ES2216160T3 - Utiles de osteotomia provistos de motor de compactacion de tejido oseo. - Google Patents

Abstract

LA INVENCION SE REFIERE A UN CONJUNTO DE UTILES (10A-10D, 40A40D) QUE COMPACTAN EL TEJIDO OSEO (70) A MEDIDA QUE DESARROLLAN UN ORIFICIO EN EL TEJIDO OSEO (70) Y A UN MECANISMO IMPULSOR (80, 180) PARA SUMINISTRAR MOVIMIENTO A LOS UTILES. LOS UTILES TIENEN SUPERFICIES DE ACOPLAMIENTO QUE DESPLAZAN EL TEJIDO OSEO RADIALMENTE HACIA EL EXTERIOR CON RESPECTO A UN EJE CENTRAL DEL UTIL PARA CREAR TEJIDO OSEO DE ALTA DENSIDAD EN LA PARED QUE DEFINE EL ORIFICIO. EL MECANISMO IMPULSOR PUEDE SUMINISTRAR SOLAMENTE MOVIMIENTO VIBRACIONAL PARA AYUDAR A LA INSERCION DEL UTIL. ALTERNATIVAMENTE EL MECANISMO IMPULSOR PUEDE SUMINISTRAR MOVIMIENTO TRASLACIONAL EN LA DIRECCION LONGITUDINAL CON RESPECTO AL UTIL PARA INSERTAR EL UTIL DENTRO DEL HUESO.

Description

Útiles de osteotomía provistos de motor de compactación de tejido óseo.

Campo de la invención

La invención se refiere a un aparato para la preparación de un taladro en hueso vivo. Específicamente, el aparato produce un taladro en hueso a través de una osteotomía o técnica de compactación por la que el hueso es compactado en las paredes laterales y definiendo la pared inferior el taladro en lugar de ser extraído del hueso como es lo típico durante las técnicas de perforación.

En el documento Alemán DE 296 06 335, sobre el que se basa el preámbulo de la reivindicación 1, se muestra una instrumento de cirugía osteotómica para la creación de un agujero en la mandíbula para insertar implantes. Aquí se utiliza un instrumento longitudinal para la preparación de un hueso. El operador necesita un montón de fuerza para poder hacer uso de este instrumento. Por tanto, el operador se cansará muy rápidamente. La técnica de utilizar instrumentos de este tipo se describe en "A new concept in Maxillary Implant Surgery; The Osteotome Technique", R.B. Summers, Compend. Cont. Edc. Dent. Vol. 15, nº 2, 199, p 152-162.

En el documento de los Estados Unidos US 4.651.833 se muestra una herramienta de impacto neumática, donde un pistón de dos etapas se mueve de forma alternativa en una cámara de dos etapas de un cilindro. La herramienta, que es para penetrar dentro de un hueso, está montada sobre la porción delantera del cilindro y el pistón incide contra dicha porción delantera en respuesta a la admisión de aire comprimido contra su parte frontal y trasera. Un saliente anular relativamente pequeño del pistón mira hacia delante y es accionado de forma continua por aire comprimido. Cuando el pistón se aproxima o alcanza el extremo de su carrera delantera y rebota desde la porción de extremo delantero del cilindro, se sella la fuente de aire comprimido desde su cara de extremo trasero de manera que la acción del aire comprimido sobre el saliente es suficiente para impulsar el pistón hacia atrás contra la porción extrema trasera del cilindro, en cuyo instante el pistón restablece un paso para el flujo de aire comprimido contra su cara extrema trasera y de manera que es impulsado hacia delante contra la porción de extremo delantero del cilindro.

En la Patente de los Estados Unidos US 3.678.934, se muestra una pieza manual con una carcasa tubular alargada, que se puede conectar en un extremo o bien a un motor de aire o a una funda para un cable accionado con motor y que está adaptada para soportar en su otro extremo una herramienta, tal como un osteótomo o una cuchilla de sierra. Situados entre estos dos está un mecanismo de accionamiento de entrada y un mecanismo de accionamiento de salida, por lo que la fuerza de rotación del motor o el cable se convierte en un movimiento alternativo para accionar el osteótomo o la sierra.

En la Patente de los Estados Unidos US 2.984.241 se muestra un osteótomo de potencia. Este instrumento es muy complejo y no es fácil de usar por el operador.

Resumen de la invención

En una forma de realización, una combinación incluye una pluralidad de herramientas para inserción en el hueso para producir un taladro en un sitio donde
debe instalarse un implante y un mecanismo para accionar estas herramientas. La pluralidad de herramientas tiene porciones con la misma configuración básica, pero con diámetros más grandes progresivamente. Un conjunto de herramientas puede incluir, además, herramientas que tienen configuraciones variables también. Cada herramienta tiene superficies que empujan el hueso desplazado radialmente hacia fuera y comprimen el hueso desplazado en la pared que define el taladro. El mecanismo de accionamiento puede ser uno de una variedad de tipos que incluyen, entre otros, dispositivos activados electromagnéticamente, dispositivos activados hidráulicamente, dispositivos accionados con motor, dispositivos activados neumáticamente y dispositivos activados piezoeléctricamente.

Las herramientas están acopladas al mecanismo de accionamiento en serie, estando acoplada primero la más pequeña. El mecanismo de accionamiento aplica la fuerza necesaria para insertar la herramienta dentro del hueso. El mecanismo de accionamiento puede ser accionado de varios modos. En una forma de realización, el operador mueve continuamente el mecanismo de accionamiento hacia el hueso para acoplar y poner en contacto la herramienta y empujarla adicionalmente dentro del taladro. Un mecanismo de accionamiento de este tipo tiene una porción para acoplamiento en la herramienta que se somete a movimiento alternativo para "encajar" la herramienta en el taladro. La herramienta no es fijada al mecanismo de accionamiento en esta configuración, pero es acoplada de forma repetitiva por el mecanismo de accionamiento.

Alternativamente, el mecanismo de accionamiento incluye un árbol que está fijado a la herramienta. El árbol del mecanismo de accionamiento provoca el movimiento constante, gradual, de la herramienta a medida que es insertada dentro del taladro. En lugar de este movimiento gradual, este movimiento impartido sobre la herramienta puede ser incrementado o escalonado. Y, puede llevarse a cabo un movimiento constante por la vibración de alta frecuencia para contribuir adicionalmente a la inserción de las herramientas.

Para mejorar adicionalmente el sistema, puede utilizarse un controlador para proporcionar una inserción más exacta de las herramientas. Por ejemplo, el controlador puede controlar la profundidad de la inserción, la frecuencia del movimiento alternativo, o la fuerza de inserción.

El mecanismo de accionamiento puede ser también modular puesto que podría utilizarse para insertar el implante dental dentro del taladro después de que las herramientas han proporcionado el taladro dimensionado adecuadamente. Por tanto, el árbol del mecanismo de accionamiento tiene medios para acoplar la porción superior de un implante de encaje automático y enroscar el implante dentro del taladro. Los medios de acoplamiento pueden interconectarse también con un encaje que se utiliza antes de la inserción de un implante sin encaje automático. Por último, los medios de acoplamiento pueden estar acoplados a la porción superior de un implante no roscado que es empujado dentro del taladro.

Breve descripción de los dibujos

Las figuras 1A-1D ilustran una serie de herramientas osteotómicas que tienen extremos cóncavos hacia dentro.

Las figuras 2A-2D ilustran una serie de herramientas osteotómicas que tienen extremos convexos hacia fuera.

Las figuras 3A-3B ilustran una herramienta osteotómica que tiene un canal de fluido interno a lo largo de su eje.

