CZ282216B6 - Nástroj pro vrtání, zejména biomateriálů - Google Patents

Abstract

Nástroj pro vrtání, zejména biomateriálů, je tvořen nosníkem (1) válcovitého tvaru s kuželovitým zakončením (2), u kterého je čelní plocha (6, 7) každého z hlavních břitů (3, 4) geometricky tvořena výhradně lineárním pohybem tvořící rovinné křivky (8), pootočené v rovině procházející podélnou osou nosníku (1) a okrajovým bodem (9) hlavního ostří (12, 13) o úhel (.omega.) vůči podélné ose nosníku (1) a skloněné vůči této rovině o další úhel (.gama.) tak, že protnutím této čelní plochy (6, 7) s rovinnou hřbetní plochou (10, 11) jsou vytvořeny průsečnicí těchto čelních ploch (6, 7) a hřbetních ploch (10, 11) hlavní řezná ostří (12, 13).ŕ

Description

Vynález se týká nástroje pro vrtání biomateriálů. zejména pro zevní transoseální skeletální fixaci v ortopedii.

Dosavadní stav techniky

V současné době jsou používány pro zevní transoseální skeletální fixaci speciální dráty Kirschnerovy dráty , respektive tak zvané K-dráty, u kterých je přední část (hrot) upravena ve tvaru řezného nástroje. Tyto nástroje jsou určeny k provrtání kostí a stabilizování končetiny po dobu léčení.

Tato léčebná metoda patří v ortopedické chirurgické a traumatologické praxi k základním a často používaným.

Kirschnerovy dráty jsou používány především jako jednoúčelové nástroje, které se nepoužívají vícenásobně. V řadě případů dochází k jejich deformaci, v podstatě znehodnocení v průběhu léčby, nebo se zkracují na minimální potřebnou délku dle individuálních požadavků.

Doposud není uspokojivě vyřešena technologie vrtání malých kostních otvorů, do průměru 3 mm, pro zavádění fixačních nosníků. Nevýhody současných technologií spočívají především v příliš dlouhém a fyzicky namáhavém výkonu při operaci, kde narůstají rizika z infekce a z anestezie. Stávající řezné části využívají nejrůznější variace obecně známých tvarů vrtacích nástrojů. Jedná se například o kopinatý vrták ve tvaru klasického vrtacího nástroje; trokar, respektive tak zvaný tříploškový nebo čtyřploškový jehlanovitý hrot - válcovitý konec je vybroušen do rovinných plošek, vytvářejících řezné břity; bajonetovitý hrot, respektive tak zvaný poloviční vrták, kde je nástroj zakončen kuželem a zbroušen podélně na polov inu průměru válcovité části, často ve dvoustupňovitém provedení; vrták s přímou drážkou - na válcovou část zakončenou kuželem jsou vybroušeny dvě podélné drážky do hloubky rovné poloměru válcové části.

Tyto nástroje se vyznačují převážně negativní geometrií řezného břitu, což má za následek celou řadu negativních jevů. Mezi nejznámější negativní jevy patří mechanická devastace vrtaného otvoru; tepelné nekrozy a tlakové nekrozy; opožděné hojení kostního defektu; nízké zacílení nástroje a z toho vyplývající náchylnost ke sjíždění nástroje z povrchu vrtané kosti, odtlačování kostních fragmentů před vrtacím hrotem; nízký komfort chirurga při vlastním vrtání, to jest obtížnost a namáhavost operace; zvýšená spotřeba antibiotik, anestetik; pooperační komplikace.

Některé z těchto nedostatků jsou z části řešeny použitím šroubovitých vrtáků, které jsou schopny vrtání s menší energetickou náročností, které se však vyznačují především nedostatky, jako je vysoká cena nástrojů - až desetinásobně vyšší ve srovnání s klasickými výše uvedenými nástroji. Dále se jedná o zvýšenou náchylnost k navíjení měkkých tkání, zde je zvláště vysoké riziko přivrtání v blízkosti nervů.

