ES2615893T3 - Herramienta dental con bandas indicadoras de penetración - Google Patents

Abstract

Instrumento dental para realizar una osteotomía que incluye una varilla de montaje (2) y, en la prolongación de la misma, una porción de trabajo (3) que incluye unas zonas de corte (3A), de las que al menos una parte está recubierta de un revestimiento de carburo de tungsteno enriquecido con carbono con la excepción de una pluralidad de bandas anulares (10) distribuidas a lo largo de la longitud de la porción de trabajo para indicar la profundidad de penetración de la herramienta en una porción de mandíbula.

Description

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DESCRIPCION

Herramienta dental con bandas indicadoras de penetracion

La invencion se refiere a un instrumento dental, del tipo broca, torno o escariador, cuya superficie de trabajo incluye un revestimiento duro y resistente al desgaste.

Un instrumento de este tipo es clasicamente de forma alargada presentando una parte de maniobra destinada a insertarse en un aparato de arrastre en rotacion, manual o motorizado, y una parte de trabajo cuya superficie de trabajo, que se extiende a partir de un extremo, asegura la funcion de perforacion o de escariado.

Como es sabido, una intervencion dental como una osteotomia, implica generalmente la formacion o la ampliacion de un canal en el hueso de la mandibula, a veces por medio de un instrumento arrastrado en rotacion a gran velocidad, y se pide habitualmente que un instrumento dental de este tipo presente un bajo coeficiente de rozamiento con el hueso de la mandibula (lo que es favorecido por la existencia de una lubrificacion, a veces a traves del instrumento), una gran dureza mecanica que confiere una buena resistencia al desgaste, una buena resistencia a la corrosion, en concreto a los acidos de la saliva, y una buena conductividad termica para evacuar de manera eficaz el calor generado durante la perforacion de un canal, siendo al mismo tiempo biocompatible.

Para satisfacer una combinacion de necesidades de este tipo, se ha propuesto, en concreto por el documento US- 5 299 937, recubrir al menos la superficie de trabajo de un instrumento dental de un revestimiento de carbono duro como diamante (se usa a menudo el acronimo anglosajon DLC, para Diamond-Like-Carbon); mas recientemente, el documento EP-1 128 777 ha recomendado que se elija un revestimiento de carbono duro de este tipo que contenga entre un 5 % y un 35 % de hidrogeno.

En efecto, cuando se usa un instrumento dental para osteotomia, maniobrado manualmente o accionado por medio de un motor de arrastre en rotacion, es util poder evaluar de la manera mas precisa posible la profundidad a la que el extremo del instrumento ha llegado hasta el hueso. Es para satisfacer esta necesidad que se ha propuesto, en concreto en el documento EP-1 128 777 mencionado anteriormente, formar sobre la superficie de trabajo del instrumento unas marcas visuales de profundidad, como bandas anulares que rodean el instrumento en su parte de trabajo realizadas para formar un contraste visual con el resto de la superficie de esta parte de trabajo; en la practica estas bandas de profundidad se forman extrayendo localmente todo o parte del espesor del revestimiento de carbono duro como diamante. En la practica estas bandas son equidistantes; ademas, existen instrumentos sobre los que las bandas tienen una anchura sustancialmente igual a la distancia que las separa.

Una configuration de este tipo da satisfaction en numeros casos, pero se ha comprobado que, en ciertas orientaciones, durante ciertas intervenciones, el contraste visual entre las bandas de profundidad es insuficiente para permitir una evaluation fiable de la profundidad a la que el extremo del instrumento usado ha llegado.

El documento KR 2012 0096839 A divulga un instrumento dental adaptado para realizar una osteotomia que incluye una varilla de montaje y, en la prolongation de la misma, una portion de trabajo que incluye unas zonas de corte, de las que al menos una parte esta recubierta de un revestimiento de carburo de tungsteno enriquecido con carbono.

El documento US 2007/101827 A1 divulga un instrumento endodontico que tiene un revestimiento de carburo de tungsteno sobre los bordes que le confiere un color diferente al del resto de la parte de trabajo del instrumento endodontico.

La invencion tiene por objeto un instrumento dental, adaptado a operaciones de osteotomia, que responde a las diversas fuerzas que se aplican a un instrumento de este tipo, en concreto las que se han mencionado anteriormente, presentando al mismo tiempo un contraste mejorado con respecto a los que permite un revestimiento de carbono duro como diamante (DLC).