Las figuras 4A-4D ilustran cuatro inserciones progresivas de cuatro herramientas osteotómicas progresivamente más grandes.

Las figuras 5A-5C ilustran mecanismos de sujeción para el acoplamiento de la herramienta osteotómica para el mecanismo de accionamiento.

Las figuras 6A-6B ilustran un mecanismo de accionamiento que produce el movimiento alternativo que es insertado para insertar la herramienta dentro del hueso.

La figura 7 ilustra un solenoide como el mecanismo de accionamiento.

La figura 8 ilustra un motor eléctrico como el mecanismo de accionamiento que produce movimiento de traslación a través de una configuración de engranaje.

La figura 9 ilustra un motor eléctrico como el mecanismo de accionamiento que produce el movimiento de traslación a través de una configuración de leva.

La figura 10 ilustra un motor eléctrico como el mecanismo de accionamiento que produce el movimiento de traslación escalonado a través de otra configuración de leva.

La figura 11 ilustra un mecanismo de accionamiento de un traductor piezoeléctrico.

La figura 12 ilustra un mecanismo de accionamiento activado hidráulicamente.

La figura 13 ilustra una pieza manual dental que acciona la herramienta osteotómica; y

La figura 14 ilustra un sistema de osteótomo accionado con potencia con un controlador.

Descripción detallada de los dibujos

Haciendo referencia inicialmente a las figuras 1A-1D, se ilustra un conjunto de herramientas osteotómicas 10a-10d. La herramienta 10a es la más pequeña y es la primera herramienta que debe insertarse en el hueso. Con frecuencia, el uso de la herramienta 10a es precedido por el uso de una pequeña perforación que produce un agujero piloto. La herramienta 10a incluye una cara cóncava hacia dentro 12a y una primera porción estrecha 14a adyacente a la cara cóncava 12a. La primera porción 14a y la cara cóncava 12a coinciden en un borde 16a. La primera porción 14a puede ser un diámetro constante como se muestra o puede estrecharse cónicamente hacia fuera en una dirección fuera de la cara cóncava 12a. En una forma de realización preferida, el diámetro de la primera porción 14a es ligeramente más grande (por ejemplo, aproximadamente 0,2 mm a 1,0 mm más grande) que el agujero piloto del taladro.

Puesto que el hueso cortical es muy denso, existe una posibilidad de que pudiera fracturarse durante la inserción de las herramientas. Por tanto, puede ser beneficioso expandir el agujero piloto en el hueso cortical para prevenir una fractura de este tipo. Esta expansión puede alcanzarse a través el uso de una herramienta de corte, tal como una rebaba, colocada en el agujero piloto antes de la inserción de las herramientas osteotómicas.

Cualquier tejido del hueso sobre las paredes que definen el agujero piloto que se acopla por el borde 16a es empujado dentro de la porción cóncava 12a donde es recogido. Esencialmente, el borde 16a "roza" una porción del tejido del hueso a lo largo de la pared que define el agujero piloto. Cuando la herramienta 10a ha alcanzado su máxima profundidad en el taladro y es empujada desde el taladro, el material recogido permanece típicamente en el fondo del taladro. Por tanto, puesto que los bordes 16b retiran una porción del tejido óseo y la cara cóncava 12b recoge este tejido y lo desplaza hacia abajo, la herramienta osteotómica 10a proporciona un injerto óseo local. Cuando el osteótomo es utilizado en la mandíbula, el desplazamiento del tejido óseo canceloso dentro de la mandíbula hasta el fondo del taladro es para incrementar la cantidad de tejido óseo adyacente a la cavidad sinusoidal como se describe a continuación.

La superficie de transición 18a sirve para forzar rápidamente el tejido óseo hacia fuera a lo largo de la pared que define el taladro. Por tanto, la superficie de transición 18a actúa sobre la pared para ensancharla substancialmente y formar un taladro de un diámetro más grande. Puesto que la superficie de transición 18a es colocada a una distancia desde el borde 16a de la herramienta 10a, solamente una porción del taladro encuentra la expansión rápida.

La porción intermedia 20a está colocada adyacente a la superficie de transición 18a. La porción intermedia 20a puede ser un diámetro constante como se muestra o se estrecha cónicamente hacia fuera en una dirección fuera de la cara cóncava 12a. La porción intermedia 20a sujeta la pared del taladro a medida que la herramienta 10a se inserta dentro del taladro. Como con la superficie de transición 18a, la porción intermedia 20a acopla solamente una porción axial del taladro.

Una segunda superficie de transición 22a es insertada dentro del taladro para empujar adicionalmente las paredes hacia fuera próximas a la abertura del taladro. Esto sirve para abrir adicionalmente el taladro en la superficie del hueso, de modo que puedan ser insertadas con facilidad las caras 12b-12d de las siguientes herramientas 10b-10d.

Una porción de base 24a no se introduce generalmente dentro del taladro. En su lugar, es la porción de la herramienta 10a a la que se acopla el mecanismo de accionamiento como se describe en detalle a continuación.

En situaciones donde se desea ensanchar el reborde de la mandíbula, la porción de base 14a y, por tanto, la segunda superficie de transición 22a puede insertarse en la porción superior del taladro para comenzar el proceso de ensanchamiento del reborde. Este proceso de ensanchamiento del reborde se aumenta por la inserción de las herramientas 10b-10d que tienen diámetros más anchos.

Mediante el desplazamiento del hueso que estaba una vez en la porción del taladro, las superficies de transición 18a y 22a y la porción intermedia 20a actúan también como herramientas de injerto de hueso local. Este proceso de injerto de hueso localizado proporciona un taladro con una pared que tiene tejido óseo de alta densidad.

La figura 1B ilustra otra herramienta 10b que tiene un diámetro ligeramente más grande que la herramienta 10a en la figura 1A. La cara cóncava hacia dentro 12b coincide con la primera porción 14b en el borde 16b que sirve para "rozar" una sección adicional de la pared que define el taladro. La porción de transición 10b fuerza el tejido óseo hacia fuera para compactar y formar una pared con un diámetro más grande. De nuevo, la porción de transición 18b proporciona un ensanchamiento substancial del taladro como lo hicieron las porciones de transición 18a y 22a de la herramienta 10a. La porción intermedia 20b compacta la pared a medida que avanza hacia abajo de la longitud del taladro. No existe segunda porción de transición en la herramienta 10b puesto que está en el número de referencia 22a en la herramienta 10a de la figura 1A, aunque pudiera ser. La porción de base 24b es la porción a la que se acopla el mecanismo de accionamiento.

La herramienta 10b incluye también una marca de profundidad 26b que indica la profundidad adecuada a la que debería insertarse la abertura 10b. La marca de profundidad 26b está colocada desde el borde 26b de la herramienta 10b a aproximadamente a la misma distancia a la que está colocada la porción de transición 22a desde el borde 16a de la herramienta 10a. La marca de profundidad 26b corresponde típicamente con la longitud del implante que debe insertarse. Como se observará en las figuras 1C y 1D, las herramientas 10c y 10d incluyen marcas de profundidad a alturas correspondientes para contribuir a que un clínico determine la profundidad correcta de la inserción. Puesto que las regiones de hueso diferentes requieren implantes de diferente longitud, puede utilizarse un conjunto diferente de herramientas osteotómicas que tienen diferentes longitudes y marcas de profundidad correspondientes. Alternativamente, un conjunto de herramientas osteotómicas puede tener marcas a varias profundidades, de forma que pueden utilizarse para implantes de varias longitudes.

