CN114667105A - 排屑改进的外科手术铣刀 - Google Patents

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CN114667105A CN202080078273.1A CN202080078273A CN114667105A CN 114667105 A CN114667105 A CN 114667105A CN 202080078273 A CN202080078273 A CN 202080078273A CN 114667105 A CN114667105 A CN 114667105A
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Abstract

本发明涉及一种外科手术铣刀(16,34,46,56),其具有:柄部(17,35,47,57),用于与驱动单元围绕沿着该柄部(17,35,47,57)的纵向方向延伸的旋转轴线(19,37,49,59)旋转驱动联接;和在远中处设置在柄部(17,35,47,57)上的铣刀头(18,36,48,58),其中,铣刀头(18,36,48,58)具有至少两个齿(21,22,39,40),这些齿分别具有用于对组织进行旋转式切削加工的切削刃(23,24,41,42,50a,50b,60a,60b),其中切削刃(23,24,41,42,50a,50b,60a,60b)分别构造为用于既沿着远中的方向,也沿着横向对组织进行切削加工,其中分别在沿着圆周方向相邻的齿(21,22,39,40)之间构造有一个容屑槽(30a,30b,54a,54b)作为自由空间,其中每个容屑槽(30a,30b,54a,54b)在旋转轴线(19,37,49,59)面朝相应的切削刃(23,24,41,42,50a,50b,60a,60b)的那侧上从切削刃(23,24,41,42,50a,50b,60a,60b)起延伸到旋转轴线(19,37,49,59)背离切削刃(23,24,41,42,50a,50b,60a,60b)的那侧上的一个区域中。

Description

排屑改进的外科手术铣刀
技术领域
本发明涉及一种外科手术铣刀,其具有:一个柄部,用于与一个驱动单元围绕沿着该柄部的纵向方向延伸的旋转轴线旋转驱动联接;和一个在远中处设置在柄部上的铣刀头,该铣刀头具有至少两个齿,这些齿具有用于对组织进行旋转式切削加工的切削刃,这些切削刃分别构造为用于既沿着远中的方向,也沿着横向对组织进行切削加工,并且从铣刀的旋转轴线上的远中处起始向着近中的方向径向向外延伸,其中分别在沿着圆周方向相邻的齿之间构造有一个容屑槽作为自由空间。另外,本发明还涉及一种用于获取骨材料和/或软骨材料的方法,其中利用一个工具对骨头和/或软骨进行切削加工,并且同时收集和在必要时保存获得的骨材料屑/软骨材料屑和用于骨材料培养。
背景技术
外科手术铣刀在现有技术中是众所周知的,用于对硬的组织诸如骨头或者软骨通过如下方式进行切削加工,即它们被驱动围绕一根沿着它们的纵方向延伸的旋转轴线旋转。所谓的玫瑰钻头(Rosenbohrer)或者玫瑰铣刀
Figure BDA0003636905340000011
是具有接近球形的铣刀头的铣削工具,铣刀头设置有许多支承切削刃的齿,根据直径设置有6到14个齿。齿及其切削刃在铣刀头的远中端部区域处汇合在铣刀的旋转轴线上。由于齿的数量多,其高度向着远中端部区域的方向减小并且直接在旋转轴线上为零。因此直接在铣刀的远中端部上和附近各个齿之间没有齿间空隙。通过相应的几何优化,尽管根据具体情况在铣刀头的远中端部的区域中能够实现一个稍大的齿高并且因此实现稍大的容屑槽,但是,由于切削刃在中心汇集,就是说,在铣头的旋转轴线上汇集,即使在一个这样优化的情况中依然存在排屑困难、由此引起的较高的加热以及手术部位的视域严重受限或者不存在的缺点。
这样的玫瑰铣刀的齿/切削刃通常通过研磨制成。同时使用所谓的尖圆盘(Spitzscheibe)。这些尖圆盘通常具有一个60°至90°的磨削角,并且通过其在铣刀头中的材料切削构成齿间空隙。如下地调节尖圆盘切入铣刀头中的深度,即前一个齿间空隙的齿面与后一个齿间空隙的齿背构成一个具有相应的切削刃的齿。通常,在铣刀头中以一个螺旋线的形式,即呈螺旋形制作齿,以便在对铣刀头的近中区域进行研磨时尖圆盘不切入铣刀柄中。这样,齿或者切削刃能够在铣刀头的近中区域中构造得更加接近旋转轴线一些。尖圆盘如下地调节,即切削刃的切削角构成为负的并且通常在-10°至-40°之间。切削刃上的后角相应地很大,在40°与70°之间。
这样的玫瑰铣刀在制作方面存在的一个缺点是,在制作过程中由于齿/切削刃数量多而导致磨床运行时间长,这导致了高的制造成本。
这种类型的铣削工具在实际应用方面存在的缺点是,由于齿受制作方面的限制而比较尖以及其数量又多,在对骨头进行加工时经常会产生所谓的“振颤”,其表现为从需加工的位置上不可控地跳离,从而不能进行精密作业,或者非常困难。