La invencion propone a tal efecto un instrumento dental adaptado a la realization de una osteotomia que incluye una varilla de montaje y, en la prolongacion de la misma, una porcion de trabajo que incluye unas zonas de corte, de las que al menos una parte esta recubierta de un revestimiento de carburo de tungsteno enriquecido con carbono con la exception de una pluralidad de bandas anulares distribuidas a lo largo de la longitud de la porcion de trabajo para indicar la profundidad de penetracion de la herramienta en una porcion de mandibula.

De manera totalmente sorprendente, se ha comprobado que el carburo de tungsteno enriquecido con carbono permite una mejor detection de las bandas anulares que el DLC, aunque el carburo de tungsteno enriquecido con carbono es menos negro que el DLC (el DLC es de un negro profundo mientras que el carburo de tungsteno enriquecido con carbono, designado a continuation con el acronimo CTEC, es de un gris oscuro). De hecho, se ha supuesto inicialmente que, para mejorar el contraste entre las bandas anulares y el revestimiento, habia que aumentar la diferencia entre los colores entre estas bandas anulares y el revestimiento; se ha comprobado sin embargo que este contraste visual podia mejorarse con el CTEC, a pesar de una diferencia mas escasa de color, debido a que este revestimiento es mate mientras que el DLC puede presentar reflejos en ciertas configuraciones de

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alumbramiento. En otros terminos, para mejor la detection de las bandas anulares, pod^a ser mas eficaz intentar obtener una gran diferencia de aspecto (de esplendor o de brillo) en lugar de una maximization de la diferencia de color; el contraste podia mejorarse desde el punto de vista del color, pero tambien y sobre todo desde el punto de vista del brillo.

De manera ventajosa, el revestimiento tiene un espesor comprendido entre 1 y 5 micrometros, incluso entre 1 y 3 micrometros por ejemplo al menos aproximadamente igual a 2 micrometros.

Segun otra caracteristica ventajosa de la invention; las bandas anulares son equidistantes; ademas, tienen preferentemente una dimension longitudinal igual a su separation.

Independientemente de la dimension longitudinal de las bandas, su separacion esta comprendida preferentemente entre 1 y 3 mm, por ejemplo 2 mm; por analogia, independientemente de la dimension longitudinal de las separaciones entre las bandas (que pueden variar de un sitio a otro), la dimension longitudinal de las bandas esta comprendida ventajosamente entre 1 y 3 mm, por ejemplo, igual a 2 mm.

Unos objetos, caracteristicas y ventajas de la invencion se ponen de manifiesto en la description a continuation, dada a titulo de ejemplo no limitativo, frente al dibujo adjunto en el que la figura 1 unica representa un instrumento dental de acuerdo con la invencion.

De manera habitual el instrumento dental 1 tiene una forma alargada, globalmente cilindrica con un diametro muy inferior a su longitud.

En el ejemplo considerado en este documento, el instrumento es una broca, pero puede ser, como variante, en concreto un escurridor, un macho de roscar, en concreto, o cualquier otro instrumento que puede participar a una intervention de osteotomia.

Esta broca incluye, de manera clasica una varilla de sujecion 2 destinada a insertarse en una boquilla de un dispositivo de arrastre con gran velocidad de rotation, y una portion de trabajo 3 que incluye unas zonas (en este documento aristas) de corte 3A que se extienden longitudinalmente, de manera ventajosamente helicoidal; estas zonas se acaban en este documento a una ligera distancia del extremo de la porcion de trabajo, que tiene un diametro mas escaso que la parte en la que estan habilitadas estas zonas de corte.

Un sobreespesor anular 4 esta habilitado en este documento entre la varilla de sujecion 2 y la parte de trabajo 3.

Segun la invencion, al menos una parte de la porcion de trabajo lleva un revestimiento de carburo de tungsteno de carbono, o CTEC.

De manera preferida, este revestimiento se extiende desde el extremo de la porcion de trabajo hasta la separacion (cerca del sobreespesor anular 4) entre esta porcion de trabajo y la varilla de sujecion. En otros terminos, este revestimiento se extiende por casi toda la longitud de la porcion de trabajo. Como variante, solo se puede extender por una fraction (en la practica de al menos un 50 %, preferentemente al menos un 75 %) de esta longitud.

