JP2023546546A - 外科用切削工具 - Google Patents
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Abstract
半球状切削工具は、第1の末端部分および第2の末端部分を有するフレームを有する。湾曲サイドパネルは、フレームに結合され、切削工具の回転軸の周りに配置されており、切削歯と、半球状切削工具の中空内部に向かう方向で湾曲サイドパネルの縁部分からフレーム内に向かって内向きに延在する係合部材とを有する。ドームパネルは、切削工具が半球形状を有するようにフレームの第2の末端部分に結合されており、ドームパネルは、切削歯と、工具の中空内部に向かう方向でフレーム内に内向きに延在する複数の係合部材とを備える。フレームは、湾曲サイドパネルおよびドームパネルの係合部材がフレームに埋め込まれるように、湾曲サイドパネルおよびドームパネルの周りに射出成形される。【選択図】図15A
Description
関連出願の相互参照
本出願は、2020年10月19日に出願された米国特許仮出願第63/093,717号の利益を主張する。米国特許仮出願第63/093,717号の全開示は、参照により本明細書に組み込まれる。
本出願は、2020年10月19日に出願された米国特許仮出願第63/093,717号の利益を主張する。米国特許仮出願第63/093,717号の全開示は、参照により本明細書に組み込まれる。
本開示は、整形外科手術に関する外科用切削工具システムおよび関連する方法に関し、より具体的には、人工股関節移植の調製に関する。
外科医によって使用される医療用リーマなどの切削工具は、一般に、対象から材料を切削および/または除去することができる切削面を有する。例えば、整形外科における多くの異なる分野で、切削工具は、股関節、膝、肘、および肩を含む人工関節の調製において、ならびに長骨骨折の修復において、骨を加工するために使用される。例えば、人工股関節全置換術において寛骨臼を成形するために、球状リーマまたは半球状リーマを使用することができる。このような切削工具の切削面を製造する設計および方法は、球状リーマの効率、機能寿命、および製造コストに影響を及ぼす可能性がある。したがって、外科用切削工具の設計および製造に関する改善が必要とされている。
本明細書では、整形外科手術を実行するための装置、システム、および関連する方法の例示的な実施形態が開示される。いくつかの実装形態では、装置およびシステムは、人工股関節移植を調製する際に使用することができる。いくつかの実施形態では、装置およびシステムは、滅菌キットに含めることができる。いくつかの実施形態では、装置のいくつかは使い捨てであり得る。
いくつかの実施形態では、改良された切削工具およびその製造方法が提供される。
特定の実装形態では、切削工具は、リーマの特定のゾーン内の異なる切削歯の設計ならびにこれらのリーマおよびその刃先を製造する改善された方法と共に、半球状または寛骨臼リーマを含む医療用リーマを備えることができる。
代表的な実施形態では、半球状切削工具は、第1の末端部分および第2の末端部分を有し、半球状切削工具の回転軸を画定するフレームを備える。切削工具は、フレームに結合されて切削工具の回転軸の周りに配置された複数の湾曲サイドパネルをさらに備え、湾曲サイドパネルは、複数の切削歯と、半球状切削工具の中空内部に向かう方向で湾曲サイドパネルの縁部分からフレーム内に内向きに延在する複数の係合部材とを備える。フレームは、切削工具が半球形状を有するようにフレームの第2の末端部分に結合されたドームパネルをさらに備え、ドームパネルは、複数の切削歯と、半球状切削工具の中空内部に向かう方向でドームパネルの縁部分からフレーム内に内向きに延在する複数の係合部材とを備える。フレームは、湾曲サイドパネルおよびドームパネルの係合部材が射出成形フレームに埋め込まれるように、湾曲サイドパネルおよびドームパネルの周りに射出成形される。
開示された実施形態のいずれかまたはすべてにおいて、湾曲サイドパネルの側縁部分および遠位縁部分は係合部材を備える。
開示された実施形態のいずれかまたはすべてにおいて、湾曲サイドパネルの係合部材はT字形部材を備える。
開示された実施形態のいずれかまたはすべてにおいて、フレームは、環状体を備える第1のポリマーフレーム部材と、第1のポリマーフレーム部材の環状体に結合された複数の湾曲延伸部材を備える第2のポリマーフレーム部材とを備える。
開示された実施形態のいずれかまたはすべてにおいて、第1または第2のポリマーフレーム部材の一方は、第1または第2のポリマーフレーム部材の他方に画定された開口部に受容されるように構成された複数の結合部分を備える。
開示された実施形態のいずれかまたはすべてにおいて、湾曲サイドパネルの切削歯は列状に配置され、切削歯の刃先は、隣接する列で互いに長手方向にオフセットされ、周方向で互いに少なくとも部分的に重なる。
開示された実施形態のいずれかまたはすべてにおいて、湾曲サイドパネルの切削歯は列状に配置され、各湾曲サイドパネルの切削歯の中央列の切削歯は、湾曲サイドパネルの中心軸と位置合わせされ、切削歯の中央列から周方向にオフセットされた切削歯の列の切削歯は、切削歯の中央列に向かって傾斜している。
開示された実施形態のいずれかまたはすべてにおいて、湾曲サイドパネルの切削歯は、長い寸法および短い寸法を備え、切削歯の長い寸法は、切削工具の半球面上で長手方向に配向される。
開示された実施形態のいずれかまたはすべてにおいて、半球状切削工具の回転軸は、ドームパネルの複数の切削歯の切削歯と交差する。
開示された実施形態のいずれかまたはすべてにおいて、ドームパネルは、凹状の縁部分によって分離された複数のローブを備え、ローブの各々は係合部材を備える。
別の代表的な実施形態では、半球状切削工具は、第2のポリマーフレーム部材に結合された第1のポリマーフレーム部材を備え、半球状切削工具の回転軸を画定するポリマーフレームを備え、第1のポリマーフレーム部材は、環状体を備え、フレームの第1の末端部分を画定し、第2のポリマーフレーム部材は、第1のポリマーフレーム部材の環状体に結合され、ポリマーフレームの第2の末端部分に向かって収束する複数の湾曲延伸部材を備える。金属ドームパネルは、ポリマーフレームの第2の末端部分で第2のポリマーフレーム部材に結合され、金属ドームパネルは複数の切削歯を備え、複数の湾曲金属サイドパネルは、ポリマーフレームに結合され、半球状切削工具の回転軸の周りに配置される。
開示された実施形態のいずれかまたはすべてにおいて、湾曲金属サイドパネルは、半球状切削工具の中空内部に向かう方向で湾曲金属サイドパネルの縁部分から第2のポリマーフレーム部材内に内向きに延在する複数の係合部材を備える。
開示された実施形態のいずれかまたはすべてにおいて、湾曲金属サイドパネルの側縁部分および遠位縁部分は係合部材を備える。
開示された実施形態のいずれかまたはすべてにおいて、金属ドームパネルは、半球状切削工具の中空内部に向かう方向で金属ドームパネルの縁部分から第2のポリマーフレーム部材内に内向きに延在する複数の係合部材を備える。
開示された実施形態のいずれかまたはすべてにおいて、湾曲金属サイドパネルの係合部材はT字形部材を備える。
開示された実施形態のいずれかまたはすべてにおいて、フレームは、湾曲金属サイドパネルおよび金属ドームパネルの係合部材が射出成形フレームに埋め込まれるように、湾曲金属サイドパネルおよび金属ドームパネルの周りに射出成形される。
開示された実施形態のいずれかまたはすべてにおいて、第1または第2のポリマーフレーム部材の一方は、第1または第2のポリマーフレーム部材の他方に画定された開口部に受容されるように構成された複数の結合部分を備える。
開示された実施形態のいずれかまたはすべてにおいて、湾曲金属サイドパネルの切削歯は、長い寸法および短い寸法を備え、切削歯の長い寸法は、切削工具の半球面上で長手方向に配向される。
開示された実施形態のいずれかまたはすべてにおいて、半球状切削工具の回転軸は、金属ドームパネルの複数の切削歯の切削歯と交差する。
開示された実施形態のいずれかまたはすべてにおいて、金属ドームパネルは、凹状の縁部分によって分離された複数のローブを備え、ローブの各々は係合部材を備える。
別の代表的な実施形態では、半球状切削工具は、第2のポリマーフレーム部材に結合された第1のポリマーフレーム部材を備え、半球状切削工具の回転軸を画定するフレームを備え、第1のポリマーフレーム部材は、環状体を備え、フレームの第1の末端部分を画定し、第2のポリマーフレーム部材は、第1のポリマーフレーム部材の環状体に結合され、ポリマーフレームの第2の末端部分に向かって収束する複数の湾曲延伸部材を備える。複数の湾曲サイドパネルは、フレームに結合されて切削工具の回転軸の周りに配置され、湾曲サイドパネルは、複数の切削歯と、半球状切削工具の中空内部に向かう方向で湾曲サイドパネルの縁部分からフレーム内に内向きに延在する複数の係合部材とを備える。ドームパネルは、切削工具が半球形状を有するようにフレームの第2の末端部分に結合され、ドームパネルは、複数の切削歯と、半球状切削工具の中空内部に向かう方向でドームパネルの縁部分からフレーム内に内向きに延在する複数の係合部材とを備え、第2のポリマーフレーム部材は、湾曲サイドパネルおよびドームパネルの係合部材が第2のポリマーフレーム部材に埋め込まれるように、湾曲サイドパネルおよびドームパネルの周りに射出成形される。
別の代表的な実施形態では、本明細書に記載される実施形態のいずれかの半球状切削工具を製造する方法は、ドームパネルおよび複数のサイドパネルを金型内に配置するステップと、フレームの少なくとも一部を形成するために、金型内にポリマー材料を注入するステップとを含む。
別の代表的な実施形態では、方法は、本明細書に記載される実施形態のいずれかの半球状切削工具で骨を切削するステップを含む。
別の代表的な実施形態では、切削工具には、切削工具の第1の側の切削面と、切削工具の第2の側の取付部材とが設けられている。切削面は複数の刃先を含むことができ、取付部材は、動力付き駆動部材(例えば、ドリル)に結合されるように構成され得る。切削工具は回転軸を備えることができ、切削面は複数の緯度線を画定することができる。複数の刃先は、緯度線に対して様々な配向角度で配向されることが可能である。
開示された実施形態のいずれかまたはすべてにおいて、複数の刃先は、3つ以上の異なるゾーンに増やすことができ、異なるゾーンのそれぞれの刃先は、異なる特性を有する。異なるゾーンは、極ゾーン、移行ゾーン、および赤道ゾーンを備えることができる。それぞれの刃先は、切削工具の刃先と第1の側との間に切削角を画定することができ、極ゾーンの刃先の間の切削角は、移行ゾーンの刃先によって画定されるものよりも大きくすることができ、移行ゾーンの刃先間の切削角は、赤道ゾーンの刃先によって画定されるものよりも大きくすることができる。いくつかの実装形態では、歯の高さは、切削角にかかわらず同じ(すなわち、実質的に同じ)であり得る。