另一个缺点是由远中端部区域中的齿之间起容屑槽作用的、较小的齿间空隙引起的。加工中切削下来的骨材料积聚在容屑槽中并且必须从那里移走,以便为新切削下来的材料腾出空间。若通过齿间空隙的材料输送不充分,会造成容屑槽堵塞并且导致切削刃被堆积在容屑槽中的材料遮住。其结果是不能再继续进行材料切削。这就是为什么利用这样的铣刀头难以实现沿着轴向方向令人满意的切削性能和切削能力的原因之一。这个缺点特别严重,因为在外科手术中经常要在深处(即沿轴向)进行作业,用以沿着轴向方向切削骨头。手术医生很难或者不能识别在铣刀头的中央堵塞的切削刃或者齿间空隙,因为他的视域被铣刀头本身挡住了。在手术期间很难对堵塞的齿间空隙实施清洗。如果齿间空隙首先被堵塞并且手术医生然后还继续对骨头进行加工的话,会导致压紧力升高和摩擦力增大,这导致温度升高。这一点是非常不利的,因为已经在超过仅仅45℃的温度时就会伴随已知的不利后果导致患者的蛋白质凝固。
为了减少最后提到的问题,在使用这样的铣刀时利用液体进行冲洗或者冷却。液体有助于排屑和降低需加工位置上的加热。然而,在切削性能和液体供应不充分的情况中可能导致某些点上加热提高,这可能导致经加工的骨头凝固。另外,还可能导致对位于齿间空隙中的材料的过度加热,该材料在那里由于加热会凝结,很难再清除。
另一个缺点在于,由于铣刀的几何形状外科医生无法看到手术部位,就是说,工具尖部区域内的手术区。这既适用于运行中的铣刀,也适用于静止状态中的铣刀。所以,为了判定手术部位,至少需要将铣刀部分地移离手术区域,如果不是完全移离的话。
最后,这样的玫瑰铣刀或者玫瑰钻头的许多深的齿间空隙在日常临床工作中在其准备范围内很难得到清洗。
除了上述铣刀之外,在医疗技术中具有两个切削刃的铣削工具,例如所谓的橄榄铣刀或者神经刀,以及所谓的双刀铣削工具是众所周知的。然而,这些铣削工具具有小得多的容屑槽。
一个设置有仅仅一个切削刃的外科手术铣刀,一个所谓的单刀具有一个较大的容屑槽。US 2017 015 0974 A1公开了一个这样的器械的实例。然而,由于只设置有一个切削刃和铣刀头关于旋转轴线非对称的/偏心的结构,其质量分布是偏心的,因此在运行中出现不平衡。这导致了铣削工具运转粗糙、不平稳,因此大幅增加了机头和特别是其支承的负担并且导致运转噪声增大。
发明内容
在这个背景下,本发明的目的是减少现有技术的所述缺点,特别是提供一种沿着轴向方向的切削效率得到改善、产热少以及从远中端部区域中的排屑得到改善的铣刀,特别是为了在对骨头进行加工的医学中的高速应用。另一个目的在于提供一种特别容易清洗的铣刀,该铣刀特别是适合于获取组织材料如骨头或者软骨,用以进一步获取人工材料。最后,本发明旨在提供一种用于获取骨材料和/或软骨材料的、改进的方法。
根据本发明,这个目的通过一个根据权利要求1所述的外科手术铣刀得以实现,即一个外科手术铣刀,其具有:一个柄部,用于与一个驱动单元围绕沿着该柄部的纵向方向延伸的旋转轴线旋转驱动联接,特别是与一个外科手术机头联接;和一个在远中处设置在柄部上的铣刀头,其中该铣刀头具有至少两个齿,这些齿分别具有用于对组织进行旋转式切削加工的切削刃,其中该切削刃分别构造为用于既沿着轴向和/或远中的方向,也沿着径向和/或横向对组织进行切削加工,其中分别在沿着圆周方向相邻的齿之间构造有一个容屑槽作为自由空间,也称为齿间空隙,其中每个容屑槽在旋转轴线面朝相应的切削刃的那侧上从切削刃起延伸到旋转轴线背离相应的切削刃的那侧上的一个区域中,至少到铣刀的一个远中部段中。也可以说,根据本发明,每个容屑槽构造在铣刀的旋转轴线的切削刃侧并且至少在一个远中的区域中延伸到旋转轴线背离相应的切削刃的那侧上。本发明的外科手术铣刀优选构造为关于其旋转轴线旋转对称的和/或构造为重量分布关于旋转轴线对称的,使得它能够平稳地运行。
本发明的一个特别的优点是:齿或者切削刃的结构如下,即铣刀头的远中端部区域中的齿间空隙/容屑槽在旋转轴线附近或者上(在顶端处)尽可能大。通过这种方式实现了很好地排出通过铣刀切削下来的材料(特别是骨粉或者骨碎片)。原则上在大多数情况中可以有利地减少对材料清除的基于液体的辅助。能够可靠地避免由于过度加热导致经过加工的骨头以及另外齿间空隙中存在的切削下来的材料凝固。因此和由于齿、齿间空隙和切削刃的良好可及性,能够特别简单和充分地清洗铣刀。本发明的一个另外的特别优点在于:由于本发明的铣刀结构及其容屑槽,使外科医生特别清楚地查看手术部位成为可能,而无需为此将铣刀从手术区域中完全或者部分移离。最后,发热非常小,从而能够在利用本发明的铣刀进行加工时可靠地避免对骨材料的过度加热,特别是加热到45℃的温度或者更高。其有利的结果可以是,切削下来的骨材料不被损坏/是未损坏的,因此能够用于进一步的应用,例如骨材料的培养。
本发明的有利的实施方式在从属权利要求中得到权利保护要求并且在下文中得到详细说明。
一个实施方式的特征在于:切削刃分别构造为从远中径向内侧向着近中径向外侧呈圆弧形的。它们另外可以构造为几乎半圆弧形的,和/或从铣刀头沿着径向的最宽位置起呈圆弧形径向向内延伸回铣刀柄。优选铣刀头的切削刃从铣刀的旋转轴线上的远中处起向着近中的方向径向向外延伸。每个铣刀头的切削刃特别是能够构造在边缘侧和如下地成形,即它们在铣刀围绕其旋转轴线(纵轴线)旋转时走出优选基本上球形形状的包络轨迹。一个这样的铣刀也可以称为球头铣刀和特别适合于应该沿着横向/径向和/或轴向/远中的方向切削材料的应用。在本发明的范围中,铣刀头另外可以构造为:在铣刀旋转时通过切削刃画出的包络几何形状拥有其他的形状,例如火焰形铣刀、圆锥铣刀、圆柱形铣刀或者椭圆形铣刀的形状。