De manera preferida, este revestimiento recubre, en el ejemplo representado, no solo la superficie exterior de la porcion de trabajo sino tambien el interior de las zonas situadas hacia atras hacia el eje con respecto a la forma cilindrica que tiene localmente la herramienta, es decir en las zonas que bordean las aristas de corte. Como variante, todo o parte de estas zonas puede no estar cubierta por este revestimiento.

Aunque el revestimiento se extienda por una fraccion sustancial de la longitud de la porcion de trabajo, es discontinuo debido a la presencia de bandas anulares 10 en las que este revestimiento no esta presente (o casi no presente). La superficie de estas bandas esta por tanto muy ligeramente hacia atras con respecto a la superficie exterior de las zonas en las que el revestimiento esta presente, de apenas el espesor del revestimiento.

Estas bandas estan dispuestas en este documento de manera regular, a partir de una cierta distancia del extremo (en efecto la porcion extrema de la porcion de trabajo esta revestida por completo).

Estas bandas tienen en este documento una longitud (es decir una dimension paralela a la longitud de la herramienta) al menos aproximadamente igual a su separacion longitudinal, de modo que cada uno de los bordes de estas bandas constituye en si una marca indicadora de profundidad; estas bandas tienen en este documento una longitud de 2 mm y un intervalo de 2 mm. Como variante, la dimension longitudinal de las bandas puede variar de una banda a otra, estando comprendida ventajosamente entre 1 mm y 3 mm (terminales comprendidos); incluso la dimension longitudinal de los intervalos puede variar de un intervalo a otro, estando comprendida ventajosamente entre 1 mm y 3 mm; se trata de valores que permiten una buena distincion entre las bandas sucesivas, permitiendo al mismo tiempo una buena deteccion de la banda que no hay que superar en una aplicacion dada.

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Estas bandas 10 presentan un contraste con las porciones revestidas debido a que el material que constituye la porcion de trabajo de la herramienta presenta un alto contraste con el revestimiento de CTEC.

Estas bandas pueden obtenerse solo depositando este revestimiento sobre el extremo estrecho de la parte de trabajo y entre las bandas claras 10; sin embargo, es mas facil proceder depositando el revestimiento sobre la totalidad de las zonas claras y oscuras de la porcion de trabajo, luego extraer de manera selectiva el revestimiento en el sitio de las bandas 10.

El revestimiento puede depositarse mediante cualquier tecnica conocida apropiada, por ejemplo, mediante deposito en fase vapor (o CVD, acronimo de “Chemical Vapor Deposition"). Se trata de un deposito en capa fina, por ejemplo, efectuado bajo un vacio del orden de 10-2 bares a partir de un blanco de carburo de tungsteno, y adjuntando a ello un gas carbonado ionizado que confiere al revestimiento su caracter enriquecido con carbono.

Este revestimiento tiene ventajosamente un espesor comprendido entre 1 y 5 micrometros, preferentemente entre 1 y 3 micrometros, por ejemplo, sustancialmente igual a 3 micrometros.

La extraccion selectiva de este revestimiento, en el sitio de las futuras bandas claras 10, puede hacerse mediante decapado quimico, mecanico o mediante decapado laser. En particular un decapado por laser permite extraer el revestimiento no solo sobre la superficie exterior de la porcion de trabajo sino tambien en el interior de las gargantas que bordean las aristas de corte.

De manera sorprendente, se ha observado que una herramienta dental revestida de este modo por CTEC conducia a caracteristicas de rozamiento totalmente comparables a las de una herramienta dental revestida de carbono duro DLC, presentando al mismo tiempo una mejor resistencia al desgaste y sobre todo ofreciendo un mejor contraste visual entre las bandas claras y las bandas oscuras revestidas.

En su enfoque que contempla realizar una herramienta dental que presenta un mejor contraste entre las bandas indicadoras de profundidad y el resto del revestimiento, los inventores partian inicialmente del principio de que se necesitaba un revestimiento al menos menos oscuro que el DLC, mientras que el DLC se conoce por tener un color negro profundo.

Los inventores han intentado por tanto identificar otro revestimiento que tenga tambien un color bien negro; ello les ha llevado a interesarse por una aleacion de tipo nitruro de titanio-aluminio AITin, probando varios matices disponibles en el mercado.

