽(94，134)被形成有多个肋(70，96，170，172)。
11.根据权利要求10所述的外科钻，其中，所述多个肋(70，96)被在所述凸轮表面上彼此纵向间隔开。
12.根据权利要求10所述的外科钻，其中，所述多个肋(170，172)彼此间隔开一圆弧角。
13.根据权利要求1或2所述的外科钻，其中，所述钻头具有从包括下述的组中选择的一种形状：球形，圆柱形，橡子形，筒形，子弹头形，鸡蛋形，梨形以及鼓形。
14.根据权利要求1或2所述的外科钻，其中，所述杆(22)被形成有凹痕(25)，所述凹痕被连接外科钻的手术工具接合。
15.根据权利要求1或2所述的外科钻，进一步包括位于所述杆(22)与所述钻头(32，92，112，132)之间的颈部(28)，所述颈部的直径小于所述杆的直径并且大于附接所述颈部的钻头的相邻部分的直径。
16.根据权利要求1或2所述的外科钻，其中，每个凸轮表面(118)的至少一部分邻接相关联的前刀表面(116)，以限定与前刀表面和凸轮表面一体的出屑槽(114)的出屑槽切削刃(122)的至少一部分。
17.根据权利要求1或2所述的外科钻，其中，所述钻头(32，92，132)具有两个出屑槽，并且每个出屑槽具有至少一个所述肋(70，96，102，124，170，172)。
18.根据权利要求1或2所述的外科钻，其中，所述钻头(32，92，132)被形成为使出屑槽(46，94，114，134)围绕着所述钻头纵向轴线对称设置，并且每个出屑槽具有至少一个所述肋(70，96，102，124，170，172)。
19.根据权利要求1或2所述的外科钻，其中，所述至少一个所述肋(70，96，102，124，170，172)被定位于所述钻头的远侧末端(36)的朝向近侧的后方。
20.根据权利要求1或2所述的外科钻，其中，所述至少一个所述肋(70，96，102，124，170，172)被定位于所述钻头近侧端(34)的朝向远侧的前方。
21.根据权利要求1或2所述的外科钻，其中，所述至少一个肋(70)被形成为具有弯曲的外表面，当所述肋从所述凸轮表面(60)的近侧部分向远侧延伸时，所述肋的外表面从所述凸轮表面向远侧并且径向向外弯曲到所述脊部(76)，并且当所述肋从所述脊部向远侧向前延伸时，所述肋的外表面向远侧向前并且径向向内弯曲，以与位于所述肋远侧的所述凸轮表面的一部分相交。
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