根据另一个实施方式,齿或者切削刃可以分别构造为非盘旋的和/或无螺旋线的。这改善了齿间空隙的可及性并因此改善了清洁适宜性。另外,能够比较简单、快速和经济地制作这样的齿形/切削刃形状。
根据另一个实施方式,铣刀可以具有刚好两个齿或者切削刃,它们设置在铣刀的旋转轴线彼此相反对置的侧面上。切削刃构造在两个齿的相互背离的侧面上,使得两个切削刃在铣刀围绕其旋转轴线旋转时实现材料切削。齿的切削刃侧的面也称为齿面,齿的背离切削刃的侧面称为齿背。相应的切削刃侧的自由空间(即齿面那侧上的自由空间)构成本发明意义上的、用于利用相应的切削刃切削下来的材料的容屑槽。通过切削刃/齿的所述设置和构造,两个齿间空隙特别大,从而确保了特别好地移除切削下来的材料,并且能够实现未凝结的骨头中的快速痊愈。
通过如下方式可以特别有效和简单地实现这样的双齿或者双切削刃的构造,即铣刀头分别在旋转轴线的两侧(横向)至少在铣刀的远中端部处被磨削直到旋转轴线为止。这个磨削然后构成一个大部分优选平坦的面,该面构成相应的齿的齿面。
作为备选方案或者补充方案,一个台阶或者凸肩从旋转轴线上的远中处起始向着近中的方向延伸,使得构成齿面的面利用一个台阶或者凸肩逐渐转入对置的齿的齿背中。这个台阶或者凸肩构成一个齿的齿面与相邻齿的沿着切削方向位于后部的面,即另一个齿的齿背之间的邻接处。在一个鉴于制作特别有利的实施方式中,台阶或者凸肩从铣刀头的顶端起,即从铣刀头的远中端部与旋转轴线的交点起相对旋转轴线成一个倾斜角度延伸,使得在铣刀头的后部(近中)区域中并不与铣刀的柄部相切。这个角度优选位于相应的前刃面的平面中,也称为主偏角和优选在2°至10°的范围内。换言之,齿面与连续的后角共同构成切削刃或者切削边。作为备选方案或者补充方案,齿背可以构造有一个恒定的宽度。
齿面构造和/或设置为,切削刃上的切削角为0°。
根据本发明的另一个实施方式,齿可以横向于旋转轴线(37)非错开地、彼此相反地设置和构造在一个平面中。这个平面特别是还包含旋转轴线。齿特别是可以构造为,一个齿的前刃面和另一个齿的背面共同构成一个平坦面。所述一个齿的背面和所述另一个齿的前刃面共同构成一个另外的平坦面,该平坦面与上述平坦面相对置。这两个面可以是相互平行的。优选它们沿着一个横向于旋转轴线的方向相互平行,然而沿着旋转轴线的方向相互成一个齿厚角倾斜。
本发明的一个对于材料清除特别有利的实施方式的特征在于:切削刃中的至少一个具有至少一个中断或者凹槽,特别是作为断屑槽。它们特别是可以沿着向心方向形成在齿中。通过切削刃的中断,减小了它们的宽度,从而便于切削刃切入骨头中,这又导致更好的切削能力。相邻的齿/切削刃的断屑槽可以构造和/或设置为相互错开的,特别是如下错开的,即一个齿的凹槽位于对应于另一个齿的切削刃的位置上,反之亦然,从而齿的切削刃分别交替地参与切削。通过这种方式能够确定切削下来的切屑的尺寸和形状,从而对切削下来的材料的移除进行优化。另外,通过这种方式还实现了,尽管铣刀具有名义上更多的切削刃,但是针对相应的切削刃部段在其围绕旋转轴线旋转期间切过的区域,分别只有一个切削刃处于接触中。
齿沿着切削方向位于背后的那侧,即齿背特别是可以相对旋转轴线构造和/或设置为倾斜的,使得齿从远中到近中呈锥形向着柄部扩大。齿背特别是可以构造为一个平坦面的形式,这有利于可及性、清洁适宜性和易于制造。
齿厚特别是可以随着一个相对旋转轴线的1°至10°的角从远中向着近中增加。这个角称为齿厚角。这实现了一个特别高的稳定性,另外还实现了好的清洁适宜性。齿或者切削刃的远中的厚度特别是可以在铣刀头沿着径向方向的直径的1/20与1/10之间。通过这种方式,能够在齿/切削刃的稳定性高的同时提供一个特别大的自由空间作为容屑槽。另外,通过齿厚的相应构造能够影响切削能力和振颤趋势。最后,可以通过相应必要的高度中的齿厚确定铣刀头的强度。
本发明的另一个实施方式的特征在于:切削刃拥有的恒定的后角在2°与30°之间的范围内。作为备选方案,切削刃拥有一个在从远中到近中的走向中变动的后角,特别是在2°与30°之间的范围内。另外,切削刃可以拥有一个0°的切削角。连续的后角实际上构成了铣刀头的确定材料切削的形状。通过后角的相应构造能够影响切削能力和振颤趋势。通过后角在其走向上的上述变动,能够进一步积极地影响切削能力和振颤趋势。
一个特别方便使用者的实施方式的特征在于:铣刀头在其远中端部处具有角度为110°至150°的顶端,从而能够确保使用中的特别好的和简单的定中心和因此确保了操作,特别是在利用铣削工具进行轴向作业的情况中。这个角度称为刀尖角。在与顶端相接的近中处,切削刃/齿在进一步的走向中可以构造为弧形的,特别是圆形的。
根据本发明,铣刀可以构造为不是右旋的铣刀(右旋刀具),就是左旋的铣刀(左旋刀具)。
关于方法,本发明的解决方案是一种用于用于获取骨材料和/或软骨材料的方法,其中利用一个工具对骨头和/或软骨进行切削加工,并且同时收集和在必要时保存获得的骨材料屑/软骨材料屑和用于骨材料培养,其中利用一个切削工具,特别是利用一个根据本发明,特别是根据本说明和/或从属权利要求中任一项所述的外科手术铣刀进行对骨头和/或软骨的加工。