開示された実施形態のいずれかまたはすべてにおいて、配向角度は、それぞれの刃先が極ゾーン内にあるか、移行ゾーン内にあるか、または赤道ゾーン内にあるかに応じて変化することができ、赤道ゾーンにおけるそれぞれの刃先の配向角度は、移行ゾーンにおけるそれぞれの刃先の配向角度よりも大きく、移行ゾーンにおけるそれぞれの刃先の配向角度は、極ゾーンにおけるそれぞれの刃先の配向角度よりも大きい。
開示された実施形態のいずれかまたはすべてにおいて、側壁の厚さは、0.040インチ未満、または場合によっては0.022インチから0.040インチの間であり得る。開口部は、それぞれの刃先に隣接して設けられることが可能であり、それぞれの開口部は、20~40度の漏斗角を画定する。場合によっては、漏斗角は、25~35度の間であり得る。
開示された実施形態のいずれかまたはすべてにおいて、切削面はパネルとすることができ、切削工具は、複数の別個のパネルを備えることができる。切削工具はフレーム部材を含むことができ、複数の別個のパネルはフレーム部材に結合されることが可能である。
別の代表的な実施形態では、切削工具を形成するための方法が提供される。方法は、1つ以上の平坦な金属のシートから複数のパネルを形成するステップと、切削工具を形成するために複数のパネルをフレーム部材に結合するステップとを含むことができる。複数のパネルは、複数の刃先およびそれぞれの刃先に隣接する複数の開口部で形成することができる。フレーム部材に結合されると、複数のパネルは、切削工具の回転軸の周りに複数の緯度線を画定することができ、複数の形成された刃先は、緯度線に対して変化する配向角度を有する。場合によっては、それぞれのパネルは、それぞれのパネルに沿って変化する配向角度を有する刃先を有することができる。
開示された実施形態のいずれかまたはすべてにおいて、複数のパネルを形成する行為は、複数の空洞を形成するために1つ以上の平坦な金属のシートを打ち抜くステップと、骨片受容開口部を提供するために複数の空洞またはその付近に穴を開けるステップとを含むことができる。複数の空洞を形成する行為は、複数の「V」字形空洞を形成するステップを含むことができる。
開示された実施形態のいずれかまたはすべてにおいて、複数のパネルを形成する行為は、刃先の所望の高さを作成し、1つ以上のパネルの所望の湾曲を提供するために、1つ以上のパネルを打ち抜くステップを含むことができる。
開示された実施形態のいずれかまたはすべてにおいて、複数のパネルをフレーム部材に結合する行為は、ベースを備えるフレーム部材および形成ドームを形成するステップと、複数のパネルをフレーム部材および形成ドームに固定するステップとを含むことができる。場合によっては、複数のパネルをフレーム部材および形成ドームに固定する行為は、レーザ溶接または他のタイプの溶接によって実行することができる。複数のパネルをフレーム部材に結合する行為はまた、複数のパネルを射出成形金型内に配置するステップと、フレーム部材を作成するために複数のパネルの周りにフレーム部材を射出成形するステップとを含むことができる。
開示された実施形態のいずれかまたはすべてにおいて、1つ以上の平坦な金属のシートから複数のパネルを形成する行為は、異なる特性を有する刃先を有する異なるゾーンを有する複数の刃先を形成するステップを含むことができ、異なるゾーンは、極ゾーン、移行ゾーン、および赤道ゾーンを含む。それぞれの刃先は、切削工具の刃先と第1の側との間に切削角を画定することができ、極ゾーンの刃先の間の切削角は、移行ゾーンの刃先によって画定されるものよりも大きくすることができ、移行ゾーンの刃先間の切削角は、赤道ゾーンの刃先によって画定されるものよりも大きくすることができる。
開示された実施形態のいずれかまたはすべてにおいて、複数の空洞またはその付近に穴を開ける行為は、20~40度の漏斗角で骨片受容開口部を形成するステップを含むことができる。加えて、場合によっては、1つ以上の平坦な金属のシートは、0.040インチ(1.02mm)未満の厚さを有することができる。
開示された実施形態のいずれかまたはすべてにおいて、方法は、切削工具の有効機能寿命を決定するステップを含むことができる。
別の代表的な実施形態では、切削工具の第1の側に、複数の刃先を備える切削面と、切削工具の第2の側に、動力付き駆動部材に結合されるように構成された取付部材とを有することができる切削工具が提供される。異なるゾーンに複数の刃先を設けることができ、異なるゾーンのそれぞれの刃先は、異なる特性を有することができる。
開示された技術の上記および他の目的、特徴、および利点は、添付の図面を参照して進められる以下の詳細な説明からより明確になるだろう。
一般的な考察
以下の説明は、本質的に例示的なものであり、決して本開示の範囲、適用性、または構成を限定することを意図するものではない。本開示の範囲から逸脱することなく、本明細書に記載される要素の機能および配置に関して記載された実施形態に対する様々な変更がなされ得る。
以下の説明は、本質的に例示的なものであり、決して本開示の範囲、適用性、または構成を限定することを意図するものではない。本開示の範囲から逸脱することなく、本明細書に記載される要素の機能および配置に関して記載された実施形態に対する様々な変更がなされ得る。
開示された実施形態のいくつかの動作は、便利な提示のために特定の順序で記載されるが、本明細書に明記される特定の言語によって特定の順序が必要とされない限り、この説明の仕方が並べ替えを包含することを理解すべきである。例えば、順次に記載される動作は、場合により、並べ替えられるかまたは同時に実行されてもよい。また、簡単にするために、添付の図は、開示された方法が別の方法と合わせて使用され得る様々な方法を示さない場合がある。加えて、説明は、開示された方法を説明するために、「提供する」または「達成する」などの用語を使用することがある。これらの用語は、実行される実際の動作の高度な抽象化である。これらの用語に対応する実際の動作は、特定の実装形態に応じて異なってもよく、本開示に照らして見たときに当業者によって容易に認識可能である。
開示された実施形態は、股関節移植以外の整形外科手術を調製するように適応可能であり得ることを理解すべきである。例えば、開示されたシステムおよび方法は、人工肩移植または他の外科的処置の調製にも適応可能であり得る。
本明細書で使用される際に、「近位」という用語は、ユーザにより近く移植/手術部位からより遠い装置の位置、方向、または部分を指す。本明細書で使用される際に、「遠位」という用語は、ユーザからより遠く、移植/手術部位により近い装置の位置、方向、または部分を指す。したがって、例えば、装置の近位の動きは、移植/手術部位から離れてユーザに向かう(例えば、患者の体外への)装置の動きであり、装置の遠位の動きは、ユーザから離れて移植/手術部位に向かう(例えば、患者の体内への)装置の動きである。「長手方向」および「軸方向」という用語は、別途明確に定義されない限り、近位方向および遠位方向に延在する軸を指す。
本明細書で使用される際に、「およそ」および「約」という用語は、列挙された値、および列挙された値の10%以内の任意の値を意味する。例えば、「約10mm」は、包括的に9~11mmの間の任意の値を意味する。
本出願および特許請求の範囲で使用される際に、「a」、「an」、および「the」という用語は、文脈が別途明確に指示しない限り、これらが言及する(1または複数の)要素の単数および複数の両方の形態を含む。加えて、「含む」という用語は「備える」を意味する。さらに、「結合される」という用語は、一般に、電気的、電磁的、および/または物理的(例えば、機械的または化学的)に結合または連結されることを意味し、特定の反対する言語なしで結合または関連するアイテム間の中間要素の存在を除外しない。
本明細書で使用される際に、「有効機能寿命」という用語は、工具が意図される目的のために準最適に動作し始める前に経験することができる使用量を意味する。いくつかの実施形態では、有効機能寿命は、工具の使用回数および/または工具が使用されてきた時間に基づくことができる。本明細書で使用される際に、「動力付き駆動部材」という用語は、例えばドリルなどの切削工具を駆動することができる任意の装置を意味する。
本明細書で使用される際に、「単回使用」工具または器具という用語は、廃棄される前に1回使用されるように構成および/または意図される工具または器具を意味する。したがって、単回使用工具または器具は、洗浄および滅菌などの特定の手順を受けて2回以上使用され得る再使用可能な工具または器具とは対照的に、再使用不可能な装置であり得る。本明細書で使用される際に、「使い捨て」装置または器具という用語は、廃棄される前に1回または数回使用されるように構成および/または意図される装置または器具を意味する。
本明細書で使用される際に、「球状リーマ」という用語は、文脈が別途明確に示さない限り、「半球状リーマ」という用語と交換可能に使用される。
本明細書に記載される図面および原理の説明を容易にするために、本明細書では、方向および他の相対参照が使用され得る。例えば、「上」、「下」、「左」、「右」、「水平」、「垂直」などのような特定の用語が使用され得る。このような用語は、該当する場合、特に図示される実施形態に関して、相対関係を扱うときに説明をある程度明確にするために使用される。しかしながら、このような用語は、絶対的な関係、位置、および/または配向を暗示することを意図するものではない。本明細書で使用される際に、「および/または」は、「および」もしくは「または」、ならびに「および」および「または」を意味する。
切削工具
一般に、切削工具上の切削面(例えば、切削歯)は、骨内の最終調製の寸法精度について可能な限り正確で一貫していることが望ましい。例えば、セメントレス寛骨臼インプラント(圧入)は、インプラントの初期安定性を確立するための再現可能な締まり嵌めを作成するために、それらの寸法および骨調製の寸法に依存する。図1は、寛骨臼リーマと、外科医によって印加される軸力および動力工具によって印加されるねじり力を含む、寛骨臼を調製するためのリーマの使用法とを示す。
一般に、切削工具上の切削面(例えば、切削歯)は、骨内の最終調製の寸法精度について可能な限り正確で一貫していることが望ましい。例えば、セメントレス寛骨臼インプラント(圧入)は、インプラントの初期安定性を確立するための再現可能な締まり嵌めを作成するために、それらの寸法および骨調製の寸法に依存する。図1は、寛骨臼リーマと、外科医によって印加される軸力および動力工具によって印加されるねじり力を含む、寛骨臼を調製するためのリーマの使用法とを示す。