Podstata vynálezu

Uvedené nedostatky jsou do značné míry odstraněny nástrojem pro vrtání, zejména biomateriálů, sestávajícím z nosníku válcovitého tvaru s kuželovitým zakončením opatřeným na svém jednom konci dvěma symetrickými hlavními břity, které svírají vrcholový úhel podle tohoto vynálezu.

- 1 CZ 282216 B6

Jeho podstatou je to. že vrcholový úhel mezi hlavními břity je v kratším směru v rozmezí 50° až 90°. Dále je nosník opatřen jedním spojovacím břitem mezi hlavními břity. Celní plocha každého z hlavních břitů je geometricky vytvořena výhradně lineárním pohybem tvořící rovinné křivky, pootočené v rovině procházející podélnou osou nosníku a okrajovým bodem hlavního řezného ostří o úhel (60° až 85° vůči podélné ose nosníku, měřený v kratším směru a skloněné vůči této rovině o další úhel (5° až 30°. Protnutím této čelní plochy s rovinnou hřbetní plochou jsou vytvořeny průsečnicí těchto čelních ploch a hřbetních ploch hlavní řezná ostří. Spojovací ostří je tvořeno průsečnicí hřbetních ploch obou hlavních břitů a okrajový bod hlavního ostří na vnějším průměru má pozitivní úhel čela v rovině boční, zadní i ortogonální v rozsahu Γ až 30° a pozitivní úhel hřbetu měřený v těchto rovinách v rozsahu 0° až 20°.

Nosník válcovitého tvaruje s výhodou opatřen vnějším závitem.

Mezi základní výhody tohoto nástroje lze uvést positivní geometrii čelních a hřbetních úhlů řezných břitů, vytvářející ostré břity prakticky v celé délce těchto břitů v rovině ortogonální, boční i zadní. Další výhodou je nízké energetické úsilí vynakládané chirurgem při vrtání a snadné zacílení, zastředění nástroje a tím i možnost vrtání kostí pod úhlem bez tendence ke zklouznutí nástroje z vrtaného povrchu. Mezi další výhody patří příznivé průvodní jevy vrtání, jako například vyhovující odvod vrtané kostní drtě, zkrácení doby vrtání a eliminace tlakových a tepelných nekroz. V neposlední řadě je rovněž významným faktorem nízká tendence k navíjení měkkých tkání. Nástroj pro vrtání biomateriálů podle tohoto vynálezu je snadno vyrobitelný, při zachování příznivých výrobních nákladů.

Přestože se jedná o jednoúčelový nástroj, většinou najedno použití, předběžné zkoušky prokázaly schopnost vícenásobného použití při vrtání za běžných operačních podmínek pro řadu biomateriálů. Je možné až dvacetinásobné použití bez výrazné ztráty řezivosti.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález a jeho vý hody budou blíže vysvětleny pomocí výkresu, kde je na obr. 1 znázorněn v nárysu příkladný nástroj pro vrtání biomateriálů podle vynálezu. Na obr. 2 je znázorněn tento nástroj v bokorysu a na obr. 3 v půdorysu. Na obr. 4 je znázorněn řez A-A z obr. 1.

Příklady provedení wnálezu

Vynález je blíže popsán na jednom možném konkrétním příkladu provedení, uvedeném na přiloženém výkresu.