概括起来可以说,本发明提供一种外科手术铣刀,该铣刀特别是可以具有仅仅两个切削刃。齿间空隙优选构成如下,即能够尽可能畅通无阻地将切削下来的组织移走。齿形可以特别是构造为,所有对于齿的强度来说不必要的材料被切除。另外,铣刀的表面,特别是铣刀头的表面可以构造为特别光滑和平坦的,这有利于排屑。由于温度发展小和排屑特别好,利用本发明的铣刀能够实现保护性特别好的材料切削,其中尽可能地,如果不是完全地,避免了切削下来的材料的改变和/或受损。因此,利用本发明的铣刀切削下来的材料特别适合于在本发明方法的范围内对这样的材料的人工再培养。
本发明特别是实现以下优点:
-特别是沿着轴向方向非常好的切削能力,
-非常好的排屑,因为只有两个切削刃,
-切削刃上和组织上的温度发展减轻,
-非常容易清洗的铣刀头,
-切削刃的对称结构,
-容易清洗,因为表面很容易接近,
-没有负的切削角,
-振颤趋势小,
-没有齿间空隙堵塞的倾向,
-没有振动、非常平稳的运转,因为质量关于旋转轴线对称设置,
-由于齿/切削刃的数量少,能够经济地制作,
-可以简单和经济地制作的铣刀,用于在对骨头进行加工的医学中的高速应用。
附图说明
从以下示范性的和非限定性的附图说明中获得本发明的另外的特征和优点。这些附图仅仅是原理图性质和仅用于理解本发明。附图中:
图1示出了现有技术的玫瑰铣刀的两个透视图;
图2示出了现有技术的单刀的透视图;
图3示出了本发明第一实施方式的铣刀的远中部段的局部透视图;
图4示出了图3所示的铣刀的侧视图;
图5示出了图3所示的铣刀沿着横向于旋转轴线的方向的剖视图;
图6示出了图3所示的铣刀的俯视图;
图7示出了图3所示的铣刀的前视图;
图8示出了图3所示的铣刀沿着旋转轴线的部分剖视图;
图9示出了图3所示的铣刀从其他的方向观察的透视图;
图10示出了图3所示的铣刀从另外的方向观察的另外的透视图;
图11示出了本发明铣刀的另一个实施方式的透视图;
图12示出了图11所示的铣刀的侧视图;
图13示出了图11所示的铣刀的俯视图;
图14示出了图11所示的铣刀的前视图;
图15示出了本发明铣刀的另一个实施方式的透视图;
图16示出了图15所示的铣刀从其他的方向观察的透视图;
图17示出了本发明铣刀的另一个实施方式的透视图;
图18示出了与图7对应的示图,具有容屑槽的附图标记;
图19示出了与图14对应的示图,具有容屑槽的附图标记;
图20示出了本发明铣刀的另一个实施方式的俯视图;
图21示出了图20所示的铣刀沿着横向于旋转轴线的方向的剖视图;
图22示出了图20和21所示的铣刀的侧视图中的剖视图;
图23示出了图22中的放大细部示图;
图24示出了本发明铣刀的另一个实施方式的侧视图;
图25示出了图24所示的铣刀的俯视图;
图26示出了图24和25所示的铣刀沿着横向于旋转轴线的方向的前视图;和
图27示出了图24中的放大细部示图。
具体实施方式
图1示出了现有技术的一个玫瑰铣刀1从不同视向观察的两个透视图。这个玫瑰铣刀在近中处具有一个铣刀柄2,在远中处具有一个外部轮廓接近球形的铣刀头3。玫瑰铣刀1拥有一根纵轴线4,该纵轴线在运行中同时也是其旋转轴线4。它在所示出的实例中设置有总共八个齿5,在其背离旋转轴线4的那侧上分别构造有一个从铣刀头3的远中顶端6起向着近中的方向延伸到铣刀柄2的切削刃7。在分别彼此相邻的齿5之间分别构造有一个齿间空隙8。齿5分别拥有一根螺旋线并且呈螺旋形从远中向着近中延伸。因此可以说,齿5及其切削刃7在铣刀头的远中端部9处汇合在玫瑰铣刀1的旋转轴线4上。在图1的两个示图中清楚地示出,齿5的高度向着远中端部9的方向减小并且直接在旋转轴线4或者顶端6上为零。换言之,齿间空隙的深度在远中端部9处或者在顶端6处等于零并且向着近中的方向朝着铣刀柄2增加。在铣刀1沿着纵轴线4的方向轴向进给时用于切削下来的材料的容屑槽因此在顶端6附近很小并且在顶端6处不存在,从而会伴随着文首述及的缺点容易发生齿间空隙8的堵塞。
图2示出了另一个已知的铣刀10的透视图,形式上为一个所谓的单刀10。这个铣刀在近中处具有一个铣刀柄11和在远中处具有一个铣刀头12。单刀10拥有一根纵轴线13,该纵轴线在运行中同时也是其旋转轴线13。铣刀头12通过一个直到旋转轴线13为止单侧形成的削平部分构成并且具有一个切削刃14b,在该切削刃上构造有一个基本上平坦的前刃面15。在切削刃14b的相对置的那侧上构造有一个向后缩进的边缘14a。这个边缘构成一个用于切削刃14b的自由空间/自由面。铣刀构成为只用于顺时针方向,因此只沿着顺时针方向进行切削。铣刀头11的全部重量由于其结构的原因位于旋转轴线13的一侧上,使得单刀10的重量分布是非对称的,这与文首述及的缺点相关。
图3、9和10示出了本发明的外科手术铣刀16的第一实施方式,针对该实施方式另外在图4至8中还示出了从不同方向观察的示图和剖视图。铣刀16在近中处具有一个铣刀柄17,在远中处具有一个铣刀头18。铣刀16拥有一根纵轴线19,该纵轴线在运行中同时也是其旋转轴线19。铣刀柄17与旋转轴线19同轴延伸,该旋转轴线在铣刀头18的远中端部20处穿过该铣刀头的中心(特别是参见图7)。