Se ha comprobado que el decapado del revestimiento en los sitios de las bandas que hay que hacer claras era, segun los matices probados, eficaz o no, lo que ha conducido a probar los matices dificiles de decapar sin usar una capa de adherencia, o con una capa de adherencia de cromo.

Con una capa de adherencia clasica (TiN, de espesor generalmente igual a 0,2 micrometros), se ha comprobado que subsistia, en las zonas decapadas, un tinte amarillo que procede de que el decapado laser quemaba esta capa de adherencia; por lo que se ha intentado usar una capa de adherencia de cromo, que hacia aparecer un tinte plateado mas cerca del tinte de la herramienta dental desnuda. El revestimiento permanecia, en su conjunto, biocompatible, pero este tinte plateado no permitia tener un mejor contraste solo con DLC. En ausencia de capa de adherencia, la resistencia mecanica del revestimiento era insuficiente.

Una de las razones a las que se ha atribuido el contraste insuficiente de esta aleacion AITiN ha sido que este material es mas gris que negro.

Cuando se ha contemplado probar un revestimiento de CTEC, ha habido primero un a priori negativo debido a que este material se conoce por no tener propiedades mecanicas tan buenas como el DLC; se puede a ese respecto referirse al documento US-5 299+937 que, a proposito del interes de un revestimiento de tipo DLC, toma el ejemplo de una herramienta de carburo de tungsteno; ademas, este material presentaba a priori el mismo inconveniente que el nitruro de titanio-aluminio, es decir el de tener un tinte mas gris que negro. Por ultimo, el carburo de tungsteno era conocido por contener a menudo cobalto (debido a su papel de aglutinante, a unos porcentajes), lo que le hacia a priori incompatible con aplicaciones que implican una biocompatibilidad. Por ultimo, la dureza del carburo de tungsteno es inferior a la del DLC, sobre todo del DLC hidrogenado (1500 HV, contra 2200 HV). Todo ello conducia por tanto a concluir que este revestimiento era a priori inadecuado para la aplicacion en la que se intentaba obtener un mejor contraste que con el DLC.

Sin embargo, cuando se ha admitido llevar a cabo efectivamente pruebas, se ha comprobado que los matices actuales de carburo de tungsteno no contienen cobalto sobre todo despues del deposito bajo vacio (de tipo CVD, vease anteriormente) y, despues de haber adaptado las condiciones de decapado del revestimiento en funcion de este material, se ha observado que el contraste visual entre las bandas decapadas y las zonas revestidas era mejor, en un gran numero de casos, que con el DLC; ademas se ha observado que el revestimiento de CTEC tiene una mayor resistencia al desgaste que el DLC; lo que parecia estar en contradiccion con el hecho de que era menos

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duro que este material. Por ultimo, se ha observado que este material es biocompatible.

En efecto, parece que el revestimiento de CTEC, da lugar muy pocas veces a reflejos a pesar de la potencia del alumbramiento de las lamparas cialiticas; este revestimiento tiene en efecto un aspecto mate. Ademas, el decapado de este revestimiento no conduce a cualquier amarillamiento de la superficie decapada de modo que estas superficies son mas claras que las zonas decapadas con un material como AITiN. Estrictamente hablando, un revestimiento de CTEC de este tipo presenta, con respecto a la superficie subyacente (en la practica la superficie de un acero inoxidable), una diferencia de color inferior al que se obtiene con el DLC, pero la impresion de un mejor contraste proviene del aspecto mate del revestimiento que permite conservar la detectabilidad de las bandas claras en todas las configuraciones de alumbramiento, lo que no es el caso con el DLC cuyo aspecto es a veces brillante hasta el punto de presentar reflejos.