インプラントの初期安定性は長期的な成功にとって重要であり、インプラントが術後に生理学的な負荷の下で大きく(例えば、75ミクロン以上)移動した場合、骨ではなく軟組織がインプラント内に成長する可能性がある。これが起こると、インプラントは最終的に緩む。したがって、初期嵌合の精度は、手術後の最初の6~12週間の間に骨がインプラント内に成長することを可能にするために、インプラントの安定性を提供しなければならない。場合によっては、セメントレス寛骨臼インプラントに必要とされる干渉レベルは、非常に小さくする必要があり得る(例えば2mm未満、場合によっては、好ましくは1mm未満)。しかしながら、市販のカッタはその精度が0.25mmも異なる可能性があり、これらのばらつきは、初期寛骨臼インプラント安定性をもたらす可能性がある。初期締まり嵌めは、インプラントに安定性を提供し、歯の高さの精度および性能の向上は、この目標を達成するのに役立つことができる。
切削部材の構成
従来のリーマ設計は、各設計内で同じ切削歯形状を使用する。これらの歯はまた、球状リーマ表面の緯度線に対して90°で配置される。しかしながら、リーマの赤道の周りの切削歯は側面切削機能を実行し、その一方でカッタのドームに向かう歯は端部切削機能を実行する。
従来のリーマ設計は、各設計内で同じ切削歯形状を使用する。これらの歯はまた、球状リーマ表面の緯度線に対して90°で配置される。しかしながら、リーマの赤道の周りの切削歯は側面切削機能を実行し、その一方でカッタのドームに向かう歯は端部切削機能を実行する。
本明細書でより詳細に記載されるように、異なる骨切削要件に対処し、これによって切削の効率を向上させるために、リーマが異なる切削歯構成および異なる配向を利用する、様々な実施形態が提供される。特定の動作のために切削歯を効率的に設計することによって、より速い骨切削を達成することができ、これにより、発生する摩擦を少なくする。リーマによって生じる摩擦を最小化することは、骨の寿命を維持することに直接関連する。摩擦は熱につながる可能性があり、カッタ-骨接触面が50℃(122°F)を超える温度に達すると、骨死(壊死)が生じる可能性がある。これは、インプラントが骨セメントと共に使用されるか否かにかかわらず、処置の長期的な成功に影響を及ぼし得る。寛骨臼カッタから生じた過度な熱によって骨調製層が損傷した場合、インプラントの固着が損なわれ、緩みおよび修正につながる可能性がある。
骨の加工中にリーマによって印加される主な力は2つある。寛骨臼リーマを考慮すると、図1および図2A~図2Cに示されるように、カッタを寛骨臼に押し込む外科医によって印加される軸力と、パワーリーミングツールによって加えられる第2のねじり力とがある。いくつかの実施形態では、本明細書に開示される切削工具は、切断の効率を向上させるために、ねじり力を切削歯先で印加される力に変換する。図2Aは、中空球状カッタを有する寛骨臼リーマを示す。図2Bは、寛骨臼を調製するための寛骨臼リーマの使用法を示し、図2Cは、人工股関節全置換術の一部として調製された寛骨臼内に圧入された寛骨臼インプラントを示す。
切削工具を形成するための本明細書に開示されるシステムおよび方法は、歯の鋭さ、切削角、および工具による結果的な骨片除去のさらなる制御および精度を提供することができる。加えて、以下でより詳細に記載されるように、本明細書に記載される切削工具は、1つの動作で複数の歯の作成を可能にする製造プロセスによって形成され得る。
本明細書に記載される実施形態では、切削面(例えば、歯)は、図3A~図3Cに示されるように、鋭利な歯先(公差0.0005インチ~0.002インチ(0.013mm~0.051mm)歯先半径)、特定の歯の高さ(公差0.002インチ~0.004インチ(0.051mm~0.11mm))、特定の切削角、回転軸に対する特定の歯の配向(例えば、工具角度)、および骨破片のための設計された流路を提供する刃先の周りの周辺開口を備えることができる。この歯の形状はまた、複数の歯を同時に作成することを可能にする一連の打ち抜き動作を通じて、図4A~図4Cに従って製造されることも可能である。例えば、図4Aに示されるように、所望の切削角ωに基づいて複数の「V」字形空洞がシート内に打ち抜かれるように、材料(例えば、金属)の平坦なシートを打ち抜くことができる。次に、図4Bに示されるように、「V」字形空洞(または溝)の周りに複数の穴を打ち抜き、刃先を作成することができる。必要であれば、動作中(または望ましければ複数の動作中)に歯の高さおよび曲率を打ち抜くために、別の打ち抜きステップを実行することができる。図4Cに示されるように、角度βは歯の高さを決定し、角度α(図4A)と合わせた角度βは、切削面のすくい角ω(ω=α-β)を決定する。いくつかの実施形態では、すくい角は、約5から25度の間で変化することができ、他の実施形態では、約5から15度の間(例えば、約10度)で変化することができる。
したがって、従来の装置とは対称的に、歯の角度(α)は、第1の形成動作で確立することができ、意図される機能に基づいて設定(ωおよびβ角度)することができる。この歯の設計の複数の反復は、リーマ表面の特定のゾーンに提供することができ、これらの場所で必要とされる意図されるタイプの切削に対処する。
いくつかの実施形態では、本明細書に開示される切削工具は、カッタの表面に螺旋または渦巻き状に配置された歯を有することができる。しかしながら、歯の設計および歯の配向は、調製を完了するために必要とされるリーミング時間を短縮するために最適化することができる。図5A~図8Dに示されるように、歯の刃先は、リーマの表面上の様々な位置で必要とされる切削機能に基づいて、緯度線に対して異なる角度で配向することができる。これは、回転エネルギーを、ネジ山(図5A~図5B)と類似した調製内にリーマを前進させるのを支援する直線エネルギーに変換することによって、より速い切削を提供することができる。図5Aは、明確にするために、緯度線に対する1列の歯における歯の配向を示す。図5Bは、切削工具の緯度線および回転軸に対する単一の歯の刃先配向を示す。歯の配向は、刃先における切削力をさらに改善することができる。緯度線に対する刃先の配向を変更することによって、図6に示されるように、ねじり力の一部は歯先における切削力に変換される。この改善は、主に、側面切削機能を実行しているので、赤道に最も近い歯に利益をもたらす。図6では、角度βは歯の配向であり、印加される力Fは下向き矢印として表され、追加の切削力Fcutは、式
によって与えられる。特定の実施形態では、緯度線に対する歯の配向は、刃先における切削力を改善した。
図5A~図6に示されるように、回転軸に対する刃先の配向の角度は、赤道歯から極歯まで増加し、緯度線に対して減少することができる。少なくとも3つの異なるタイプの切削歯(例えば、配向角度および/または切削角が異なる)を工具に提供することができる。いくつかの実施形態では、少なくとも3つの領域には、領域ごとに同様のタイプの歯が提供される。他の実施形態では、歯は移行的に変化して、4つ以上のゾーンを効果的に提供することができる。
いくつかの実施形態では、緯度線に対して、変化の範囲は、赤道ゾーンで10~30度の間(より好ましくは15~25度の間、例えば20度)の配向角度、極ゾーンで5度未満(より好ましくは約0度)の配向角度、および移行ゾーンの配向角度についてはその間のいずれか(例えば、0~20度の間、または好ましくは5~15度の間、例えば10度)であり得る。赤道ゾーンにおいてより大きい配向角度の利点は、オペレータによって印加される軸力の一部が、骨内への刃先の打ち込みに変換されることである。極ゾーンに移動すると、表面上の歯の角度は、歯が切削の方向に対して直角になるので、影響が小さくなる。すなわち、極ゾーンにおける特定の歯の形状は、側面切削能力ではなく端部切削能力に対処する必要がある。
図7A~図7Eは、切削工具(例えば、球状リーマ)が切削工具のある領域の骨との係合から別の領域の骨との係合に移行する例示的なプロセスを示す。本明細書で使用される際に、「極歯」という用語は、球状リーマの極および/またはその付近における切削面を指し、「赤道歯」という用語は、半球形状を有するリーマの赤道(例えば、図7A~図7Eの極から最も遠い領域)および/またはその付近における切削面を指し、「移行歯」という用語は、極歯と赤道歯との間の切削面を指す。
図7A~図7Eに示される例示的なリーミングプロセスでは、球状リーマは、寛骨臼の凹面への導入によって開始する(図7C)。切削のこの開始は、赤道歯のみに関与することに留意されたい。これらの赤道歯は、どちらかというと側面切削機能を実行しており、したがって、この意図される機能に基づいて特定の歯の角度を有することができる。リーマが寛骨臼内にさらに導入されると、追加の歯(すなわち、移行歯)が骨と係合するようになる。例えば、図7Dでは、リーマはおよそ50%導入され、歯は側面切削から端部切削に移行している。移行歯は、側面切削と端部切削との組み合わせを実行し、この目的のために最適化され得る。リーマが調製部位に完全に挿入されると(図7E)、リーマの極にある歯(すなわち、極歯)は、主に端部切削の役割を果たす。
したがって、歯は、リーマの表面上のそれらの場所に応じて異なる切削要求を有することができ、相応に構成されることが可能である。図8A~図8Dは、歯の骨の必要とされる切削機能に従って切削角が変化することができる方法を示す。以下の表は、図8A~図8Dに反映されるような歯のタイプおよびそれらの構成を示す。
特定の実施形態では、3つのゾーンの各々にある歯は、一般に同じ特性を有することができるが、2つの隣接するゾーンにある歯は、異なる特性を有することができる。例えば、各ゾーンにある歯は同じ切削角を有することができるが、2つの隣接するゾーンにある歯は異なる切削角を有することができる。例示的な一実施形態では、赤道ゾーンにある歯は同じ第1の切削角(例えば、25度)を有することができ、移行ゾーンにある歯は同じ第2の切削角(例えば、45度)を有することができ、極ゾーンにある歯は同じ第3の切削角(例えば、65度)を有することができる。同様に、3つのゾーンの各々にある歯は、一般に、同じ歯先半径、漏斗角、または歯の高さを有することができるが、2つの隣接するゾーンにある歯は、異なる歯先半径、漏斗角、または歯の高さを有することができる。