铣刀头18具有刚好两个齿21、22,即第一齿21和第二齿22。齿21拥有一个用于对组织进行旋转式切削加工的切削刃23。齿22拥有一个用于对组织进行旋转式切削加工的切削刃24。两个齿21、22和因此还有切削刃23、24相互横向于旋转轴线19错开地设置在铣刀16的旋转轴线19的彼此相反对置的侧面上。切削刃23、24分别设置在相应的齿21或22背离旋转轴线19的那侧上并且分别构造为圆弧形的。它们在远中端部20处起始于旋转轴线19,首先从远中径向内侧向着近中径向外侧延伸,以便然后从铣刀头18的最宽位置25起继续呈圆弧形向着近中径向内侧延伸到铣刀柄17。切削刃23、24分别构造为非盘旋的和无螺旋线的。通过这个造型,铣刀16在围绕其旋转轴线19旋转时拥有一个基本上球形的包络轨迹。
两个齿21、22构造为相同的,因此对齿21的说明同样适用于齿22。如在图7中可以特别清楚地看到的那样,齿21拥有一个平坦的前刃面26a,该前刃面构成齿21沿着旋转方向位于前部的面,以及一个平坦的背面27a,该背面构成齿21沿着旋转方向位于后部的面。齿22拥有一个平坦的前刃面26b,该前刃面构成齿22沿着旋转方向位于前部的面,以及一个平坦的背面27b,该背面构成齿22沿着旋转方向位于后部的面。旋转方向是铣刀16的切削方向。齿21、22彼此相对横向于旋转轴线19如下地错开(参见图7),即两个齿21、22的前刃面26a、26b展开一个共同的平面,旋转轴线19位于该平面中。特别是在图7中可以清楚地看到,第一齿21的切削刃23和第二齿22的切削刃24在远中端部20的顶端处恰好在旋转轴线19穿过远中端部20的地方相遇。旋转轴线19位于前刃面26a和前刃面26b的平面中。
背面27a/27b相对前刃面26a/26b沿着轴向方向倾斜一个4°与12.5°之间的齿纵向角g’,使得铣刀头18总共拥有一个8°与25°之间的齿厚角g(参见图8)。另外,背面27a/27b相对前刃面26a/26b沿着横向于旋转轴线19的方向倾斜一个0°与10°之间的齿横向角a(参见图7)。齿21在远中端部20处的齿厚S’与直径相关并且约为铣刀头18的直径D的1/10(十分之一)。齿22在远中端部20处的齿厚S’同样与直径相关并且约为铣刀头18的直径D的1/10(十分之一)。铣刀头18的铣刀头厚度S因此共计约为直径D的2/10(参见图4)。铣刀头18的远中端部20构造为一个刀尖角c为90°至150°的顶端(参见图6)。切削刃23、24分别从远中端部20上的顶端起经由一个110°至170°的切削表面角d向着铣刀柄17的方向延伸(参见图6)。
在齿21的前刃面26a与齿22的背面27b之间构造有一个台阶28a或者凸肩28a,其具有一个从旋转轴线19上的远中端部20处起向着近中的方向延伸的凸肩面29a。在齿22的前刃面26b与齿21的背面27a之间构造有一个台阶28b或者凸肩28b,其具有一个从旋转轴线19上的远中端部20处起向着近中的方向延伸的凸肩面29b。从前刃面26a、26b到凸肩面29a、29b的过渡区域构造为圆形的并且设置在一个相对枢转轴线19倾斜的和位于前刃面26a、26b的平面中的、2°至10°的范围内的主偏角f中(参见图6)。凸肩面29a、29b另外设置在一个位于横向于旋转轴线19的平面中的、110°至160°的范围内的齿面角e中(参见图5)。相应的切削刃23、24的后角b在0°至30°的范围内并且构造为连续的,就是说,在切削表面角d的整个范围内(参见图7)。从前刃面26a、26b到凸肩面29a、29b的过渡区域分别构造为圆形的,这改善了材料清除和清洁适宜性。
在图7中可以清楚地看到,沿着旋转方向在第一齿21前面在其前刃面26a与其凸肩面29a之间构造有一个容屑槽30a作为自由空间,该容屑槽用于通过铣刀16的第一齿21及其切削刃23切削下来的材料并且与相邻齿22的背面27b后面的区域31a共同构成一个总容屑槽30a/31a。另外,沿着旋转方向在第二齿22前面在其前刃面26b与其凸肩面29b之间构造有一个容屑槽30b作为自由空间,该容屑槽用于通过铣刀16的第二齿22及其切削刃24切削下来的材料并且与相邻齿21的背面27a后面的区域31b共同构成一个总容屑槽30b/31b。图18示出了图7的示图,但没有附图标记,在该示图中利用相应的阴影线可辨别地标出铣刀16的两个齿21、22的自由空间30a、30b、区域31a、31b和容屑槽30a/31a、30b/31b(容屑槽30a、30b:用阴影线标出,区域31a、31b:用方格纹标出)。另外,可以从图7中看出,容屑槽30a、30b在旋转轴线19面朝相应的切削刃23、24的那侧上从切削刃23、24起延伸到旋转轴线19背离切削刃23、24的那侧上的一个区域中,并且每个容屑槽30a、30b构造在旋转轴线19的切削刃一侧和至少在一个远中的区域中延伸到旋转轴线19背离相应的切削刃23、24的那侧上。在图3至10中属于第一齿21的部分标注有附图标记添加符号a,而属于第二齿22的部分则标注有附图标记添加符号b,例如前刃面26a是第一齿的前刃面,而前刃面26b是第二齿22的前刃面。
图11至14示出了本发明的铣刀34的另一个实施方式。该铣刀34在近中处具有一个铣刀柄35和在远中处具有一个铣刀头36。铣刀34拥有一根纵轴线37,该纵轴线在运行中同时也是其旋转轴线37。铣刀柄35与旋转轴线37同轴延伸,该旋转轴线在铣刀头36的远中端部38处穿过该铣刀头的中心(特别是参见图11)。