Las herramientas osteotómicas 10c y 10d de las figuras 1C y 1D son similares a las herramientas 10a y 10b puesto que tienen caras cóncavas hacia dentro 12c y 12d y bordes 16c y 16d. No obstante, las herramientas 10c y 10d no incluyen una porción de transición. Por tanto, la porción de transición 18b de la herramienta 10b es la última superficie para expandir rápidamente el diámetro del taladro.

Las primeras porciones 14c y 14d de estas herramientas 10c y 10d se estrechan cónicamente hacia fuera para incrementar gradualmente el diámetro del taladro a medida que son insertadas dentro. El mecanismo de accionamiento debe acoplarse a las porciones de base 24c y 24d de las herramientas 14c y 14d.

La herramienta 10c tiene una pareja de marcas de profundidad 26c y 26d. La marca de profundidad 26c está aproximadamente a la misma distancia del borde 16c que la marca de profundidad 26b está desde el borde 16b en la figura 1B. La marca de profundidad 28c está aproximadamente a la misma distancia desde el borde 26c que la porción de transición 18b está desde el borde 16b en la figura 2.

La herramienta 10d incluye marcas de profundidad 26d y 28d que corresponden, respectivamente, con la marca de profundidad 26c y 28c de la herramienta 10c en la figura 1C. Una marca de profundidad adicional 30d es colocada próxima a la porción de base 26d a una distancia predeterminada desde la marca de profundidad 26d.

Las caras cóncavas 12a-12d son mostradas por tener una superficie uniforme cóncava hacia dentro. Alternativamente, las caras 12a-12d pueden tener un punto de foco nítido, tal que la superficie no es uniforme o tiene una superficie trasera que está en un plano que es aproximadamente paralelo al plano definido
por los bordes 16a-16d en las herramientas 10a-10d, respectivamente.

Las herramientas osteotómicas 10a a 10d son fabricadas típicamente de un metal como acero inoxidable o titanio (por ejemplo, un acero inoxidable de serie 400). Por tanto, puede esterilizarse y reutilizarse. Alternativamente, las herramientas 10a a 10d pueden fabricarse de un material polimérico que puede descartarse después de cada uso. El material polimérico debe elegirse para proporcionar la resistencia necesaria para permitir la acción de corte en el borde próximo a la cara cóncava.

Las herramientas osteotómicas mantienen casi todo el tejido óseo desplazado dentro del taladro, de manera que se retira de allí solamente una cantidad insustancial. Esto es alcanzado principalmente por las caras cóncavas en los extremos de la herramienta que recogen el tejido óseo rozado de las paredes que definen el taladro y mueven este tejido óseo más profundo dentro del taladro. Adicionalmente, las herramientas osteotómicas fuerzan el tejido óseo radialmente hacia fuera para crear una pared más densa. Por tanto, parte del tejido óseo que está en la región, que posteriormente el taladro es desplazado radialmente hacia fuera mientras que parte del tejido óseo es desplazado a una profundidad diferente en el taladro. Además, la extracción de la herramienta tiene un efecto mínimo sobre la pared del talado. Como consecuencia, la pared que define el taladro es más densa, lo que ayuda a estabilizar el implante dentro del taladro, promover la integración ósea, y proporcionar una distribución más informe de las tensiones sobre las paredes del taladro provocado por la carga de los componentes dentales fijados al implante. No obstante la densidad del hueso no se hace grande puesto que el flujo de la sangre al tejido óseo es inhibido substancialmente cuyo aglutinante impide posiblemente el proceso En su lugar, la densidad del borde es tal que los flujos de sangre al tejido a una velocidad que promueve la curación del tejido y la integración ósea con el implante.

Esta técnica de osteotomía es también útil en regiones donde la densidad del hueso está por debajo de la media. Esta técnica incrementa la densidad del tejido óseo en estas regiones de densidad baja que están inmediatamente adyacentes al taladro hasta un punto que está próximo a la media o incluso por encima de la densidad media. Por tanto, en las regiones de dos densidades, un implante colocado en un taladro producido por esta técnica de osteotomía es más estable que uno que está colocada en un taladro producido por técnicas de perforación comunes.

En una forma de realización preferida utilizando la técnica del osteótomo accionado con potencia en mandíbula, el hueso menos denso, referido comúnmente como tejido óseo Tipo III y Tipo IV, puede compactarse de tal manera que su densidad sería comparable con el tejido óseo del tipo I o II que está asociado normalmente con las placas corticales más densas. No obstante, el tejido de hueso compacto no debería exceder la densidad de hueso de Tipo I. Los valores de densidad este hueso de Tipo I, pueden comprometer la vascularización y el remodelaje del tejido óseo recientemente empaquetado que puede conducir a una necrosis vascular que resulta del transporte inadecuado del fluido a través de la nueva región empaquetada.

Utilizando las herramientas osteotómicas 10a-10d permite también la elevación del suelo sinusoidal a medida que el hueso es rozado desde las paredes laterales, el hueso desplazado se mueve hacia arriba hacia la cavidad sinusoidal por las caras cóncavas 12a-12d. Esta formación de la masa ósea próxima al límite sinusoidal eleva el suelo sinusoidal, el periostio, y la capa de membrana. Puesto que el volumen del hueso situado en el fondo de las herramientas adyacente a las caras cóncavas 12a-12d, el extremo de la herramienta no pone en contacto típicamente la membrana sinusoidal. En su lugar, el tejido de hueso desplazado se acopla en esta membrana. Con frecuencia, el extremo de la herramienta no penetra pasado el límite sinusoidal original. No obstante, si la herramienta acopla las membranas depende de la geometría de las caras cóncavas 12a-12d (es decir, el volumen del hueso que puede estar contenido en esta cara). Si el hueso adicional es necesario para elevar el suelo sinusoidal, puede añadirse una mezcla de hueso preparada al taladro y empujarla hacia arriba con el hueso rozado por las caras cóncavas 12a-12d para proporcionar la elevación adicional.

La utilización de las herramientas osteotómicas produce el calor mínimo en comparación con las técnicas de perforación comunes que elevan la temperatura del tejido óseo local debido a la alta fricción en las superficies de corte de los pliegues. Las temperaturas elevadas pueden dañar el tejido del hueso y retrasar la integración ósea. Por tanto, el uso de las herramientas osteotómicas mejora también la calidad del tejido óseo adyacente al implante.

Las figuras 2A-2D ilustran otro tipo de herramienta osteotómica 40a-40d. Las herramientas 40a-40d son esencialmente las mismas que las mostradas en las figuras 1A-1D, excepto que las caras 42a-42d son convexas hacia fuera. Esta configuración no es conductora para llevar el tejido óseo que es rozado desde los lados de la pared. En su lugar, las caras convexas hacia fuera 42a-42d empujan el hueso hacia fuera en la pared que define el taladro. Puesto que no está siendo rozado el tejido óseo desde las paredes ni transportado adicionalmente dentro del taladro, el diámetro de la cara 42a sobre la herramienta 40a puede ser aproximadamente el mismo o menor que el diámetro de un agujero piloto si se utiliza uno. La herramienta 40a puede estrecharse cónicamente entonces más allá de la cara 42a hasta un diámetro más grande que el diámetro del agujero piloto para forzar el tejido óseo radialmente hacia fuera. Aunque la configuración se muestra como convexa hacia fuera con un punto uniforme, puede estar curvada también con una punta afilada. Alternativamente, las caras convexas 42a-42d pueden ser simplemente cónicas puesto que terminan en una punta afilada. Una alternativa todavía adicional, las caras convexas hacia fuera 42a-42d pueden tener una pequeña depresión en sus extremidades para desplazar una pequeña cantidad de tejido óseo hacia dentro.