代替的な実施形態では、3つのゾーンの各々にある歯は、特性(切削角、歯先半径、漏斗角、歯の高さなど)が異なり得る。例えば、切削面は、あるゾーンから別のゾーンに徐々に移行することができる。したがって、極歯は、上述の配向および特性を有する極歯から上述の配向および特性を有する移行歯に徐々に移行することができる。このようにして、例えば、いくつかの歯は極歯の配向および特性(例えば、65度の切削角)を有することができ、いくつかの歯は移行歯の配向および特性(例えば、45度の切削角)を有することができ、極歯と移行歯との間のいくつかの歯はその間のどこかの特性(例えば、55度の切削角)を有することができる。一例では、極ゾーン内の切削角は、極領域における約70度から極-移行ゾーン境界における約60度まで徐々に減少してもよく、移行ゾーン内の切削角は、極-移行ゾーン境界における約50度から移行-赤道ゾーン境界における約40度まで徐々に減少してもよく、赤道ゾーン内の切削角は、移行-赤道ゾーン境界における約30度から赤道領域における約20度まで徐々に減少することができる。
適切な骨片出口経路もまた、外科的調製の改善に寄与することができる。骨片がカッタから離れる方に移動するための妨害されない経路により、器具がより速く低温での骨切削を行うことを可能にする。図3A~図3Cに示されるように、カッタを駆動するための追加のトルク要件を回避するために、骨片がリーマの面から十分に流れることを許容する「漏斗」を提供するために、隣接する切削面に開口部を設けることができる。このような開口部がないと、切削工具を駆動するためにより増大したトルクが必要とされ、このような増大したトルクは、通常、オペレータがカッタを前進させる際の抵抗を感知して増大した加重を印加するので、増大した軸圧力を伴う。この組み合わせは、骨壊死を引き起こす可能性のある温度を生成することができる摩擦を通じて高熱を生成する。
切削工具の製造
いくつかの実施形態では、切削工具は、0.005インチ~0.020インチ(0.127mm~0.51mm)の、より薄い板金から球体および歯を形成することによって製造することができ、これは、製造の効率(成形工具のより長い工具寿命)および特定の先鋭化操作なしに鋭利な歯先を作成する能力を向上させることができる。加えて、より薄い材料は、より肉厚で重い質量のリーマ上で骨を切削する摩擦から生じる熱をより良好に放散させる。より薄い材料はまた、コリオリ力の低下を通じて、表面においてより少ない摩擦、したがってより低い温度(摩擦熱)を生じる(図9)。図9を参照すると、コリオリ力は、式
によって与えられ、ここでmはリーマの質量であり、Ωは角速度ベクトルであり、vは回転システムの速度である。
いくつかの実施形態では、切削工具は、0.005インチ~0.020インチ(0.127mm~0.51mm)の、より薄い板金から球体および歯を形成することによって製造することができ、これは、製造の効率(成形工具のより長い工具寿命)および特定の先鋭化操作なしに鋭利な歯先を作成する能力を向上させることができる。加えて、より薄い材料は、より肉厚で重い質量のリーマ上で骨を切削する摩擦から生じる熱をより良好に放散させる。より薄い材料はまた、コリオリ力の低下を通じて、表面においてより少ない摩擦、したがってより低い温度(摩擦熱)を生じる(図9)。図9を参照すると、コリオリ力は、式
図10Aおよび図10Bは、異なる厚さを有する切削工具によって作成された骨片に関連付けられた摩擦力の比較を示す。図10Bに示されるように、より肉厚のカッタ(例えば、0.022インチ(0.56mm)を超える壁厚を有するカッタ)では、骨片粒子は、カッタの切削面に接触してより長距離を移動しなければならない。その結果、0.005~0.020インチ(0.127mm~0.51mm)の壁厚を有するカッタを作成することによって、より低い温度を達成することができる。図10Aおよび図10Bに示されるように、0.56mm~1mmの壁厚を有するカッタは、0.127mm~0.51mmの壁厚を有するカッタの粒子移動距離の4倍の粒子移動距離をもたらすことができる。以下の製造方法は、このような低減された壁厚を有する切削工具を作成するために使用することができる。
本明細書に記載される製造技術を使用して、単一の形成ステップにおいて任意の数(例えば、1~20以上)の歯を作成することができる。対称的に、従来のシステムは、個々の歯ごとに複数の形成ステップを必要とする。球状リーマを製造するために必要とされる動作数が大きく低減されるので、コストも同様に削減され、これにより、大幅な金銭的損失なしにその機能寿命の終わりに臨床サービスから取り外すことができる、低コストでありながら同等に効果的な切削工具を提供する。
パネルの支持構造は様々な方法で形成され得ることを理解すべきである。例えば、図11A~図11Cは、パネルがプラスチック成形部品によって固定される代替のアプローチを示す。図11Aは打ち抜き切削パネルを示す。図11Bは、図11Aの打ち抜き金属パネルの周りに射出成形され得る代表的なプラスチックフレームを示す。図11Cは、フレームを通して構造的に健全であり、0.004インチ(0.1mm)でカッタの真球度および公差を維持する、このプロセスによって形成された完成リーマを示す。
いくつかの実施形態では、パネルは射出成形金型内に直接配置され、医療グレードプラスチック(例えば、PEI(ポリエーテルイミド、ULTEM(登録商標))、PEEK(ポリエーテルエーテルケトン)、PAI(ポリアミドイミド、TORLON(登録商標))がパネルの周囲に注入され、パネルを囲んで固定するフレームを作成することができる。
切削工具は、様々なサイズおよびタイプの切削工具の識別を容易にするために、色分けされ得る。切削工具フレームが射出成形によって形成されるとき、このような色分けは、射出成形プラスチック部品の色を変更することによって達成することができる。
開示された実施形態の実験室試験は、既存の技術の球状リーマとの比較を提供した。標準的な調製物を調製する速度、その調製中に発生する温度、および刃先損傷が50℃(122°F)を超える骨への温度曝露を生じる前にいくつの調製物を完成させることができるかを監視するために、ウシ骨標本を使用した。図13は、この試験の結果を要約し、より多くの使用のためにより低温で骨を切削する能力などの改善のいくつかを示す。
すべての切削工具は、最終的に刃先が摩耗し、先鋭化または廃棄される必要がある非効率的なカッタをもたらす。これは、これらのカッタが骨を加工する医療分野を含むすべての産業に当てはまる。この分野では、カッタが鈍くなっても使い続けた結果、骨壊死をもたらす可能性がある。そしてこれは、インプラントを安定化するために人工装具が生きた健康な骨によって支持されなければならないため、外科的処置の成功を危うくする可能性がある。過度な熱は骨を死滅させ、骨の再吸収および骨とインプラントとの間の不十分な締まり嵌めをもたらす。歯の刃先の丸みおよびこれらの刃先への損傷は、牛骨においてこれらのリーマを4~6回使用した後に実証することができる。骨を死滅させる温度閾値に違反しない最悪の場合の条件下での最大使用回数を定義するために、実験室試験を通じてすべてのカッタが認定されるべきなのは、このためである。この試験結果はその後、カッタが使用からいつ取り外されるべきかを識別する方法として使用することができる。
図13は、切削工具の有効機能寿命を判定するための実験室試験設定における例示的な試験手順の結果を示す。これらの試験では、それらの有効機能寿命が終わる前に寛骨臼リーマが経験し得る使用回数を判定するために骨(すなわち、ウシ皮質骨)を切削するために、寛骨臼リーマを使用した。一例では、およそ6回のリーマの使用で、過度な熱(例えば、122°F(50℃)以上の温度)を精製することなく完全な調製物を作成すると判定された。
図13~図14はまた、(1)骨調製の数(すなわち、切削工具の使用回数)および骨調製領域の温度をグラフ化する、ウシ骨を切削するための50mm寛骨臼リーマの機能評価を示すチャート(図13)、ならびに(2)骨調製の数(すなわち、切削工具の使用回数)および骨調製を達成するために必要な時間をグラフ化する、ウシ骨を切削するための50mm寛骨臼リーマの機能評価を示すチャート(図14)を含む、ウシ骨における寛骨臼リーマ評価の結果を示す。図13に示されるように、6回使用後にカッタを使用し続けると、一貫して調製時間が長くなり、発熱が増加した。歯の刃先の鋭さは、カッタを前進させるのに必要な荷重、したがって結果的に生じる摩擦/熱に正比例する。刃先が丸まっている(または鈍い)ので、骨の表面を貫通するのにあまり効果的ではなくなり、刃先を前進させようとするのに追加の荷重を必要とする。このカッタ摩耗は一般に、すべての切削工具で一貫している。
図12は、半球状リーマとして構成された別の例示的な切削工具を示す。切削工具およびその製造方法は、(特定の実施形態において)以下の改善点の少なくともいくつかを含む、いくつかの改善を提供することができる。
1.より速く冷たい切削を生み出す、骨の複数の加工受容に対処するための複数の歯の設計および歯の配向。
2.側面切削、端部切削、および両方の組み合わせに対処する、歯の設計形状。
3.鋭さおよび熱の低減を改善することができる球状リーマを形成するためのより薄い材料。
4.製造工具の寿命を向上させる歯および構成部品のより効率的な形成も提供する、より薄い材料。
5.より少ない製造ステップで複数の歯の設計および複数の歯を製造する能力。
6.特定の形状および配向の歯で予め打ち抜かれた、複数のパネルを使用して球状リーマを組み立てる方法。
特定の実施形態では、本明細書に記載されるより効率的な医療用リーマを製造するためのアプローチは、様々な解剖学的構造および/または病理を有する患者のための適切な骨調製を保証するのに役立つことができる。加えて、本明細書に記載される切削工具は、改善された鋭さ、リーミング中の熱の低減、ならびに歯の形状および配向に基づくより速い調製を提供することができる。これらの改善はまた、リーマが鈍くなったときにより経済的に廃棄することを可能にする、より安価な製造プロセスを通じても可能である。
切削工具の機能寿命
本明細書に記載される切削工具の有効機能寿命を理解することも望ましい。任意の切削工具と同様に、カッタがどれほど効率的に設計されていても、複数回の使用後に鈍くなり、その有効寿命は終了する。現在、医療用球状リーマは、カッタがそのライフサイクルのどこにあるかの状態をまったく監視することなく、複数回使用されている。病院は、新しい球状リーマを受け取り、洗浄、滅菌、使用、洗浄、滅菌、および再使用を含む器具の処理手順に従う。しかしながら、このサイクルは、リーマがうまく切削しないことに外科医が気づく前に、非常に多くの外科的処置で継続することができる。