铣刀头36具有第一齿39和第二齿40。齿39拥有一个用于对组织进行旋转式切削加工的切削刃41。齿40拥有一个用于对组织进行旋转式切削加工的切削刃42。两个齿39、40和因此还有切削刃41、42在一个共同的平面(旋转轴线37位于该平面中心)中设置在铣刀34的旋转轴线37彼此相反对置的侧面上。切削刃41、42分别设置在相应的齿39或40背离旋转轴线的那侧上。切削刃41、42分别构造为圆弧形的。它们起始于旋转轴线37上的远中端部38,首先从远中径向内侧向着近中径向外侧延伸,以便然后从铣刀头34的最宽位置43起继续呈圆弧形向着近中径向内侧延伸到铣刀柄35。切削刃41、42分别构造为非盘旋的和无螺旋线的。通过切削刃41、42的这个造型,铣刀34在围绕其旋转轴线37旋转时获得一个基本上球形的包络轨迹。
两个齿39、40通过如下方式构造为相同的,即-如可在图11和12中特别清楚地看到的那样-削平部分在旋转轴线37彼此相反对置的侧面上形成在铣刀头36中。铣刀头36因此拥有两个彼此对置的、分别平坦的面44、45,这些面沿着横向于旋转轴线37的方向是相互平行的,而沿着旋转轴线37的方向是相互倾斜的。面44、45和切削刃41、42相互如下地设置和构成,即面44构成切削刃41的前刃面和切削刃42的背面,而面45则构成切削刃42的前刃面和切削刃41的背面。
面44相对面45沿着轴向方向倾斜一个0°与20°之间的齿厚角h(参见图12)。铣刀头34在远中端部38上的顶端处的铣刀头厚度S在0.05mm与1.0mm之间(参见图12)。铣刀头36的远中端部38构造为刀尖角i为90°至160°的顶端(参见图13)。切削刃41、42分别从远中端部38上的顶端43起经由一个110°至170°的切削表面角j向着铣刀柄35的方向延伸(参见图13)。铣刀头36在最宽位置处拥有直径D。椎体部分的长度L,即面44、45沿着旋转轴线37的方向的延伸,约为7/9D(直径D的九分之七)。面44、45以半径R逐渐转入铣刀柄35中,其中半径R对应于大约直径D的一半。切削刃41、42的后角k分别在0°到30°的范围内并且构造为连续的,就是说,在切削表面角j的整个范围内(参见图13和14)。
在图14中可以清楚地看到,沿着旋转方向在第一齿39前构造有一个容屑槽30a作为自由空间,该容屑槽用于通过铣刀34的第一齿39及其切削刃41切削下来的材料并且与相邻齿40后面的区域31a共同构成一个总容屑槽30a/31a。另外,沿着旋转方向在第二齿40前面构造有一个容屑槽30b作为自由空间,该容屑槽用于通过铣刀34的第二齿40及其切削刃42切削下来的材料并且与相邻齿39后面的区域31b共同构成一个总容屑槽30b/31b。图19示出了图14的示图,但没有附图标记,在该示图中利用相应的阴影线可辨别地标出铣刀34的两个齿39、40的自由空间30a、30b、区域31a、31b和容屑槽30a/31a、30b/31b(容屑槽30a、30b:用阴影线标出,区域31a、31b:用方格纹标出)。
图15和16示出了图3至8所示出的上述实施方式的一个变型方案,在该变型方案中齿21的切削刃23具有形式上为凹槽32a、32b的中断,而齿22的切削刃24具有形式上为凹槽33a、33b、33c的中断。凹槽32a和32b以及凹槽33a、33b和33c分别通过它们之间剩余的切削刃部分间相互隔开。它们另外沿着向心的方向形成在相应的齿21、22中并且将切削刃23、24切断。第一齿21的凹槽32a和32b在此相对第二齿22的凹槽33a、33b和33c如下错开地沿着切削刃23、24的环绕方向设置,即剩余的切削刃部分安置在第二齿22对应于第一齿21的凹槽32a、32b的位置的地方和剩余的切削刃部分安置在第一齿21对应于第二齿22的凹槽33a、33b、33c的位置的地方。这使得特别均匀地切削材料成为可能。图3至8和图15和16所示的实施方式在其余的特征方面都相似。需要指出的是,在本发明的范围内图11至14所示的实施方式可以设置有这样的凹槽32a、32b、33a、33b、33c。
图17示出了图15和16所示出的实施方式的一个变型方案,在该变型方案中在切削刃23、24中的每个切削刃中只形成有一个凹槽32a、33a。这使得特别均匀地切削材料成为可能。图3至8和图17所示的实施方式在其余的特征方面都相似。需要指出的是,在本发明的范围内图11至14所示的实施方式可以设置有这样的凹槽32a、33a。
图20、21、22和23示出了本发明铣刀46的另一个实施方式,该铣刀特别是不同于在图2中示出的单刀10。铣刀46在近中处具有一个铣刀柄47和在远中处具有一个铣刀头48。它另外拥有一根纵轴线49,该纵轴线在运行中同时也是其旋转轴线49。铣刀头48通过两个相互对称对置的、分别直到旋转轴线49前不远处为止的削平部分构成,设置有一个额外的、在顶端53中以后角m延伸到旋转轴线49为止的锐化面66,并且具有一个切削刃50b,在与其对置的那侧上构造有另一个切削刃50a。两个切削刃50a、50b拥有相同的形状和尺寸,特别是相同的直径,并且与锐化面66共同构成一个共同的前刃面51。它们在与前刃面对置的那侧上共同构成一个基本上平坦的背面52。如特别是在图21和22中示出的那样,背面52小于前刃面51,使得在两个切削刃50a、50b上分别构成一个后角k。前刃面为两个切削刃50a、50b分别构成一个自由空间/一个自由面。铣刀头48的前部边缘53,也可以称为顶端53,优选也构造为切削刃,从而能够产生沿着轴向方向,即沿着旋转轴线49的方向的切削效果。例如可以通过如下方式实现这个切削效果,即两个切削刃50a、50b分别刚好延伸到旋转轴线49为止。在图21中画出了两个切削刃50a、50b的容屑槽54a、54b和自由空间55a、55b。