Las figuras 3A-3B muestran todavía otro tipo de herramienta osteotómica. En la figura 3A, la herramienta osteotómica 50, mostrada en tejido óseo 52, incluye un canal interno 54 en el que se lleva un fluido (fluido o gas) a la cara 56 de la herramienta 50. El fluido sirve para lubricar el taladro antes de o al mismo tiempo que el proceso de corte que se produce en el borde. El fluido puede ser un agente que promueve el crecimiento del tejido óseo para mejorar la integración ósea del implante alrededor del taladro. El canal 54 contribuye también a la retirada del tejido óseo
recogido en la cara 56 en la que aplicando presión al canal 54, se expulsa el tejido óseo recogido de la cara 56.

La herramienta osteotómica 60 en la figura 3B es similar a la herramienta 50 de la figura 3B, excepto que el canal integral 64 lleva fluido no solamente a la cara 66, sino a las salidas laterales 68a y 68b. Por tanto, la lubricación puede estar prevista también al tejido óseo 52 en los lados de la herramienta 60.

Las figuras 4A-4D ilustran el proceso por el que las herramientas osteotómicas 10a-10d de las figuras 1A-1D son insertadas dentro del tejido óseo 70. En la figura 4A, la herramienta 10a es insertada dentro del tejido óseo 70 hasta un punto donde la segunda transición 22a coincide con la superficie superior 72 del tejido óseo 70. Como se indica previamente, la herramienta 10a, que tiene un diámetro más pequeño que las herramientas restantes 10b y 10d, es insertada típicamente en un agujero piloto de diámetro más pequeño. La herramienta 10b, mostrada en la figura 4B, se inserta entonces hasta que la marca de profundidad 26b alcanza la superficie superior 72. La herramienta 10c mostrada en la figura 4C, es insertada hasta que la marca de profundidad 26c alcanza la superficie superior 72 para expandir adicionalmente el taladro y proporcionar más compactación de la pared que define el taladro. Por último, la herramienta 10d es insertada dentro del taladro hasta que la marca de profundidad 26d alcanza la superficie superior 72. La herramienta 10d, mostrada en la figura 4D, proporciona la última compactación de la pared que define el taladro antes de la inserción del implante.

Aunque el proceso de las figuras 4A-4D se ha descrito utilizando cuatro herramientas osteotómicas, el proceso puede requerir más o menos herramientas dependiendo del tamaño del taladro que se desee. Adicionalmente, si la diferencia diametral entre las herramientas osteotómicas sucesivas se mantiene a un mínimo (por ejemplo, menos de 0,5 mm de diferencia de diámetro), entonces, la cantidad de fuerza necesaria para insertar las herramientas es reducida puesto que cada herramienta se desplazará solamente una cantidad pequeña del hueso. Pero esto incrementa también el número de herramientas requeridas y puede incrementarse el tiempo total requerido para producir el taladro.

Hasta ahora, se han descrito las herramientas del osteótomo y sus ventajas. Las figuras 5-14 hacen una relación de la interacción entre el mecanismo de accionamiento y las herramientas osteotómicas. Existen dos métodos básicos para el acoplamiento de la acción del mecanismo de accionamiento a las herramientas del osteótomo. En primer lugar, la herramienta osteotómica puede ser fijada directamente al mecanismo de accionamiento, de forma que cualquier movimiento, tal como movimiento vibratorio o longitudinal, producido por el mecanismo de accionamiento se traslada al mismo movimiento de la herramienta osteotómica. Y en segundo lugar, la herramienta del osteótomo puede ser acoplada de forma repetitiva por el movimiento alternativo producido por el mecanismo de accionamiento, de manera que la herramienta es encajada, introducida con martillo, dentro del taladro.

Las figuras 5A-5C ilustran tres métodos en los que la herramienta osteotómica está acoplada a un mecanismo de accionamiento 80. Cada uno de estos métodos proporciona la fijación directa de la herramienta
del osteótomo al mecanismo de accionamiento, de manera que cualquier movimiento por el mecanismo de accionamiento provoca el mismo movimiento de la herramienta. Los varios tipos de mecanismos de accionamiento 80 se describirán en detalle con referencia a las figuras 7-14.

En la figura 5A, la herramienta osteotómica 50 mostrada en la figura 3a que tiene canal interno 54 está acoplada a un mecanismo de sujeción 90. El mecanismo de sujeción 90 está acoplado a un mecanismo de accionamiento 80 a través de un árbol 92. El mecanismo de sujeción 90 incluye un cilindro 94 con una pared interior 96 que define una abertura dentro de la cual se fije la porción de base 98 de la herramienta 50. Un pasador 100 se extiende a través de una pared del cilindro 94 y entra en un agujero 102 en la herramienta 50. Por tanto, cuando la porción de base 98 de la herramienta 50 es insertada dentro del cilindro 94, se mantiene cautiva allí por el pasador 100. Típicamente, el pasador 100 es desviado por un muelle 104. Por tanto, el médico trabaja con respecto a la fuerza del muelle 104 cuando tira del pasador 100 radialmente hacia fuera para retirar o insertar la herramienta 50.

Aunque el pasador 100 se muestra extendiéndose dentro de la porción de base 98 de la herramienta 50, podría utilizarse un pasador que se extiende a través de toda la porción de base 98. Por ejemplo, podría emplearse un pasador abierto básico que elimina la necesidad del muelle 104. Todavía en otra alternativa, el pasador 100 es sustituido por un tornillo que puede ser manipulado con la mano. El taladro 102 es roscado internamente para adaptar el tornillo. La rotación del tornillo provoca que se acople en la porción de base 98 y sujete la herramienta 50 dentro del cilindro 94.

Debería indicarse que el cilindro 94 podría ser simplemente una pluralidad de salientes que se extienden hacia abajo. Uno de los salientes debe tener una anchura que permitiera adaptar el pasador o las configuraciones de tornillo.

Para adaptar el paso de fluido a través del canal 54, el árbol 92 incluye un paso 106 que está acoplado al canal 54 en la parte superior de la porción de base 98 de la herramienta 50. Adicionalmente, una junta tórica 108 actúa para sellar la interfaz entre el canal 54 y el paso 106. Un dispositivo de suministro de fluido (no mostrado), por ejemplo, una bomba de bulbo manual o una bomba automática, está acoplado al paso 106 en el árbol 92 para proporcionar el flujo de fluido a través de la herramienta 50.

El mecanismo de accionamiento 80 actúa para mover el árbol 92 en una dirección substancialmente paralela al eje de la herramienta 50, de manera que la herramienta 50 es empujada hacia dentro del taladro. Como se indica previamente, la cantidad de movimiento del árbol 92 dicta el movimiento de la herramienta 50. El movimiento del árbol 92 puede ser constante, de manera que la herramienta 50 se inserte a una velocidad constante. Alternativamente, el árbol 92 puede moverse hacia abajo a través de movimiento incrementado o escalonado o el árbol 92 puede vibrar simplemente debido a la energía de vibración producida por el mecanismo de accionamiento 80. Después, la herramienta 50 es insertada a la profundidad adecuada, el mecanismo de accionamiento 80 es invertido entonces y la herramienta 50 es extraída del tejido óseo 70 o el médico puede simplemente tirar de todo el conjunto desde el taladro.

El árbol 92 se extiende dentro del mecanismo de accionamiento 80 y se mueve hacia fuera desde allí cuando está operativo el mecanismo de accionamiento 80. El árbol 92 puede ser también telescópico, de forma que su porción que se extiende dentro del mecanismo de accionamiento 80 no debe ser de la misma longitud que la profundidad del taladro. Como consecuencia, el mecanismo de accionamiento 80 puede ser diseñado de forma que ocupa un volumen más pequeño.