本明細書に記載される切削工具の有効機能寿命を理解することも望ましい。任意の切削工具と同様に、カッタがどれほど効率的に設計されていても、複数回の使用後に鈍くなり、その有効寿命は終了する。現在、医療用球状リーマは、カッタがそのライフサイクルのどこにあるかの状態をまったく監視することなく、複数回使用されている。病院は、新しい球状リーマを受け取り、洗浄、滅菌、使用、洗浄、滅菌、および再使用を含む器具の処理手順に従う。しかしながら、このサイクルは、リーマがうまく切削しないことに外科医が気づく前に、非常に多くの外科的処置で継続することができる。
切削歯は、数回の使用でも鈍くなり、鈍い切削歯は、骨壊死を引き起こすのに十分であり得る熱を発生させる。したがって、歯の設計を改善することに加えて、鈍いカッタからの骨壊死に関する問題を回避するために、カッタが使用からいつ取り外されるべきかを示す能力を提供することも有用であり得る。従来のアプローチでは、器具は、リーマの平均余命の知識なしに、しばしば器具の機能寿命を超えて、何回も患者に対して病院で使用される。単回使用後に器具を廃棄することへのためらいの一部は、これらの器具を製造するコストである。これらの器具が単回使用よりも長い機能寿命を有することも、整形外科医を通じて医療業界によって認識されている。したがって、本明細書に記載される実施形態によって認識されるものなど、製造コストにおける著しい改善は、投資対効果を得るために必要な使用回数を低減するのに役立つことができる。
本明細書に記載される方法は、球状/半球状リーマなど、よりコスト効率の高い切削工具を作成することができる。加えて、本明細書に記載される方法は、切削工具の有効機能寿命を定義し、任意の処置(例えば、全股関節処置)に使用される切削工具がその意図される目的に有効であることを保証するために切削工具をいつ廃棄するかを知る方法を提供するための手段を提供することができる。
本明細書に記載される実施形態の少なくともいくつかにおいて、上述のように、医療用リーマは、骨を切削するためのより効率的な工具の製造を可能にする、以下の設計パラメータのうちの少なくともいくつかを含むことができる。
1.リーマに印加される力を最適化する。
2.薄く鋭利な歯先。
3.リーミングサイクルのより速い完了を提供する特定の歯の設計および歯の配向。
4.カッタ表面における破片の流れからの摩擦を最小化するための適切な骨片出口経路。
5.より薄い材料および改良された歯の形状を使用して、切断からの摩擦を最小化する。
6.リーマをいつ廃棄すべきかを知るために、実験室試験を通じて刃先の機能寿命を定義する。
7.改善された効率的な製造プロセスを提供する。
調製の速度の改善、骨への切断曝露温度の低下、およびリーマの機能寿命の延長を確認するための実験室試験。
半球状切削工具の追加の実施形態
図15A~図15Eは、球状または半球状リーマ100として構成された切削工具の別の実施形態を示す。半球状リーマ100は、フレームに結合された複数のパネル(例えば、打ち抜きパネル)を備えることができる。図示される実施形態では、リーマ100は、ベース部分、第1の末端部分、または赤道部分102、および半球体の上部に位置する上端部分、第2の末端部分、または極端部分104を備えることができる。図示される実施形態では、リーマ100は、リーマの周りで周方向に配列された、本明細書ではサイドパネル部材またはサイドパネル106と呼ばれる、複数の湾曲した第1のパネル部材を備えることができる。リーマ100は、リーマの上部または極に位置する、本明細書ではドームパネル108と呼ばれる、少なくとも1つの第2のパネル部材をさらに含むことができる。パネル106および108はフレーム110に固定することができ、これは特定の実施形態において、射出成形ポリマーフレームであり得る。図示される構成では、半球状リーマ100は、周方向に90°離間した4つのサイドパネル106を含むが、リーマは、任意の角度間隔で任意の数のサイドパネル106を含むことができる。半球状リーマ100は、その中心軸または回転軸121の周りで駆動することができる。
図15A~図15Eは、球状または半球状リーマ100として構成された切削工具の別の実施形態を示す。半球状リーマ100は、フレームに結合された複数のパネル(例えば、打ち抜きパネル)を備えることができる。図示される実施形態では、リーマ100は、ベース部分、第1の末端部分、または赤道部分102、および半球体の上部に位置する上端部分、第2の末端部分、または極端部分104を備えることができる。図示される実施形態では、リーマ100は、リーマの周りで周方向に配列された、本明細書ではサイドパネル部材またはサイドパネル106と呼ばれる、複数の湾曲した第1のパネル部材を備えることができる。リーマ100は、リーマの上部または極に位置する、本明細書ではドームパネル108と呼ばれる、少なくとも1つの第2のパネル部材をさらに含むことができる。パネル106および108はフレーム110に固定することができ、これは特定の実施形態において、射出成形ポリマーフレームであり得る。図示される構成では、半球状リーマ100は、周方向に90°離間した4つのサイドパネル106を含むが、リーマは、任意の角度間隔で任意の数のサイドパネル106を含むことができる。半球状リーマ100は、その中心軸または回転軸121の周りで駆動することができる。
特定の実施形態では、パネル部材106および/または108は、特定の形状に打ち抜きおよび/またはレーザ切断された金属パネルであり得る。特定の実施形態では、パネルは、平坦なシートストックから打ち抜きまたは切断されることが可能であり、例えば、凹凸/湾曲形状などに形成される、刃先または切削歯を形成するために、1つ以上の追加の処理または形成ステップを受けることができる。特定の実施形態では、パネル部材106/108は、ステンレス鋼、炭素鋼、チタンまたはチタン合金、炭化タングステン、ニッケル-チタン合金などの様々な高強度の生体適合性金属のいずれかを含むことができる。
図16A~図16Eは、サイドパネル部材106を形成するためにさらに処理され得るサイドパネル部材ブランク112の代表的な実施形態を示す。図16Aは、リーマ100の外部にあるように構成されたブランク112の第1のまたは外表面123を示し、図16Bは、リーマの内部にあるように構成されたブランク112の第2のまたは内表面125を示す。ブランク112は、例えば、平坦なシートストックから打ち抜きまたはレーザ切断することができる。ブランク112は、直線縁部分を有する第1または近位末端部分116と、湾曲縁部分を有する第2または遠位末端部分118とを有する主要本体部分114を備えることができる。側縁部分120および122は、第1の末端部分116と第2の末端部分118との間に延在することができ、ブランクの長手方向軸124に向かって全体的に内向きに湾曲することができる。
図16Aを参照すると、ブランク112は、縁部分の一部または全部から延在する複数の係合部材126を備えることができる。図示される実施形態では、ブランク112は、他の組み合わせも可能であるが、縁部分120、122、および118から延在する係合部材126を含むことができる。例えば、他の実施形態では、ブランク112は、第1の縁部分116、または縁部分120および/または122、または第1および第2の末端部分116、118の組み合わせ、および側縁部分120、122の一方または両方を含む、各縁部分から延在する係合部材126を含むことができる。図示される実施形態では、係合部材126は、ブランクの主要本体114に結合された第1の部材128と、係合部材126の端部のクロス部材130として構成され、係合部材の自由端を形成する第2の部材とを有するT字形部材である。図示される実施形態では、ブランク112は7つの係合部材126を含むが、ブランクは、任意の形状、間隔、および/またはサイズを有する任意の数の係合部材を含むことができる。特定の実施形態では、係合部材は、フレーム110の材料が開口部を通って流れてパネル106をフレームに連結することを可能にするために、開口部(例えば、部材128内)を画定することができる。さらに別の実施形態では、係合部材126は、L字形(例えば、クロス部材130が第1の部材128の片側に延在する)であってもよく、図16Aの紙面に向かっておよび/または紙面から出て延在する第2のクロス部材など、異なる平面内に延在する2つ以上のクロス部材を含むことができる。
ブランク112は、1つ以上の列に配置された複数の切削歯132を備えることができる。図示される実施形態では、ブランク112は、切削歯132の3つの列134A、134B、および134Cを含む。列の各々は3つの切削歯132を含むが、他の実施形態では、ブランクは、より多くのまたはより少ない列および/または歯を含むことができる。図示される実施形態では、切削歯の中央列134Bは軸124と位置合わせされ、その一方で列134Aおよび134Cの歯の1つ以上は、軸124に対して内向きに傾斜することができるが、列134Aおよび134Cはまた、軸124と位置合わせされることも可能である。例えば、例示として列134Aを参照すると、列の一番下の切削歯132Aは、軸124と位置合わせされる化または実質的に位置合わせされることが可能であり、その一方で第2の切削歯132Bは、軸124と平行な線に対して角度θ1だけ軸124に向かって傾斜または角度付けられることが可能であり、一番上の歯132Cは、いくつかの実施形態において角度θ1よりも大きい角度θ2だけ軸124に向かって傾斜することができる。特定の実施形態では、角度θ1および/または角度θ2は、1°から45°、2°から30°、3°から30°、1°から10°、1°から20°、3°から10°、3°から20°などであり得る。
図16Cを参照すると、切削歯132は、パネル内に画定され、長手方向軸124(図16A)に沿って全体的には移行された第1の/主要な/長い軸方向寸法L1と、紙面の平面内で軸124に垂直な軸に沿って全体的に延在する第2の/小さい/短い軸方向寸法L2とを有する開口部/スロットを備えることができる。特定の実施形態では、ブランク112が湾曲/凹凸形状に形成されてカッタに取り付けられてしまうと、長軸方向寸法L1は、カッタの半球面に沿って(例えば、赤道部分102と極端部分104との間の経度線に沿って)長手方向に延在することができる。図16Cに示される代表的な切削歯132Dを参照すると、図示される実施形態では、歯の切削面/縁138は、切削歯の左側面に位置しており、回転方向または切削方向は、矢印140によって示されるように右側である。