铣刀46因此构造为既用于顺时针方向,也用于逆时针方向,也就是,也就是,既沿着顺时针方向,也沿着逆时针方向进行切削。由于其形状,铣刀头48的质量通过省略了关于旋转轴线49非对称的尖部66达到最小,因此运行很平稳。另外,铣刀头48还可以构成有惊人小的尺寸,特别是具有小于例如3mm、4mm或者5mm的直径。
图24、25、26和27示出了本发明铣刀56的另一个实施方式,该铣刀同样不同于在图2中示出的单刀10。铣刀56与图20和21中示出的铣刀46相似,并且同样构造为既用于顺时针方向,也用于逆时针方向,也就是,既沿着顺时针方向,也沿着逆时针方向进行切削。它在近中处具有一个铣刀柄57和在远中处具有一个铣刀头58。它另外拥有一根纵轴线59,该纵轴线在运行中同时也是其旋转轴线59。铣刀头58通过两个相互对置的削平部分构成,其中削平部分中的一个构成一个前刃面61,削平部分中的另一个构成一个背面62。在前刃面61与背面62之间在铣刀头58的一侧上构造有一个切削刃60b,在对置的那侧上构造有另一个切削刃60a。铣刀头58的远中端部构造为一个顶端63的形式。铣刀56的特殊之处在于,其前刃面61在顶端63处位于旋转轴线59上。可以说,前刃面61、切削刃60a、60b和旋转轴线59在顶端63上汇合。两个切削刃60a、60b拥有相同的形状和尺寸,特别是相同的直径。如特别是在图24中示出的那样,背面62比前刃面61小,从而在两个切削刃60a、60b上分别构造有一个后角m。前刃面为两个切削刃60a、60b分别构成一个自由空间/一个自由面。铣刀头58的前部边缘或者顶端63优选也构造为切削刃,从而能够产生沿着轴向方向,即沿着旋转轴线59的方向的切削效果。在图24中画出了两个切削刃60a、60b的容屑槽64a、64b和自由空间65a、65b。
铣刀头58在其顶端63上拥有一个铣刀头厚度S。前刃面61和背面62以顶端63为起点以一个齿厚角h相互倾斜。另外,前刃面61相对旋转轴线59以一个上部齿厚角n倾斜,和背面62相对旋转轴线59以一个下部齿厚角o倾斜,从而关系式h=n+o适用。
由于其形状,铣刀56在偏心度方面比在图20和21中示出的铣刀46拥有一个略微不利的重量分布,然而,它拥有沿着旋转轴线59的方向更好的切削特性。铣刀头58也可以构成有惊人小的尺寸,特别是具有小于例如3mm、4mm或者5mm的直径。
附图标记列表
1 玫瑰铣刀
2 铣刀柄
3 铣刀头
4 纵轴线,旋转轴线
5 齿
6 远中顶端
7 切削刃
8 齿间空隙
9 远中端部
10 单刀
11 铣刀柄
12 铣刀头
13 纵轴线,旋转轴线
14a 向后缩进的边缘
14b 右旋切削刃
15 前刃面
16 铣刀
17 铣刀柄
18 铣刀头
19 纵轴线,旋转轴线
20 远中端部
21 第一齿
22 第二齿
23 切削刃
24 切削刃
25 最宽位置
26a 第一齿21、39的前刃面
26b 第二齿22、40的前刃面
27a 第一齿21、39的背面
27b 第二齿22、40的背面
28a 第一齿21、39的台阶/凸肩
28b 第二齿22、40的台阶/凸肩
29a 第一齿21、39的凸肩面
29b 第二齿22、40的凸肩面
30a 第一齿21、39的容屑槽
30b 第二齿22、40的容屑槽
31a,b 背面后的自由空间
32a,b 凹槽
33a,b,c 凹槽
34 铣刀
35 铣刀柄
36 铣刀头
37 纵轴线,旋转轴线
38 远中端部
39 第一齿
40 第二齿
41 切削刃
42 切削刃
43 最宽位置
44 面
45 面
46 铣刀
47 铣刀柄
48 铣刀头
49 纵轴线,旋转轴线
50a,50b 切削刃
51 前刃面
52 背面
53 前部边缘,顶端
54a,54b 容屑槽
55a,55b 自由空间
56 铣刀
57 铣刀柄
58 铣刀头
59 纵轴线,旋转轴线
60a,60b 切削刃
61 前刃面
62 背面
63 前部边缘,顶端
64a,64b 容屑槽
65a,65b 自由空间
66 锐化面,削尖
a 齿横向角
b 后角
c 刀尖角
d 切削表面角
e 齿面角
f 主偏角
g 齿厚角
g’ 齿纵向角
h 齿厚角
i 刀尖角
j 切削表面角
k 后角
L 椎体部分的长度
m 锐化角
n 上部齿厚角
o 下部齿厚角
D 直径
R 半径
S 铣刀头厚度
S’ 齿厚

Claims (16)

1.一种外科手术铣刀(16,34,46,56),其具有:柄部(17,35,47,57),用于与驱动单元围绕沿着所述柄部(17,35,47,57)的纵向方向延伸的旋转轴线(19,37,49,59)旋转驱动联接;和在远中处设置在所述柄部(17,35,47,57)上的铣刀头(18,36,48,58),
其中,所述铣刀头(18,36,48,58)具有至少两个齿(21,22,39,40),这些齿分别具有用于对组织进行旋转式切削加工的切削刃(23,24,41,42,50a,50b,60a,60b),
其中,所述切削刃(23,24,41,42,50a,50b,60a,60b)分别构造为用于既沿着远中的方向、也沿着横向对组织进行切削加工,