Příkladný nástroj pro vrtání biomateriálů sestává z nosníku 1 válcovitého tvaru s kuželovitým zakončením 2. Na kuželovitém zakončení 2 jsou vytvořeny dva symetrické hlavní břity 3, 4, které svírají vrcholový úhel 75° a jeden spojovací břit 5. Čelní plocha 6, 7 každého z hlavních břitů 3, 4 je geometricky tvořena lineárním pohybem tvořící rovinné křivky 8, pootočené v rovině procházející podélnou osou nosníku £ a okrajovým bodem 9 hlavního ostří 12, 13 o úhel ω 75° vůči podélné ose nosníku £ a skloněné vůči této rovině o další úhel <£ 20° tak, že protnutím čelní plochy 6, 7 s rovinnou hřbetní plochou 10. 11 jsou vytvářena průsečnicí těchto čelních ploch 6, 7 a rovinných hřbetních ploch 10, 11 hlavní řezná ostří 12, 13. Spojovací ostří 14 je tvořeno průsečnicí hřbetních ploch 10, 11 obou hlavních břitů 3, 4 a okrajový bod 9 hlavního ostří 12, 13 na vnějším průměru nosníku £ má pozitivní úhel čela v rovině boční, zadní i ortogonální a pozitivní úhel hřbetu měřený v těchto rovinách.

Na nosníku 1 byl vytvořen, zde neznázoměný závit. Závit umožňuje výhodnější odvod vrtané kostní drtě a lze jej využít i pro určité předepnutí.

Příklad

Nástroj pro vrtání kortikální dlouhé kosti prasete byl vyroben s následující geometrií provedení:

průměr válcovitého nosníku 1 vrcholový- úhel mezi hlavními břity 3, 4 poloměr dna tvořící rovinné křivky odklon levé strany tvořící rovinné křivky od horizontálního směru odklon pravé strany tvořící rovinné křivky od horizontálního směru úhel ω úhel φ

1,8 mm 70° 0,4 mm 20° 90° 70° 15°

ío Tímto nástrojem bylo opakovaně dosaženo nejnižších sil potřebných k tlačení nástroje do řezu i na otáčení nástroje při vrtání vůči ostatním citovaným nástrojům při stejných řezných podmínkách na stejném materiálu. Při relativním srovnání tento rozdíl se pohyboval v rozmezí od 30 až 200 %. Vrtané tkáně, v tomto případě kosti, nevykazovaly prakticky žádných znaků tepelné ani mechanické nekrozy.

Průmyslová využitelnost

Nástroj pro vrtání, zejména biomateriálů podle vynálezu nalezne uplatnění především v nemoc20 nicích a ve veterinárních zařízeních.

Claims (2)

1. Nástroj pro vrtání, zejména biomateriálů, sestávající z nosníku válcovitého tvaru s kuželovitým zakončením, opatřeným na svém jednom konci dvěma symetrickými hlavními břity, které svírají vrcholový úhel, vyznačující se tím, že vrcholový úhel mezi těmito hlavními břity (3, 4) je v kratším směru v rozmezí 50° až 90° a dále je nosník (1) opatřen jedním spojovacím břitem (5) mezi hlavními břity (3, 4), přičemž čelní plocha (6, 7) každého z hlavních břitů (3, 4) je geometricky vytvořena výhradně lineárním pohybem tvořící rovinné křivky (8) ve tvaru písmene V, pootočené v rovině procházející podélnou osou nosníku a okrajovým bodem (9) hlavního řezného ostří (12, 13) o úhel (ω) v rozsahu 60° až 85° vůči podélné ose nosníku (1), měřený v kratším směru, a skloněné vůči této rovině o další úhel (φ) v rozmezí 5° až 30°, přičemž protnutím této čelní plochy (6, 7) s rovinnou hřbetní plochou (10, II) jsou vytvořeny průsečnicí těchto čelních ploch (6, 7) a hřbetních ploch (10. 11) hlavní řezná ostří (12, 13) a spojovací ostří (14) je tvořeno průsečnicí hřbetních ploch (10. 11) obou hlavních břitů (3, 4), okrajový bod (9) hlavního řezného ostří (12, 13) na vnějším průměru má pozitivní úhel čela v rovině boční, zadní i ortogonální v rozsahu 1° až 30° a pozitivní úhel hřbetu v těchto rovinách v rozsahu 0° až 20°.

2. Nástroj podle nároku 1, vyznačující se tím, že nosník (1) válcovitého tvaru je opatřen závitem.