図示される実施形態では、それぞれの列の切削歯の主軸は、1本の歯によって掃引される円弧が隣接する列の1つ以上の他の歯と重なるように構成され得る。例えば、図16Aに戻ると、軸124に沿った切削歯132Aの長手方向位置は、列134Bの切削歯132Dの長手方向位置と少なくとも部分的に重なり、これは同様に、列134Cの切削歯132Eと少なくとも部分的に重なる。したがって、(例えば、回転方向に)隣接または連続する列の切削歯の刃先は、リーマの表面に沿って互いに長手方向にオフセットされる。切削歯132Aおよび132Eもまた、周方向に重なる。このようにして、リーマの様々な切削歯は、リーマの表面積と同一の広がりを有する領域を掃引する(例えば、入射骨が切削歯によって切削されないリーマの表面上の場所は、あったとしてもわずかである)。特定の実施形態では、切削歯構成は、打ち抜きによる製造に適応することができ、切削中にリーマの本体に骨破片が流入することを可能にする開口部を有利に作成することができる。例えば、特定の実施形態では、切削歯の開口部は、第1のステップで打ち抜きまたはパンチングすることができ、刃先を形成するように意図される縁部(例えば、図16Cの縁部分138)は、パネルを通って打ち抜きまたは延在しない第2の打ち抜きステップで反転または持ち上げることができる。特定の実施形態では、刃先はまた、持ち上げステップ中に同時に押圧/圧縮することもできる。これにより、材料を打ち抜き/圧縮/押出することができ、これによって鋭利な刃先を形成するためにその厚さを低減することができる。例えば、代表的な実施形態では、縁部形成打ち抜きステップの前の材料の厚さは0.012インチ(0.30mm)であり得、打ち抜き後に得られる縁部は0.003インチ(0.076mm)の厚さを有することができ、薄く鋭利な刃先を生み出す。
図示される実施形態では、ブランク112はまた、主要本体内に画定された、1つまたは複数の丸い開口部142(図16A)を含むことができる。特定の実施形態では、開口部142は、以下に記載されるようにフレームを形成するときに射出成形金型内のパネルの正確な位置決めを容易にするために、基準穴/開口部として機能することができる。
図16Dは、代表的な切削歯132Aの内表面の拡大図である。領域133は、上述の第2の打ち抜きステップ中に持ち上げることができる。パネルの部分を示す。
図16Eは、図16Bの線16E-16Eに沿った拡大断面図である。切削歯132Dは、縁部分138で合流または一致することができる外側表面162および傾斜した内側表面164を備えることができる。特定の実施形態では、縁部分138は、図22Bを参照して以下でより詳細に説明されるように、歯の刃先を形成することができる。特定の実施形態では、内側表面164は、角度θ3(例えば、パネルの表面に対して測定される)を画定することができる。特定の実施形態では、角度θ3は、60°~120°、80°~100°、または特定の実施形態では90°であり得る。
図17~図19は、湾曲サイドパネル106に形成された後のブランク112を示す。特定の実施形態では、主要本体114は湾曲形状に形成/屈曲/押圧することができ、係合部材126は、径方向内向きに(例えば、半球状リーマの本体の内側に向かっておよび/または半球状リーマの中心軸121に向かって)延在するように、屈曲または湾曲することができる。特定の実施形態では、係合部材126は、打ち抜きによって形成することができ、別個の打ち抜きステップにおいて、または上記の打ち抜きステップの1つ(例えば、切削歯の形成)と共に、リーマ本体の内側に向かって屈曲することができる。
図20Aおよび図20Bは、一実施形態による、ドームパネル部材ブランク144の代表的な例を示す。図20Aはブランクの外表面145を示し、図20Bはブランクの内表面または内側表面147を示す。ドームパネルブランク144は、主要本体部分146と、その周囲の周りの複数の延伸部分、頂点、またはローブ148とを備えることができる。例えば、図示される実施形態では、ブランク144は4つのローブ148を含み、各ローブは、主要本体部分146の略長方形または正方形の外形のコーナーを画定する。湾曲した縁部分150は、ローブ148間に延在することができる。湾曲した縁部分150は、ローブ148間にブランク144の周囲を少なくとも部分的に画定する、凹状または内向きに窪んだ/湾曲した縁部152を備えることができる。
ブランク144は、ブランクの縁部分から外向きに延在する複数の係合部材154を備えることができる。例えば、図示される実施形態では、各湾曲した縁部分150は2つの係合部材154を含み、各ローブ148は、ローブ148と軸方向に位置合わせされた係合部材を含むが、ブランクは、任意の配置で配置されたより多くのまたはより少ない係合部材を含んでもよい。図示される実施形態では、係合部材154は、図16Aの係合部材126と同様のT字形部材として構成されるが、異なる構成を有してもよい。
ブランク144は、複数の切削歯156をさらに備えることができる。図示される実施形態では、ブランク144は、各ローブ148と軸方向に位置合わせされた切削歯156(例えば、切削歯構造の角度がローブ148を二分する長手方向軸と位置合わせされる)を備えることができる。ブランク144はまた、パネル部材内に画定された1つまたは複数の円形開口部158を含むことができ、これは上述のように基準開口部として構成され得る。
図21A~図21Cは、ドームパネル108に形成された後のブランク144を示す。主要本体部分146は、半球状リーマ100の曲率に従って湾曲または凹状であり得る。係合部材154は、パネルの凹面側の外表面145の頂点160(図21C)から概ね離れる方向にある角度で主要本体部分146から延在するように、屈曲/折り畳み/湾曲され得る。図21Cを参照すると、特定の実施形態では、軸方向に位置合わせされたローブ148(例えば、互いに主要本体部分の反対側にあるローブ)の係合部材154は、角度αを画定することができる。特定の実施形態では、角度αは、1°~30°、1°~20°、または5°~15°であり得る。特定の実施形態では、角度αは10°であり得る。特定の実施形態では、ドームパネル108の係合部材154は、組み立てられたリーマにおいて、少なくともサイドパネル106の湾曲した遠位末端部分118がドームパネルの対応する湾曲した縁部152によって受容される場所で(図15B)、ドームパネル108の係合部材154が湾曲サイドパネル106の係合部材126と交互に配置されるように、配置され得る。
特定の実施形態では、ドームパネル108は、図21Cに示され、図21Bの破線159および161の交点によって示される、中心軸または長手方向軸157を備えることができる。特定の実施形態では、軸157は、組み立て後にリーマの軸121と位置合わせされ得る。図示される実施形態では、ドームパネル108は、長手方向軸157上に位置する、これと一致する、またはこれと交差する刃先163を有する第1のまたは最も内側の切削歯156Aを備えることができる(例えば、図21Bでは、長手方向軸157は、刃先163に接する紙面の平面内に延在する)。図示される実施形態では、長手方向軸157は、刃先163を第1の部分165および第2の部分167に分割することができる。第1の部分165は、刃先163の中心がドームパネルの縁部に向かって長手方向軸157から外向きにオフセットされるように、第2の部分167よりも大きくてもよい。刃先163は長手方向軸157を横切って延在するので、刃先は、リーマが回転すると、長手方向軸157の周りおよび/またはこれを横切って掃引する。加えて、切削歯156Bおよび156Cによって掃引された経路/円弧は、切削歯156Aによって掃引された経路/円弧と少なくとも部分的に重なることができる。このようにして、ドームパネル108の歯は、互い違いであり、重なり合い、および/またはリーマの北極に骨の正のバリが形成するのを回避するように構成されることが可能である。そして切削歯156Bおよび156Cの経路は、切削歯156D、156E、および156Fなど、経路と重なることができ、最も外側の切削歯まで同様である。
図22Aおよび図22Bは、刃先138の形成後の切削歯156(または132)の代表的な実施形態を示す。図16Eを参照して上述されたように、切削歯は、刃先138で合流する第1のまたは外表面162および第2のまたは内表面164を備えることができる。表面162および表面164は、角度ω1を画定することができる。特定の実施形態では、角度ω1は、30°~70°、40°~60°、または45°であり得る。外表面162はまた、表面162および164の頂点で刃先138に接する軸166と共に角度ω2も画定することができる。特定の実施形態では、角度ω2は、10°~60°、15°~45°、20°~30°、または25°であり得る。切削面138は、刃の高さHも有することができ、これは0.5mmなど0.25mm~1mm、または本明細書に記載される刃の高さのいずれかであり得る。
図23は、フレーム110の代表的な実施形態を示す。特定の実施形態では、フレーム110は、第1/下側/ベース部材または部分168、および第2/上側/上部部材または部分170を備えることができる。第2のフレーム部材170は、第1の部材168と係合するように構成された、複数の角度的に離間した湾曲延伸部材172を備えることができる。
例えば、図24Aおよび図24Bは、第1の部材168の上面図および底面図をそれぞれ示す。図24Aを参照すると、第1の部材168は、以下でリング部材174と呼ばれる外側環状体、部分、および/またはリング部分を備えることができる。第1の部材168は、リング部材174の内径を横切って延在し、リング部材の中心でつながる4つのクロス部材175、176、177、および178をさらに備えることができる。リング部材174および/またはクロス部材176~178のいずれかまたはすべては、丸いかまたは湾曲した断面(例えば、図25に示されるような)を有することができる。
第1の部材168の上側/遠位側面または表面は、部材174の周りで周方向に配置された、全体として180で示される複数の結合部分(図24A)を備えることができる。図24Aに最もわかりやすく示されるように、図示される実施形態では、結合部分180は周方向に湾曲することができるが、結合部分はまた直線状であってもよい。図25を参照すると、結合部分180の各々は、リング部材174の中心軸に向かって内向きに(例えば、リーマが使用のために配向されたときは近位方向に)オフセットされた窪み部分または表面182を備えることができる。結合部分180は、表面182から外向きに延在する第1の延伸部分または突起184と、第1の突起184から外向きに延在する第2の延伸部分または突起186とをさらに備えることができる。図示される実施形態では、第1の突起184の断面形状は、略長方形であってもよく、テーパ状または面取り状縁部を含むことができる。第2の突起186の断面形状は三角形であってもよいが、第2の部分はまた長方形、円形などであってもよい。特定の実施形態では、第1の突起184および/または第2の突起186の一方または両方は、湾曲していてもよく(図24A)、半球状リーマの赤道部分102の半径に比例する半径を有することができる。特定の実施形態では、第1の突起184および/または第2の突起186の一方または両方は、円の弧に沿って湾曲することができる。再び図25を参照すると、特定の実施形態では、三角形の突起186の表面は、例えば20°~70°、30°~60°、40°~50°、または48°の角度βを画定することができる。