其中,分别在沿着圆周方向相邻的齿(21,22,39,40)之间构造有容屑槽(30a,30b,54a,54b)作为自由空间,
其特征在于:
每个容屑槽(30a,30b,54a,54b)在所述旋转轴线(19,37,49,59)面朝相应的切削刃(23,24,41,42,50a,50b,60a,60b)的那侧上从所述切削刃(23,24,41,42,50a,50b,60a,60b)起延伸到所述旋转轴线(19,37,49,59)背离所述切削刃(23,24,41,42,50a,50b,60a,60b)的那侧上的区域中。
2.根据权利要求1所述的外科手术铣刀(16,34,46,56),其特征在于:所述切削刃(23,24,41,42,50a,50b,60a,60b)分别构造为从远中径向内侧向着近中径向外侧呈圆弧形,和/或分别构造为非盘旋的和无螺旋线的。
3.根据权利要求1或2所述的外科手术铣刀(16,34,46,56),其特征在于:所述铣刀(16,34,46,56)具有刚好两个齿(21,22,39,40),这些齿设置在所述铣刀(16,34,46,56)的所述旋转轴线(19,37,49,59)彼此相反对置的侧面上。
4.根据前述权利要求中任一项所述的外科手术铣刀(16,34),其特征在于:所述齿(21,22,39,40)相对彼此横向于所述旋转轴线(19,37)错开,特别是以如下的方式,即,所述齿(21,22,39,40)的前刃面(26a,26b,44,45)展开一个共同的平面,所述旋转轴线(19,37)位于所述平面中。
5.根据前述权利要求中任一项所述的外科手术铣刀(16,34,46,56),其特征在于:所述齿(21,22,39,40)沿着切削方向位于前部的面(26a,26b,44,45,51)构造为基本上平坦的,和/或台阶(28a,28b)从所述旋转轴线(19,37)上的远中处起始向着近中的方向延伸,并且相对所述旋转轴线(19,37)成位于所述前刃面(26a,26b)的平面中的、2°至10°的主偏角(f)设置。
6.根据前述权利要求1至3中任一项所述的外科手术铣刀(16,34,46,56),其特征在于:所述齿(21,22,39,40)横向于所述旋转轴线(37)非错开地、彼此相反地对置并且特别是构成为,使得一个齿(39)的前刃面(26a)和另一个齿(40)的背面(27b)共同构成平坦面(44),并且所述一个齿(39)的背面(27a)和所述另一个齿(40)的前刃面(26b)共同构成平坦面(45)。
7.根据前述权利要求中任一项所述的外科手术铣刀(16,34,46,56),其特征在于:所述切削刃(23,24,41,42)中的至少一个具有至少一个中断(32a,32b,33a,33b,33c)或者凹槽(32a,32b,33a,33b,33c),它们沿着向心方向形成在所述齿(21,22,39,40)中,导致所述切削刃长度缩短并且因此有利于减小进给力。
8.根据前述权利要求中任一项所述的外科手术铣刀(16,34,46,56),其特征在于:所述齿(21,22,39,40)的厚度随着相对所述旋转轴线(19,37)的1°至10°的齿厚角(g,h)从远中向着近中增加。
9.根据前述权利要求中任一项所述的外科手术铣刀(16,34,46,56),其特征在于:所述齿(21,22,39,40)的远中的厚度在所述铣刀头(18,36)沿着径向方向的直径(D)的1/20与1/10之间。
10.根据前述权利要求中任一项所述的外科手术铣刀(16,34,46,56),其特征在于:所述切削刃(23,24,41,42)拥有沿着所述切削刃(23,24,41,42)恒定的2°至30°的后角(b,k),或者所述切削刃(23,24,41,42)拥有2°至30°范围内的后角(b,k),所述后角沿着所述切削刃(23,24,41,42)的走向变动。
11.根据前述权利要求中任一项所述的外科手术铣刀(16),其特征在于:所述切削刃(23,24)拥有的切削角为0°。
12.根据前述权利要求中任一项所述的外科手术铣刀(16,34,46,56),其特征在于:所述铣刀头(18,36)在其远中端部(20,38)处具有刀尖角(c,i)为110°至150°的顶端。
13.根据前述权利要求中任一项所述的外科手术铣刀(16,34),其特征在于:所述铣刀构造为关于所述旋转轴线(19,37)旋转对称。
14.根据前述权利要求中任一项所述的外科手术铣刀(46,56),其特征在于:所述铣刀具有沿着第一旋转方向进行组织切除的第一切削刃(50a,60a),和沿着与第一旋转方向相反的第二旋转方向进行组织切除的第二切削刃(50b,60b)。
15.根据前述权利要求中任一项所述的外科手术铣刀(16,34,46,56),其特征在于:所述铣刀头(18,36,48,58)在通过所述旋转轴线(19,37,49,59)的横截面中拥有火焰形的、锥形的、橄榄形的或者辊形的横截面形状。
16.一种用于获取骨材料和/或软骨材料的方法,其中,利用工具对骨头和/或软骨进行切削加工,并且同时收集和在必要时保存获得的骨材料屑/软骨材料屑和用于骨材料培养,其特征在于:利用切削工具、特别是利用根据前述权利要求中任一项所述的外科手术铣刀(16,34,46,56)进行对骨头和/或软骨的加工。
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