La figura 5B ilustra un mecanismo de sujeción de muesca esférica 120, conocido comúnmente como una mordaza de tipo Yankee, que está acoplada a la herramienta 10d ilustrada en la figura 1D. La herramienta 10d se muestra completamente insertada dentro del taladro con la cara cóncava hacia dentro 12d que contiene tejido óseo. El mecanismo de sujeción de muesca esférica 120 incluye un cilindro 122 que está fijado al árbol 92 del mecanismo de accionamiento 80. Una plataforma 124 se proyecta desde el cilindro 122. Al menos está dispuesto un muelle 126 entre el lado inferior de la plataforma 124 y un anillo deslizable 128 que rodea el cilindro 122. El muelle 126 actúa sobre el anillo 128 para desviarlo en la dirección descendente fuera de la plataforma 124.

El anillo 128 incluye un pivote 130 en la configuración de un segmento esférico. Una pequeña esfera 132, posiblemente un cojinete de bolas, está colocada dentro de una abertura 134 en el cilindro 122. La abertura 134 es de tal que la esfera 132 puede entrar solamente de forma parcial dentro de la cavidad del cilindro 122 y moverse radialmente hacia fuera dentro del pivote 130. La configuración del pivote 130 corresponde con la configuración de una pequeña esfera 132 que está colocada contra la pared interior del anillo 128.

La herramienta 10d se ha modificado ligeramente como se muestra en la figura 1D, para incluir también un segundo pivote 136 que tiene una configuración similar a pivote 130 sobre el anillo 128. Además, la herramienta 10d tiene su porción superior 24d modificada de manera que puede ser insertada solamente dentro del cilindro 122 en una orientación por la que están alineados el primer pivote 130, el segundo pivote 136, y la abertura 134. Como consecuencia, la esfera 132 está o bien parcialmente en el primer pivote 130 o parcialmente en el segundo pivote 136.

Para fijar la herramienta 10d al mecanismo de sujeción de corredera esférica 120, la corredera 128 es empujada hacia arriba desde su posición desviada hacia abajo para permitir que la esfera 134 introduzca el pivote 130 en la corredera 128. La herramienta 10d es insertada entonces en el cilindro 122. La corredera 128 es liberada de manera que el muelle 126 fuerza la corredera 128 hacia abajo y la esfera 132 es empujada hacia dentro por la pared interior de la corredera 128. La esfera 132 es forzada entonces en el segundo pivote 136 que bloquea la herramienta 10d en posición. Para retirar la herramienta 10d, la corredera 128 es empujada hacia arriba, de manera que la esfera 132 entra en el primer pivote 130 que deja libre la esfera 132 del segundo pivote 136, liberando así la herramienta 10a.

La figura 5C ilustra un dispositivo común portador de tres mordazas 150 que sujeta la herramienta osteotómica 40d de la figura 2D. Las tres mordazas 152 agarran la porción superior de la herramienta 40d y la mantienen firme en el sitio. Las mordazas 152 se ajustan dentro de un collar 154 que está acoplado a un portaherramientas 156. El árbol 92 del mecanismo de accionamiento 80 se fija al extremo superior del portaherramientas 156.

Cuando el portaherramientas 156 es girado con respecto al collar 154, las tres mordazas 152 o bien se separan o se ponen en contacto, dependiendo de la dirección de rotación. El portaherramientas 156 incluye dientes de engranaje 158 en su extremo inferior al que una chaveta engranada se acopla para ayudar a girar el portaherramientas 156 con respecto al collar 154 para abrir y cerrar las mordazas 152. El collar 154 incluye también un agujero 160 en el que puede insertarse la chaveta engranada para ayudar en esta tarea. Por tanto, la herramienta 40d puede fijarse a través de la rotación manual por parte del médico del portaherramientas 156 con respecto al collar 154 o el médico puede utilizar una chaveta para realizar esta tarea.

En las figuras 5A-5C, el mecanismo de accionamiento 80 incluye el árbol 92 que empuja la herramienta hacia abajo dentro del hueso. El movimiento del árbol 92, y, por tanto, la herramienta puede ser continuo, de manera que se produce la inserción a una velocidad constante. Alternativamente, la inserción puede ser escalonada puesto que el árbol 92 mueve la herramienta durante un intervalo de tiempo predeterminado a una velocidad predeterminad y, después, se interrumpe, o retrasa, antes de retomar esta velocidad predeterminada. Por tanto, la herramienta es insertada de forma incrementada en el hueso.

Adicionalmente, el mecanismo de accionamiento 80 puede incluir también un transductor de vibración de alta frecuencia, tal como transductor piezoeléctrico o un transductor ultrasónico. A medida que la herramienta está siendo insertada, las ondas de alta frecuencia actúan sobre la herramienta a través del árbol 92 para contribuir en el proceso de inserción. La frecuencia y amplitud de las ondas son seleccionadas para proporcionar facilidad de inserción, pero producen, preferentemente, el mínimo calor en la interfaz entre la herramienta y el tejido del hueso. En una forma de realización preferida, la amplitud es lenta (menos de aproximadamente 1,0 mm) y la frecuencia es alta (por ejemplo, 500 Hz). Por tanto, es necesaria menos fuerza axial del mecanismo de accionamiento 80 para insertar la herramienta dentro del hueso.

Las figuras 6A y 6B ilustran un mecanismo de accionamiento alternativo 180 que está insertando la herramienta 10a, mostrada en la figura 1A dentro del tejido óseo 70 para formar un taladro. El mecanismo de accionamiento 180 incluye un árbol 102 que mueve de forma alternativa un mecanismo de acoplamiento 194 que está fijado al árbol 192. El mecanismo de acoplamiento 194, encaja, o introduce con martillo la herramienta 10a dentro del tejido óseo 70. La figura 6A muestra el árbol 192 en el extremo inferior de su carrera a medida que el mecanismo de acoplamiento 194 se pone en contacto con la herramienta 10a. La figura 6B describe el árbol 192 en el extremo superior de su carrera cuando no está en contacto con la herramienta 10a. Por tanto, la diferencia principal entre los mecanismos de sujeción de las figuras 5A-5C y el mecanismo de acoplamiento 194 de las figuras 6A-6B es que los mecanismos de sujeción permanecen fijados a la herramienta en todo momento durante el funcionamiento, mientras que no lo está el mecanismo de acoplamiento 194. En la configuración de las figuras 6A y 6B, puede ser necesario tirar de la herramienta
10a desde el taladro después de que el mecanismo de accionamiento 180 inserta completamente la herramienta 10a.

Aunque la porción superior de la herramienta 10a tiene una superficie plana, puede tener una superficie curvada para reducir al mínimo la cantidad de encaje fuera del eje, provocando que varíe el ángulo de inserción de la herramienta 10a. La superficie interior del mecanismo de acoplamiento 194 puede incluir también una superficie curvada. Adicionalmente, todo el mecanismo de acoplamiento 194 puede ser de una variedad de configuración. Por tanto, puede rodear la herramienta 10a por tener una cavidad interna, como se muestra, o puede ser una superficie plana. Adicionalmente, la porción de base 24a de la herramienta 10a puede tener una sección transversal poligonal teniendo el mecanismo de acoplamiento un manguito correspondiente.