図示される実施形態では、第1の部材168は、4つの結合部分180と対応する突起184および186とを備えるが、任意の数の結合部分および/または突起を含むことができる。他の実施形態では、結合部分180のうちの1つ以上は突起を備えることができるが、結合部分の内の1つ以上は、開口部、窪み、または他の結合構造を含む。
図26~図28は、第2のフレーム部材170をより詳細に示す。第2のフレーム部材170は、全体として188で示される第1の末端部分と、全体として190で示される第2の末端部分とを備えることができる。第2の末端部分190は、環状部分またはカラー部分192を備えることができる。延伸部材172は、カラー部分192から延在することができ、第2の末端部分190の中心軸194(図23)に体して外向きに湾曲することができる。延伸部材172は、第2の末端部分190に向かって収束するように、長手方向に湾曲することができる。延伸部材172はまた、半球状リーマの外表面を形成するためにパネル部材および延伸部材が協働するように、組み立てられたリーマの半球形状に従って、軸194に対して周方向に湾曲または丸みを帯びることもできる。図26を参照すると、第1の末端部分188は、部材172の自由端部分196によって少なくとも部分的に画定されることができ、環状部分192の直径よりも大きい直径を有することができる。
再び図26を参照すると、延伸部材172の自由端部分196は、全体的に周方向に延在し、第1のフレーム部材168の結合部分180(例えば、突起184および/または186)を受容するように構成された、湾曲した開口部/窪み/チャネル198を備えることができる。他の実施形態では、第1のフレーム部材168は、開口部198と同様の開口部を備えることができ、第2のフレーム部材170は、1つ以上の延伸部または突起を含む結合部分を備えることができる。
図27を参照すると、カラー部分192は、全体的に四辺形、長方形、または正方形の周囲または外形を有することができる。カラー部分192は、カラー部分の各コーナーにアールの付いたまたは湾曲した窪み部分103を備えることができる。直線状の縁部分105は、窪み部分103の間に延在することができる。特定の実施形態では、第2のフレーム部材170は、球状リーマの構造支持を提供することができる。第2のフレーム部材170は、様々なパネルのT字形係合部材154を封入するのに十分な厚さを有することができる。例えば、延伸部材172は、パネル部材の係合部材154を延伸部材に埋め込むことができるように径方向に十分に厚くすることができる。延伸部材172はまた、フレーム部材170上への第1のフレーム部材/バックプレート168の組み立てを可能にし、第1のフレーム部材168に結合されたドライバ/動力工具でリーマが駆動される際の変形に耐えるのに十分な強度および厚さであり得る。
図28は、図27の線28-28に沿った第2のフレーム部材170の断面図である。図示される実施形態では、第2のフレーム部材170は4つの延伸部材172を備えるが、他の実施形態では、フレーム部材は、3つの延伸部材(図32)、5つの延伸部材、6つの延伸部材など、より多くのまたはより少ない延伸部材を含むことができる。
代表的な例では、金属シートストックから様々なパネル106および108が打ち抜き、切削(例えば、レーザ切断)、フライス加工、パンチング、エッチング(例えば、リソグラフィプロセスの一部として)などされることが可能であり、様々な切削歯、開口部、および/または係合部材が本明細書に記載される方法に従って形成され得る。次いで、様々なパネル106および/または108が、適切な曲率に形成され得る。特定の実施形態では、平面パネルは、パネルを徐々に指定されたパネル輪郭に屈曲させる一連のダイを通じて湾曲され得る。特定の実施形態では、このような屈曲は、パネル材料にクラックをもたらす可能性のある、形状の急激な変化を回避するために、一連のステップで行うことができる。特定の実施形態では、パネルが指定された輪郭/半径に形成された後、T字形係合部材126/154は、例えば打ち抜き動作において、内向きに屈曲され得る。
パネル106および108はその後、型/金型/治具内に配置することができ、フレーム部材110の一部または全部は、パネルの外表面の少なくとも一部が露出され、少なくとも係合部材126/154がフレーム部材110に埋め込まれるように、パネルの周りに射出成形され得る。例えば、特定の実施形態では、フレーム部材168および/または170の一方または両方が、パネル106、108の周りに射出成形され得る。特定の実施形態では、フレーム部材170は、パネル部材の周りに射出成形することができ、フレーム部材168は、別々に形成してフレーム部材170に、および/またはサイドパネル106の下縁部に(例えば、熱接着、超音波溶接などの音波溶接、接着剤、締結具、または任意の他の締結または固定手段によって)取り付けることができる。特定の例では、接着剤は、第2のフレーム部材170の形成後に、第1のフレーム部材168の結合部分180および/または開口部198に塗布され得る。特定の実施形態では、第1のフレーム部材168のオス結合部分180は、第2のフレーム部材170の延伸部材172のメス開口部198と嵌合/受容することができ、フレーム部材168および170は、接合部で互いに超音波溶接することができる。特定の実施形態では、フレーム部材168および178は、両方とも(例えば、同じ成形動作において)パネルの周りに射出成形され得る。特定の実施形態では、フレームは、第1のフレーム部分および第2のフレーム部分が一体に形成された単一本体であり得る。
代表的な実施形態では、フレーム部材170は、図29に示される代表的な金型200などの射出成形金型内で形成され得る。金型200は、互いに結合されるとフレーム部材170を製造するように成形された空洞を画定することができる、2つの別個の部分または半体202および204を備えることができる。部分202は、パネル106、108の切削歯を収容するように構成された複数のより小さい窪みまたは凹み208を備える、窪み206を画定することができる。部分204は、フレーム部材170の延伸部材172に対応する溝212を備える突起/延伸部分210を備えることができる。
フレーム部材170を製造するために、複数の打ち抜きパネル106および108を金型内に(例えば、金型部分202および/または204内もしくはその上に)配置することができる。部分202および204はその後、部材204の突起部分210が部材202の窪み206内に受容されるように互いに組み立て/固定することができ、材料(例えば、ポリマー材料/プラスチック材料)は、組み込まれたパネル106、108を有する第2のフレーム部材170を作成するために、空洞に注入され得る。ポリマー材料は、任意の適切な射出成形可能な医療グレードプラスチック(例えば、PEI(ポリエーテルイミド、ULTEM(登録商標))、PEEK(ポリエーテルエーテルケトン)、PAI(polyamidide、TORLON(登録商標)))を含むことができる。フレーム部材168は、射出成形によって同様に形成することができ、リーマ100を作成するために上述のように組み込まれたパネルを有するフレーム部材170に固定することができる。
半球状リーマ100は、いくつかの重要な利点を提供することができる。例えば、半球状リーマ100は、迅速かつ経済的に製造することができ、はるかに高額なリーマの切削精度および低温/低摩擦動作を提供することができる。これにより、本明細書に記載される実施形態による半球状リーマを、その有効寿命の終わりにより経済的に廃棄することができ、鈍いカッタからの熱関連の壊死のリスク、手術部位感染のリスク、ならびに複数の患者に対する繰り返し使用のためのカッタの洗浄および滅菌の費用を低減することができる。
図30および図31は、ドームパネル108が、ドームパネルの極上に延在して歯179Aおよび179Bの反対向きの刃先を分離するスロット181によって相互接続された対応する開口部を有する切削歯179Aおよび179B(図30)を有する、半球状切削工具100の別の実施形態を示す。図31を参照すると、第2のフレーム部材170は、延伸部材172の間の第2の末端部分190から遠位に延在する壁183を備えることができる。
図32は、半球状切削工具300の別の実施形態を示す。半球状切削工具300は、中央環状部分304と、中央環状部分304から径方向外向きに延在する複数(例えば、3つ)の延伸部分または部材306とを有する第1のまたは遠位フレーム部材302(例えば、射出成形フレーム部材)を備えることができる。延伸部材306は、第2のまたは近位フレーム部材308に結合され得る。2列の切削歯312を有する複数の湾曲サイドパネル310は、例えば、上述のように、第2のフレーム部材をサイドパネルおよびドームパネル314の周りに射出成形することによって、第2のフレーム部材308に結合され得る。特定の実施形態では、切削工具300のサイドパネル310およびドームパネル314は、上述の係合部材126/154と同様の係合部材を備えることができる。特定の実施形態では、第1のフレーム部材302は、超音波溶接によって、または任意の他の結合構造/方法によって、第2のフレーム部材308に結合され得る。特定の実施形態では、フレームは、フレーム部材302およびフレーム部材308が同じ成形動作で形成された単一本体であり得る。
特定の実施形態では、第1のフレーム部材302は、駆動シャフト(例えば、リーマシャフト)に結合(例えば、迅速接続結合)するための複数のオプションを提供することができる。特定の実施形態では、切削工具300の内容積は、実行される特定の手順に従って指定された体積のリーミングされた骨/骨の削り屑/切り屑を収容するように構成され得る。特定の実施形態では、第1および/または第2のフレーム部材は、切削工具の指定されたサイズを示すように色分けされ得る。