Cabe senalar que, aunque se haya propuesto formar mediante decapado laser las bandas claras que deben formarse en una herramienta dental provista de un revestimiento de DLC (vease por ejemplo el documento EP- 1 128 777), se ha observado que en la practica (probablemente por razones de dificultad tecnica o de coste) bandas claras de este tipo se obtienen por medio de una mecanizacion mecanica, lo que se reconoce debido a que el revestimiento permanece intacto en las gargantas que bordean las aristas de corte (de ahi una menor visibilidad de las bandas claras); ahora bien un mecanizado de este tipo, si se quiere garantizar una extraccion total del revestimiento para obtener un buen contraste de color, penetra necesariamente en la masa de la herramienta, tan solo de unas decenas de micrones, con el riesgo de extraer localmente la capa de proteccion contra la corrosion y de formar los iniciales de ruptura que conducen a riesgos de rotura de la herramienta en servicio, lo que puede revelarse excluyente; a ello se anade el hecho de que las marchas generadas por un mecanizado de este tipo genera un riesgo de desprendimiento del revestimiento cuando la herramienta dental esta en servicio. Ahora bien, se ha observado que, con un revestimiento de CTEC, un decapado laser permite eliminar eficazmente este revestimiento, incluso en las gargantas que bordean las aristas de corte, sin danar el material desde el punto de vista de la resistencia a la corrosion o de la resistencia mecanica en concreto en flexion. Esta al alcance del experto en la materia definir unas condiciones operativas para un decapado de este tipo en funcion del material subyacente, en la practica un acero inoxidable.

Sin embargo, el deposito de un revestimiento de CTEC se hace a una temperatura superior a la del deposito de un DLC (del orden de 400 °C contra del orden de 200 °C) con una tecnica que implica generalmente mas energia que el deposito de DLC (en deposito en fase vapor asistido por plasma, o bien PACCVD para «Plasma Assited Chemical Vapor Deposition») lo que dejaba suponer que le deposito de CTEC seria mas dificil de decapar que el revestimiento de DLC. Sin embargo al parecer hay, en la aplicacion contemplada, una sinergia entre los inconvenientes previsibles del revestimiento de CTEC, es decir que la alta temperatura de deposito de revestimiento de CTEC conduce a una mejor adherencia de este revestimiento sobre la superficie de la herramienta; resulta de ello que este revestimiento tiene una mejor resistencia al desgaste que el DLC; en paralelo, el hecho de que el CTEC es menos duro que el DLC tiene como consecuencia que se decapa mas facilmente que el DLC, sin amarillamiento o decoloracion de la superficie subyacente, de ahi la combination final de propiedades que a diferencia de lo que se podia prever, es mejor con el CTEC que con el DLC. Se puede anadir que el hecho de que el desgaste del revestimiento de CTEC sea mas lento que el del DLC presenta la ventaja de preservar durante mas tiempo la calidad de corte de una herramienta provista del revestimiento de la invention con respecto a una herramienta revestida de DLC.

El CTEC tiene un coeficiente de rozamiento de 0,15, que hay que comparar con el valor de 0,1 para el DLC, lo que no constituye una diferencia determinante y el revestimiento de CTEC ofrece una conductividad termica comparable a la del DlC.

Cabe senalar que el CTEC tiene una estructura metalica (la del carburo de tungsteno) mientras que un revestimiento como el que se recomienda en la tecnica anterior, es decir un DLC, tiene una estructura amorfa.

Se entiende facilmente que los comentarios anteriores no solo se aplican a una broca como se representa sino a los otros tipos de herramientas dentales que se pueden usar en osteotomia.

Claims (5)

1. REIVINDICACIONES

   1. Instrumento dental para realizar una osteotomia que incluye una varilla de montaje (2) y, en la prolongacion de la misma, una porcion de trabajo (3) que incluye unas zonas de corte (3A), de las que al menos una parte esta

   5 recubierta de un revestimiento de carburo de tungsteno enriquecido con carbono con la excepcion de una pluralidad de bandas anulares (10) distribuidas a lo largo de la longitud de la porcion de trabajo para indicar la profundidad de penetracion de la herramienta en una porcion de mandibula.
2. 2. Instrumento dental segun la reivindicacion 1, en el que el revestimiento tiene un espesor comprendido entre 1 y 5

   10 micrometros.
3. 3. Instrumento dental segun la reivindicacion 1 o la reivindicacion 2, en el que las bandas anulares son equidistantes.
4. 4. Instrumento dental segun la reivindicacion 3, en el que las bandas anulares tienen una dimension longitudinal

   15 igual a su separacion.
5. 5. Instrumento dental segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que cada separacion entre dos bandas anulares sucesivas esta comprendida entre 1 mm y 3 mm.

   20 6. Instrumento dental segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5 en el que la dimension longitudinal de cada

   banda esta comprendida ventajosamente entre 1 y 3 mm.