La figura 7 ilustra un solenoide 200 que es utilizado como el mecanismo de accionamiento. El solenoide 200 incluye una armadura 202 que se mueve entre dos posiciones (una mostrada en líneas de trazos) cuando la bobina 204 está activada y desactivada. Típicamente, un muelle desvía el armazón 202 hasta la posición desactivada. El armazón 202 actuaría como, se acoplaría al árbol 92 y 192 de las figuras 5-6 para mover la herramienta dentro del taladro.

Típicamente, el armazón 202 se mueve rápidamente entre las dos posiciones con tiempos de transición que son menores que aproximadamente 0,5 segundos. Por tanto, sirve como un mecanismo de accionamiento útil para el mecanismo de accionamiento del tipo de movimiento alternativo 180 mostrado en las figuras 6A y 6B. Por tanto, la activación y desactivación de la bobina 204 produce este movimiento alternativo rápido.

Además, el movimiento del armazón 202 puede estar diseñado para producir un movimiento lento entre las dos posiciones. Por ejemplo, la corriente a través de la bobina 204 puede moverse en rampa hacia arriba lentamente para producir este movimiento lento. Alternativamente, el armazón 202 puede ser amortiguado por un muelle o un dispositivo hidráulico para resistir, pero ceden lentamente hasta la fuerza electromagnética producida por la bobina 204. Por tanto, el solenoide podría servir también como el mecanismo de accionamiento 80 mostrado en las figuras 5A-5C.

La figura 8 ilustra una de las muchas configuraciones de engranajes dentados posibles. En la figura 8, una pareja de engranajes cónicos 230 y 232 acciona un engranaje sin fin 234 sobre el poste 236. Un eje 238 fijado al primer engranaje cónico 230 es accionado por un motor eléctrico 240 (AC o DC). A medida que el primer engranaje cónico 230 gira el segundo engranaje cónico 232, un engranaje sin fin 234 acopla las roscas internas (no mostradas) dentro del segundo engranaje cónico 232 para mover el poste 236 entre las dos posiciones (una mostrada en líneas de trazos). El poste 236 está acoplado, o actúa como el árbol 92 en el mecanismo de accionamiento 80 de las figuras 1-5. Otra configuración de engranaje-dentado giraría simplemente una estructura de tipo tuerca que tiene roscas internas alrededor de un árbol roscado externamente (similar a un poste 236) para provocar el movimiento longitudinal del árbol. Una ventaja de la configuración de engranaje ilustrada en la figura 8 así como otras configuraciones de engranaje dentado es que la profundidad de penetración podría controlarse de forma segura puesto que existiría una relación fija entre la profundidad de penetración de la herramienta y el número de revoluciones del árbol 238 acoplado al motor eléctrico 240.

Para producir un movimiento rápido alterativo, el motor eléctrico 240 produce la potencia eléctrica oscilante para hacer girar el árbol 238 en ambas direcciones que, a su vez, mueve el poste 236 en ambas direcciones. Por tanto, la configuración del engranaje de la figura 8 puede ser utilizada también para producir el movimiento alternativo descrito con referencia al mecanismo de accionamiento 180 de las figuras 6A y 6B.

La figura 9 ilustra una de las muchas posibles configuraciones de leva que producen el movimiento axial de la herramienta. El motor eléctrico 240, al igual que lo mostrado en la figura 8, acciona el cilindro de levas 250 a través de un árbol 241. El cilindro de levas 250 tiene una superficie superior 251 próxima al motor eléctrico 240 y una superficie inferior 253. La superficie inferior 253 es, esencialmente, una leva puesto que es configurada de forma irregular con una pendiente de leva 254.

El miembro 260 se muestra en una vista despiezada, ordenada, fuera del cilindro de levas 250, pero en funcionamiento, está inmediatamente adyacente al cilindro de levas 250. El miembro 260 incluye una superficie superior 261 correspondiente a la superficie inferior 253 del cilindro de levas 250. Una pendiente de levas 262 coincide con la pendiente de levas 254 del cilindro de levas 250. Un muelle 264, acoplado al miembro 260, desvía el miembro 260 hacia arriba para acoplarse con el cilindro de levas 250. El miembro 260, que no gira típicamente, tiene además, un poste 268 al que está acoplado.

Cuando el motor eléctrico 240 gira el cilindro de levas 250, de manera que las pendientes de levas opuestas 262 y 54 se mueven separadas entre sí, la superficie inferior 253 del cilindro de levas 250 se acopla en la superficie superior 262 del miembro 260 forzando el miembro 260 hacia abajo contra la desviación del muelle 264. Como consecuencia, el poste 268, que está acoplado o actúa como el árbol 92 del mecanismo de accionamiento 80 de las figuras 5A-5C, se mueve hacia abajo. Puesto que la cantidad del movimiento axial del poste 92 es la misma que la longitud de la pendiente de levas 254, puede calcularse de forma segura la cantidad de movimiento. Adicionalmente, si es necesaria solamente una parte del movimiento axial máximo (por ejemplo, el 75%), entonces la cantidad de rotación del cilindro de levas 250 está limitada al 75% de una revolución (es decir, 270º). De nuevo, la cantidad de movimiento axial del poste 268 puede ser controlada de forma segura. Y, se selecciona, por consiguiente, el muelle 264 que determina la fuerza de inserción.

Si se desea el movimiento alternativo de las figuras 6A y 6B, el cilindro de levas 260 puede girar de forma continua. La acción del muelle 264 mantiene la posición del miembro de acción 260 en su posición desviada hacia arriba después de una revolución completa. La frecuencia del movimiento alternativo corresponde con la velocidad angular del árbol 241.

La figura 10 ilustra el motor eléctrico 240 que gira un cilindro de levas 280 que tiene una leva pequeña 282 sobre su superficie inferior. La leva pequeña 282 se acopla en una superficie en proyección 284 situada sobre una placa 286 fijada a la varilla 288. La placa 286 está desviada en la posición ascendente por un muelle 290 fijado a la estructura 292. A medida que gira el cilindro de levas 280, la varilla 288 se mueve de forma alternativa entre dos posiciones (una mostrada en líneas de trazos). Para accionar la herramienta osteotómica, la varilla 288 está acoplada a, o actúa como, el árbol 192 del mecanismo de accionamiento 180 de las figuras 6A y 6B.

En el dispositivo de acuerdo con la invención, un vibrador piezoeléctrico 300 imparte movimiento alternativo o movimiento vibratorio a la herramienta osteotómica. La figura 11 ilustra un vibrador 300 que incluye un elemento transductor 302 al que están fijados dos electrodos 304 que están acoplados a una fuente eléctrica 306. Un componente de acoplamiento mecánico en forma de cono 308 está fijado al elemento transductor 302 y tiene una longitud acústica que lo hace vibrar cuando se acciona el elemento transductor 302. Cuando se producen las oscilaciones eléctricas por la fuente eléctrica 306, el elemento transductor 302 oscila y provoca que vibre el componente de acoplamiento 308. Una varilla 310 fijada al extremo del componente de acoplamiento 308 se mueve de forma alternativa entre dos posiciones (una mostrada en líneas de trazos). Las variaciones en la amplitud y frecuencia proporcionadas por la fuente eléctrica 306 provocan variaciones en el movimiento de la varilla 310. Por tanto, la varilla 310 está acoplada a, o actúa como, un árbol 192 del mecanismo de accionamiento 180 de las figuras 6A y 6B.

El vibrador piezoeléctrico 300 puede utilizarse también para proporcionar vibraciones de alta frecuencia. Por tanto, puede utilizarse por sí mismo, o en tánden con otro tipo de mecanismo de accionamiento que provoca el movimiento axial de la herramienta. El vibrador piezoeléctrico 300 proporcionaría ondas de alta frecuencia, mientras que otro mecanismo de accionamiento proporcionaría el movimiento axial. Como se indica previamente, las ondas de alta frecuencia contribuirían a la inserción de la herramienta.