図33は、半球状切削工具300の分解図を示す。図示される実施形態では、サイドパネル310は、(例えば、切削工具の使用配向に対して)サイドパネルの上側または遠位端にそれぞれのローブ320を備えることができる。ローブ320は、サイドパネル310の主要本体から切削工具の極の方向に延在することができる。特定の実施形態では、ローブ320は、サイドパネル310の長手方向軸322の片側に全体的にオフセットされ得る。特定の実施形態では、長手方向軸322は、サイドパネルの開口部324(例えば、基準開口部)を通ることができる。ローブ320は、切削歯312(図32)を含むことができる。したがって、ローブ320と位置合わせされた切削歯312の列は、各パネル上の切削歯の他の列に対して追加の切削歯を含むことができる。
ドームパネル314はまた、ドームパネル314の丸いまたは円形の主要本体から外向きに延在する、複数の周方向に離間したローブ326も含むことができる。ローブ326のすべてまたはローブのサブセットなどの複数のローブ326は、切削歯312を備えることができる。サイドパネル310およびドームパネル314がフレーム302/308に結合されると、サイドパネル310は、サイドパネルのローブ320がドームパネル314のローブ326の間に受容されるように(例えば、サイドパネルのローブ320が周方向にドームパネルのローブ326と交互になるように)配向され得る。図33のサイドパネル310Aおよび310Bなどの2つのサイドパネルは、互いに隣接するそれらのローブ320と共に配置することができ、これら2つのローブ320は、ドームパネル314の1対のローブ326の間に受容されることが可能である。パネル310Aおよび310Bの切削歯312は、半体の周方向にも配向され得る。
フレーム302/308は、周方向に離間した、長手方向に延在するフレーム部材330によって画定される複数の開口部または窓328を備えることができる。開口部328は、それぞれのサイドパネル310によって覆うことができる。フレーム302/308はまた、組み立てられた状態でドームパネル314によって覆うことができる、極開口部332も備えることができる。
切削工具100および/または切削工具300の特徴/構成のいずれも、本明細書に記載される切削工具の実施形態いずれかと組み合わせて使用または適用することができる。特定の実施形態では、本明細書に記載される切削工具の実施形態のいずれも、駆動シャフト、ガイドなどを含む様々な他の付属品のいずれかと共に滅菌キットまたは外科用パックに梱包することができる。
本開示の原理が適用され得る多くの可能な実施形態を考慮して、図示される実施形態は単なる例であり、特許請求される主題の範囲を限定するものとして解釈されるべきではないことを認識されたい。むしろ、特許請求される主題の範囲は、少なくとも以下の特許請求の範囲およびそれらの均等物と同程度に広い。
Claims (23)
- 半球状切削工具であって、
第1の末端部分および第2の末端部分を有し、前記半球状切削工具の回転軸を画定するフレームと、
前記フレームに結合され、前記切削工具の前記回転軸の周りに配置された複数の湾曲サイドパネルであって、前記複数の湾曲サイドパネルは、複数の切削歯と、前記半球状切削工具の中空内部に向かう方向で前記湾曲サイドパネルの縁部分から前記フレーム内に向かって内向きに延在する複数の係合部材とを備える、複数の湾曲サイドパネルと、
前記切削工具が半球形状を有するように前記フレームの前記第2の末端部分に結合されたドームパネルであって、前記ドームパネルは、複数の切削歯と、前記半球状切削工具の前記中空内部に向かう方向で前記ドームパネルの縁部分から前記フレーム内に内向きに延在する複数の係合部材とを備える、ドームパネルと
を備え、
前記フレームは、前記湾曲サイドパネルおよび前記ドームパネルの前記係合部材が前記射出成形フレームに埋め込まれるように、前記湾曲サイドパネルおよび前記ドームパネルの周りに射出成形される、半球状切削工具。 - 前記湾曲サイドパネルの側縁部分および遠位縁部分は係合部材を備える、請求項1に記載の半球状切削工具。
- 前記湾曲サイドパネルの前記係合部材はT字形部材を備える、請求項1または2に記載の半球状切削工具。
- 前記フレームは、環状体を備える第1のポリマーフレーム部材と、前記第1のポリマーフレーム部材の前記環状体に結合された複数の湾曲延伸部材を備える第2のポリマーフレーム部材とを備える、請求項1から3のいずれか一項に記載の半球状切削工具。
- 前記第1または第2のポリマーフレーム部材の一方は、前記第1または第2のポリマーフレーム部材の他方に画定された開口部に受容されるように構成された複数の結合部分を備える、請求項4に記載の半球状切削工具。
- 前記湾曲サイドパネルの前記切削歯は列状に配置され、
前記切削歯の刃先は、隣接する列で互いに長手方向にオフセットされ、周方向で互いに少なくとも部分的に重なる
請求項1から5のいずれか一項に記載の半球状切削工具。 - 前記湾曲サイドパネルの前記切削歯は列状に配置され、
各湾曲サイドパネルの切削歯の中央列の前記切削歯は、前記湾曲サイドパネルの中心軸と位置合わせされ、
前記切削歯の中央列から周方向にオフセットされた切削歯の列の切削歯は、前記切削歯の中央列に向かって傾斜している
請求項1から6のいずれか一項に記載の半球状切削工具。 - 前記湾曲サイドパネルの前記切削歯は、長い寸法および短い寸法を備え、
前記切削歯の前記長い寸法は、前記切削工具の半球面上で長手方向に配向される
請求項1から7のいずれか一項に記載の半球状切削工具。 - 前記半球状切削工具の前記回転軸は、前記ドームパネルの前記複数の切削歯の切削歯と交差する、請求項1から8のいずれか一項に記載の半球状切削工具。
- 前記ドームパネルは、凹状の縁部分によって分離された複数のローブを備え、前記ローブの各々は係合部材を備える、請求項1から9のいずれか一項に記載の半球状切削工具。
- 半球状切削工具であって、
第2のポリマーフレーム部材に結合された第1のポリマーフレーム部材を備え、半球状切削工具の回転軸を画定するポリマーフレームであって、前記第1のポリマーフレーム部材は、環状体を備え、前記フレームの第1の末端部分を画定し、前記第2のポリマーフレーム部材は、前記第1のポリマーフレーム部材の前記環状体に結合され、前記ポリマーフレームの第2の末端部分に向かって収束する複数の湾曲延伸部材を備える、ポリマーフレームと、
前記ポリマーフレームの前記第2の末端部分で前記第2のポリマーフレーム部材に結合された金属ドームパネルであって、前記金属ドームパネルは複数の切削歯を備える、金属ドームパネルと、
前記ポリマーフレームに結合され、前記半球状切削工具の前記回転軸の周りに配置された複数の湾曲金属サイドパネルと
を備える半球状切削工具。 - 前記湾曲金属サイドパネルは、前記半球状切削工具の中空内部に向かう方向で前記湾曲金属サイドパネルの縁部分から前記第2のポリマーフレーム部材内に内向きに延在する複数の係合部材を備える、請求項11に記載の半球状切削工具。
- 前記湾曲金属サイドパネルの側縁部分および遠位縁部分は係合部材を備える、請求項12に記載の半球状切削工具。
- 前記金属ドームパネルは、前記半球状切削工具の前記中空内部に向かう方向で前記金属ドームパネルの縁部分から前記第2のポリマーフレーム部材内に内向きに延在する複数の係合部材を備える、請求項12または13に記載の半球状切削工具。
- 前記湾曲金属サイドパネルの前記係合部材はT字形部材を備える、請求項12から14のいずれか一項に記載の半球状切削工具。
- 前記フレームは、前記湾曲金属サイドパネルおよび前記金属ドームパネルの前記係合部材が前記射出成形フレームに埋め込まれるように、前記湾曲金属サイドパネルおよび前記金属ドームパネルの周りに射出成形される、請求項11から15のいずれか一項に記載の半球状切削工具。
- 前記第1または第2のポリマーフレーム部材の一方は、前記第1または第2のポリマーフレーム部材の他方に画定された開口部に受容されるように構成された複数の結合部分を備える、請求項11から15のいずれか一項に記載の半球状切削工具。
- 前記湾曲金属サイドパネルの前記切削歯は、長い寸法および短い寸法を備え、
前記切削歯の前記長い寸法は、前記切削工具の半球面上で長手方向に配向される
請求項11から17のいずれか一項に記載の半球状切削工具。 - 前記半球状切削工具の前記回転軸は、前記金属ドームパネルの前記複数の切削歯の切削歯と交差する、請求項11から18のいずれか一項に記載の半球状切削工具。
- 前記金属ドームパネルは、凹状の縁部分によって分離された複数のローブを備え、前記ローブの各々は係合部材を備える、請求項11から19のいずれか一項に記載の半球状切削工具。
- 半球状切削工具であって、
第2のポリマーフレーム部材に結合された第1のポリマーフレーム部材を備え、前記半球状切削工具の回転軸を画定するフレームであって、前記第1のポリマーフレーム部材は、環状体を備え、前記フレームの第1の末端部分を画定し、前記第2のポリマーフレーム部材は、前記第1のポリマーフレーム部材の前記環状体に結合され、前記ポリマーフレームの第2の末端部分に向かって収束する複数の湾曲延伸部材を備える、フレームと、
前記フレームに結合され、前記切削工具の前記回転軸の周りに配置された複数の湾曲サイドパネルであって、前記複数の湾曲サイドパネルは、複数の切削歯と、前記半球状切削工具の中空内部に向かう方向で前記湾曲サイドパネルの縁部分から前記フレーム内に向かって内向きに延在する複数の係合部材とを備える、複数の湾曲サイドパネルと、
前記切削工具が半球形状を有するように前記フレームの前記第2の末端部分に結合されたドームパネルであって、前記ドームパネルは、複数の切削歯と、前記半球状切削工具の前記中空内部に向かう方向で前記ドームパネルの縁部分から前記フレーム内に内向きに延在する複数の係合部材とを備える、ドームパネルと
を備え、
前記第2のポリマーフレーム部材は、前記湾曲サイドパネルおよび前記ドームパネルの前記係合部材が前記第2のポリマーフレーム部材に埋め込まれるように、前記湾曲サイドパネルおよび前記ドームパネルの周りに射出成形される、半球状切削工具。 - 請求項1から21のいずれか一項に記載の半球状切削工具を製造する方法であって、
前記ドームパネルおよび前記複数のサイドパネルを金型内に配置するステップと、
前記フレームの少なくとも一部を形成するために、前記金型内にポリマー材料を注入するステップと
を含む方法。 - 請求項1から22のいずれか一項に記載の半球状切削工具を用いて骨を切削するステップを含む方法。
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