Otro dispositivo que puede proporcionar movimiento de vibración a la herramienta es un generador de armónicas que es utilizado, con frecuencia, para activar un escalpelo. El generador de armónicas proporciona energía ultrasónica que funciona a una frecuencia muy alta (es decir, aproximadamente 50 kHz) en la dirección longitudinal de la herramienta a través del transductor ultrasónico. Generalmente, la amplitud aplicada a la herramienta cuando se utiliza un generador de armónicas de este tipo está entre 20 y 200 micras. El movimiento ultrasónico de la herramienta tiene una aceleración extremadamente alta que convierte la energía mecánica en energía térmica en una región muy localizada. El calor asociado con esta energía térmica puede utilizarse para reducir o eliminar parte del sangrado que se produce durante el proceso de inserción. La coagulación que resulta de este movimiento puede desearse en situaciones donde el sangrado excesivo es un problema puesto que en la mayoría de los casos, se desea el mínimo calor para no dañar el tejido óseo. Un ejemplo de un generador de armónicas que produce la energía ultrasónica se describe en la Patente de los Estados Unidos Nº 5.026.387.

La figura 12 ilustra un mecanismo de accionamiento accionado hidráulicamente 320 que tiene un cilindro 322 contiene un pistón 323 que está conectado a un vástago 324. Un dispositivo de bomba 326 actúa sobre el fluido para moverlo dentro y fuera del cilindro 320. Un acumulador de fluido puede estar presente también dentro del mecanismo de funcionamiento accionado hidráulicamente 320. La bomba 326 puede ser una bomba manual o bomba activada. A medida que el fluido se mueve dentro de la porción inferior del cilindro 322, el pistón 323 se mueve hacia arriba, moviendo así el vástago 324 hacia arriba. Por tanto, el vástago 324 está acoplado a, o actúa como el árbol 92 del mecanismo de accionamiento 80 de las figuras 5A a 5C descritas anteriormente. Podría utilizarse una estructura similar al mecanismo de funcionamiento accionado hidráulicamente 320 que trabaja sobre la presión producida por aire u otros gases (es decir, sistema accionado neumáticamente).

La figura 13 ilustra un mecanismo de accionamiento 330 que utiliza una pieza manual dental común 332. La pieza manual dental 332 incluye un componente de accionamiento 334 que oscila entre dos posiciones debido a la rotación de un árbol 336. Como se muestra, el árbol 336 está acoplado al componente de accionamiento 334 por una configuración de tipo yugo aunque podría funcionar también una configuración de engranaje o configuración de leva. El árbol 336 está soportado dentro de la pieza manual dental 332 por un elemento de cojinete 337 que está próximo al componente de accionamiento 334.

El lado inferior de la pieza manual dental 332 incluye una abertura 338 en la que puede insertarse una herramienta 340. La herramienta 340 es una herramienta osteotómica como se describe previamente que compacta el tejido óseo en el taladro que está creando. La herramienta 340 incluye una porción de cuello estrecha 342 por encima de la cual reside una porción de cabeza 343. La herramienta 340 incluye también un anillo 345 que prohíbe la inserción de la herramienta 340 más allá de una profundidad predeterminada en el tejido óseo. En otras palabras, el anillo 345 es un mecanismo de tope que acopla la superficie exterior del tejido óseo, permitiendo así que el segmento inferior de la herramienta 340 por debajo del anillo 345 sea insertado dentro del hueso.

La cantidad de oscilación en la herramienta 340 es una función de la amplitud A en la que el componente de accionamiento 334 está oscilando. El movimiento de la herramienta 340 es también una función de la longitud L de la porción de cuello estrecho 342. Puesto que la frecuencia a la que funciona el componente de accionamiento 334 es una función de la velocidad angular del árbol 336, puede controlarse la frecuencia a la que oscila la herramienta 340. La distancia que la herramienta 340 desplaza en un semi-ciclo (es decir, una trayectoria hacia abajo o hacia arriba) es una función de la amplitud A a la que funciona el componente de accionamiento 334. Adicionalmente, la distancia que la herramienta 340 se desplaza en un semi-ciclo es una función de la longitud L de la porción de cuello estrecho 342 de la herramienta 340. Por tanto, puede controlarse también la distancia que se desplaza la herramienta. Por medio de un ejemplo, la frecuencia puede estar en el intervalo de 500 Hz a 1000 Hz y la distancia desplazada puede ser del orden de un milímetro o menos.

En la figura 13, la fuerza F que se está ejerciendo sobre el mecanismo de accionamiento 330 y transferida después a la herramienta 340 se produce por el médico. Por tanto, la herramienta se está moviendo dentro del taladro bajo la fuerza del médico, mientras que vibra a una velocidad conocida para ayudar en el proceso de inserción.

Los varios mecanismos de accionamiento descritos pueden proporcionar dos tipos de movimiento. En primer lugar, estos mecanismos pueden utilizarse para proporcionar movimiento oscilatorio o vibratorio a la herramienta para ayudar en la inserción de la herramienta. La fuerza principal para insertar la herramienta sería entonces la fuerza aplicada por el médico al mecanismo de accionamiento. Alternativamente, el mecanismo de accionamiento puede proporcionar movimiento de traslación para insertar la herramienta en la posición adecuada dentro del taladro. Todavía en otra alternativa, el mecanismo de accionamiento puede proporcionar tanto energía de traslación como de vibración.

Las figuras 7-13, ilustran varios mecanismos de accionamiento que podrían utilizarse para insertar una herramienta osteotómica dentro de un hueso y crear un taladro para un implante. Puesto que son importantes las características del movimiento de la herramienta (por ejemplo, la profundidad de inserción, la fuerza de inserción, la frecuencia de inserción, etc.), el funcionamiento del mecanismo de accionamiento puede ser controlado por un controlador. La figura 14 ilustra, en forma de diagrama de bloques, un sistema osteotómico accionado con potencia 350. El sistema 350 incluye un controlador 360 que está acoplado al mecanismo de accionamiento 362. El controlador 360 aplica potencia al mecanismo de accionamiento 362 que, a su vez, actúa sobre la herramienta 364 para forzarla dentro del hueso. El mecanismo de accionamiento 362 puede ser cualquier tipo de mecanismo de accionamiento que incluye estos descritos en las figuras 7-13, y la herramienta 364 puede ser cualquier tipo de herramienta osteotómica que incluye las descritas en las figuras 1-4. La herramienta 364 está acoplada de forma soltable al mecanismo de accionamiento 362 a través de varios métodos que incluyen los descritos con referencia a las figuras 5-6.

El controlador 360 puede supervisar el mecanismo de accionamiento 362. Por ejemplo, si el mecanismo de accionamiento incluye el motor eléctrico 240 de las figuras 8-10, el controlador 360 puede detectar un sensor de desplazamiento angular, tal como un codificador, dentro del motor 240 para determinar la posición angular del árbol del motor 240. Esto puede utilizarse para determinar la velocidad angular que corresponde con el movimiento alternativo de la herramienta 364. Un sensor de desplazamiento angular, tal como un codificador, puede ser útil también en las cantidad de rotación del árbol cuando solamente es necesaria una porción (por ejemplo, 50%) de una revolución. Por tanto, puede controlarse la profundidad de inserción.

El controlador 360 puede estar acoplado también a sensores externos 366 que transmiten señales al controlador 360. Por ejemplo, podría colocarse un electrodo inmediatamente adyacente al sitio en el que el implante debe ser insertado. Las herramientas osteotómicas 364 tienen un electrodo correspondiente que se mueve en voladizo desde la superficie exterior de la herramienta en un punto a lo largo de su longitud correspondiente a la profundidad de inserción adecuada. Cuando la herramienta es empujada dentro del hueso y se tocan los dos electrodos, se transmite una señal al controlador 360 que interrumpe el mecanismo de accionamiento. Por tanto, se controla la

\hbox{profundidad}

de inserción.

El controlador 360 podría supervisar los sensores externos 366 únicamente dentro de la herramienta. Por ejemplo, la herramienta puede tener sensores ópticos en puntos conocidos a lo largo de su longitud. Cuando un sensor óptico entra en el hueso, el controlador 366 detecta la profundidad exacta en la que se ha insertado la herramienta. Por tanto, el controlador 366 interrumpe el mecanismo de accionamiento cuando el sensor óptico asociado con la profundidad deseada encuentra el hueso. El sensor óptico podría ser sustituido por sensor de presión puesto que la superficie del implante será tensada cuando se acopla al hueso.

El controlador 360 está acoplado también, preferentemente, a un dispositivo de entrada del médico 368 que permite al médico seleccionar varios parámetros relacionado con la operación del mecanismo de accionamiento 362. Por ejemplo, el médico puede seleccionar la profundidad de inserción, la frecuencia del movimiento alternativo, o la amplitud del movimiento alternativo. El dispositivo de entrada del médico 368 incluye también botones de conexión/desconexión para permitir al médico conectar y desconectar el mecanismo de accionamiento 362.

Para ayudar adicionalmente en la inserción de las herramientas, el mecanismo de accionamiento que permanece acoplado a la herramienta (figuras 5A-5C) puede proporcionar también una rotación mínima de la herramienta. Por tanto, un punto a lo largo de la superficie de la herramienta se mueve de un modo helicoidal a medida que se inserta dentro del taladro y gira simultáneamente. El armazón 202 del solenoide 200 en la figura 7, la varilla 310 del transductor piezoeléctrico 300 de la figura 11, o el vástago 324 del mecanismo de accionamiento hidráulico 320 de la figura 13 podría acoplarse, a través de engranajes, a un motor eléctrico para proporcionar esta rotación. Alternativamente, el mecanismo de accionamiento con levas de la figura 9 podría girar en una dirección opuesta a la flecha mostrada provocado las correspondientes pendientes de levas 254, 262 para acoplar y permitir esta simple rotación. Esto puede requerir que el miembro 260 incluya un mecanismo de trinqueteo para permitir su rotación solamente en una dirección, de manera que el miembro 260 permanezca no giratorio cuando se somete a movimiento de traslación. Y, la configuración del engranaje de la figura 8 puede utilizarse también para suministrar el movimiento de rotación.

Aunque las herramientas y el mecanismo de accionamiento se han descrito principalmente con respecto a la mandíbula humana, esta técnica puede utilizarse en casi todo el tejido óseo. En otras palabras, esta técnica tiene aplicaciones en cirugía donde se instala un dispositivo de anclaje en tejido óseo, además de cuando se coloca un implante dental en la mandíbula.

Claims (18)

1. Una combinación de una herramienta de compactación de hueso (10a; 10b; 10c; 40a-40d) y un mecanismo de accionamiento (80; 180) para crear en un hueso vivo un taladro que se define por una pared de taladro con tejido óseo de alta densidad (70), teniendo dicha herramienta un eje central, un extremo inferior, un extremo superior, una superficie de acoplamiento entre dichos extremos inferior y superior, y una sección transversal generalmente circular tomada perpendicular a dicho eje central, teniendo dicha sección transversal un área que disminuye de dicho extremo superior a dicho extremo inferior, estando configurada dicha superficie de acoplamiento para crear dicho tejido óseo de alta densidad y para mantener substancialmente el tejido óseo dentro de dicho taladro cuando dicha herramienta es extraída de allí; y caracterizada porque

dicho mecanismo de accionamiento incluye medios para acoplar de forma intercambiable dicho mecanismo de accionamiento a dicha herramienta, incluyendo adicionalmente dicho mecanismo de accionamiento medios para proporcionar movimiento vibratorio a dicha herramienta, donde

dicho movimiento vibratorio es proporcionado por un elemento piezoeléctrico (300).

2. La combinación de la reivindicación 1, que incluye adicionalmente al menos otra herramienta de compactación de hueso para crear un conjunto de herramientas, teniendo dicha otra herramienta de compactación un área en sección transversal más grande adyacente a dicho extremo inferior de dicha herramienta.

3. La combinación de la reivindicación 1, donde dichos medios de acoplamiento (308) incluyen medios para liberar y fijar rápidamente dicha herramienta de dicho mecanismo de accionamiento.

4. La combinación de la reivindicación 1, donde dichos medios de acoplamiento incluyen al menos uno de los siguientes elementos: un elemento de muelle (104; 126; 290, 264) extendiéndose un elemento pasador (100) dentro de dicha herramienta, o un elemento de leva (250).

5. La combinación de la reivindicación 1, donde dicho movimiento es un movimiento no giratorio.

6. La combinación de la reivindicación 1, que incluye adicionalmente medios para detectar una característica de dicha herramienta, produciendo dichos medios de detección (366) una señal, y un controlador (360) acoplado a dicho mecanismo de accionamiento y dichos y dichos medios de detección, controlando dicho controlador la operación de dicho mecanismo de accionamiento en respuesta a dichas señales recibidas desde dichos medios de detección.

7. La combinación de la reivindicación 6, donde dicha característica es un movimiento característico de dicha herramienta y dichos medios de detección es un sensor de movimiento o un sensor de posición.

8. La combinación de la reivindicación 6, donde dichos medios de detección están montados o bien sobre dicha herramienta o dicho mecanismo de accionamiento.

9. La combinación de la reivindicación 1, que incluye adicionalmente medios para introducir una característica operativa de dicha herramienta por dicho médico, estando acoplados dichos medios de entrada a un controlador.

10. La combinación de la reivindicación 9, donde dicha característica operativa es frecuencia operativa o amplitud operativa.

11. La combinación de la reivindicación 1, que incluye medios para suministrar un material a una región de dicho taladro, siendo dicho material o bien materiales que mejoran la integración ósea o un material lubricante.

12. La combinación de la reivindicación 11, donde dichos medios de suministro incluyen un canal interno (54; 64) dentro de dicha herramienta y una abertura sobre una superficie exterior de dicha herramienta.

13. La combinación de cualquiera de las reivindicaciones 1-12, donde dicha herramienta se expande rápidamente entre dichos extremos inferior y superior en una región de transición (18a; 18b; 22a), forzando dicha región de transición dicha pared de taladro radialmente hacia fuera.

14. La combinación de cualquiera de las reivindicaciones 1-12, donde sección transversal de dicha herramienta se expande gradualmente entre dichos extremos inferior y superior.

15. La combinación de cualquiera de las reivindicaciones 1-12, donde dicha herramienta incluye un extremo inferior cóncavo hacia dentro (12a-d).

16. La combinación de cualquiera de las reivindicaciones 1-12, donde dicha herramienta incluye un extremo inferior convexo hacia fuera (42a-d).

17. La combinación de cualquiera de las reivindicaciones 1-12, donde dicha herramienta tiene un borde de corte (16a-d) exclusivamente en dicho extremo.

18. La combinación de la reivindicación 17, donde dicho borde de corte se define por la interfaz de una cara cóncava y dicha superficie de acoplamiento en dicho extremo inferior.