KR20210089159A - 심부 도달 적용처들을 위한 자가이식용 툴 - Google Patents

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KR20210089159A
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살라흐 후아이스
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후아이스 아이피 홀딩 엘엘씨
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Abstract

심부 도달 적용처들을 위한 회전식 절골도이다. 절골도의 바디는 나선형으로 나사산형성되어 있는 플루트들을 지지하는 테이퍼가공된 단부를 가진다. 실질적으로 마진이 거의 없는 (마진이 없는) 워킹 에지들은 비절삭 방향으로 회전되는 경우 밀착 동작을 제공하기 위해서 플루트들 사이에 교차삽입되어 있다. 바디는 또한 기다란 실린더형 스토퍼 섹션을 가진다. 세정 도관은 스토퍼 섹션의 중심을 통해 지나가고, 세정용 유체를 위한 독립적인 노즐들로서 기능하는 복수의 유출구 오리피스들에서 나온다. 유출구 오리피스들은 그 형상이 전체적으로 타원형이고, 밸런스를 유지하고 있기 위해서 바디의 주위에 이격되어 있다. 세정 도관은 플로우 스플리터 쪽으로 개방되는 메인 트렁크를 가지는데, 플로우 스플리터는 차례로 실질적으로 균등한 브랜치들 속으로의 세정용 유체의 유동을 분할한다. 각각의 브랜치는, 약 10°내지 45°사이에 있는, 상기 치근 단부의 방향으로 길이방향 축에 대하여 예각 궤적으로 각도형성되어 있다.

Description

심부 도달 적용처들을 위한 자가이식용 툴
본 출원은 2018년 11월 6일자로 출원된 미국 가특허출원 제62/756,406호에 대한 우선권을 주장하며, 그 전체적인 내용은 참조사항으로 본 명세서에 통합되어 있고 신뢰할만 하다.
본 발명은 대체로 임플란트 또는 고정물을 수용하기 위해서 홀(hole; 구멍)을 준비하기 위한 툴에 관한 것이고, 더욱 상세하게는 내부 세정수단으로 구성된 회전식 절골도(rotary osteotome)에 관한 것이다.
임플란트는 손상된 생물학적 구조물을 지지하기 위해서 또는 존재하는 생물학적 구조물을 개선하기 위해서 결손된 생물학적 구조물을 대체하도록 제작된 의료용 디바이스이다. 뼈 임플란트(bone implant)는 환자의 뼈 속에 자리배치되는 타입의 임플란트이다. 뼈 임플란트는, 몇가지만 말하자면, 손실되거나 손상된 이(tooth)를 대체하는 턱 뼈 안의 치아 임플란트(dental implant), 엉덩이나 무릎과 같은 손상된 관절을 대체하는 관절 임플란트(joint implant), 및 골절을 고치거나 다른 결함을 재건하도록 설치된 보강 임플란트(reinforcement implant)를 포함하여, 인간의 골격계에 걸쳐서 발견될 수 있다.
일부 적용처들에서, 임플란트를 위한 자리배치 위치는 접근하기가 매우 어렵다. 소위 이러한 "심부 도달(deep reach)" 상황들은 (이에 제한되는 것은 아니지만) 도 1a에 도시되어 있는 것과 같은 관골 임플란트(zygomatic implant)를 포함한다. 롱 드릴 비트(long drill bit) 또는 버(bur)는 보통 도 1b에 표현되어 있는 바와 같이 임플란트를 수용하기 위해서 절골부를 준비하는데 요구된다(도 1b에 나타나 있는 드릴링 툴이 본 발명의 일 실시예에 따른 것이지 인정된 종래 기술이 아니라는 점은 유의를 요함).
최근에, 업계는 절골부를 준비하기 위한 골치밀화 프로토콜(osseodensification protocol)을 받아들였다. 이러한 잘 알려진 새로운 프로토콜은 본 발명의 발명자인 후아이스 살라흐 박사(Dr. Salah Huwais)에 의해 개척되었고, 덴사 버(Densah® bur)라는 상표명으로 미시간 잭슨 소재의 회사(LLC)인 버사(Versah)에 의해 회전식 절골도로서 시판되고 있다. 미국 특허공보 2017/0071704(2017년3월16일)와 PCT 공보 WO 2017/124079(2017년7월20일)에는 덴사 버 절골도들과 그 기능성에 관한 다양한 예시들이 기술되어 있다. 이러한 공보들의 전체적인 내용들은 참조사항으로 본 명세서에 통합되어 있고, 참조사항으로 통합을 인지하는 모든 관할권 내에서 신뢰할만 하다.
덴사 버 절골도를 위한 사용 프로토콜의 핵심 요소는 세정-가능형 핸드 피스(irrigation-enabled hand piece)에 의해 그러하는 바와 같이 버의 외부 단부에 적용되는 풍부한 세정이다. 도 2를 참조하기 바란다. 세정 유체는 바람직하게는 멸균 식염수 또는 염수이다. 세정용 유체의 연속적인 유동이 제공되는 경우, (절골도의 회전 방향에 대한 관계에서) 플루트들의 역방향 비틀림은 절골부의 바닥을 향해 아래쪽으로 세정 유체를 추진하면서(propelling) 펌핑하는(pumping) 효과를 발휘할 수 있다. 즉, 플루트들은 세정용 유체와 비슷한 어떤 것을 터빈의 날개들 쪽으로 운반한다. 그 결과로서, 세정용 유체는 수술 절차에 걸쳐서 절골부의 바닥을 향해 힘차게 구동된다. 이러한 펌핑 동작 또는 추진 동작은 도 2에서 아래쪽을 향하여 비틀려 있는 화살표들로 표현되어 있다. 바깥쪽을 향하여 가리키고 있는 작은 화살표들로 압력 구배(pressure gradient)로서 도 2에 표현되어 있는 바와 같이 절골부 내부에서 바깥쪽을 향하여 밀어내는 수압이 생성된다. 치밀화 모드(densifying mode)로 조작되는 경우, 압력 구배는 뼈 측면 벽들을 기대어 밀어내고, 홀의 내부 표면을 준비하고(preparing) 프리컨디셔닝(preconditioning; 사전 컨디션 조정)한다. 잉여 세정 유체는, 약간 들어올려지는 경우 회전식 절골도의 주위에 보이는 작은 원형 갭을 통해 절골부 밖으로 배출된다. 그러므로 압력 구배는, 외과의사가 회전하는 회전식 절골도를 절골부 속으로 반복적으로 전진이동시키거나 늦춤에 따라, 외과의사에 의해 가해지는 힘의 양에 직접 응답하여 증가할 수도 있고 감소할 수도 있다.
세정 유체의 연속적인 공급과의 조합으로 회전식 절골도의 포지션을 조절함으로써, 외과의사는 피스톤 같은 효과가 있는 고르게 분포된 확장성 압력을 절골부의 내측 측면 벽들에 적용할 수 있다. 이 맥동 수압 효과(throbbing hydraulic effect)는 다수의 문서화된 프리컨디셔닝 이점들을 가지는데, 그 이점들은 1) 후속적인 밀착 접촉을 위한 준비로 절골부의 뼈 구조물에 관한 가벼운 예비응력(gentle pre-stressing), 2) 측면 벽들과 회전식 절골도 사이의 실제 접촉에 앞서 외과의사가 순간적으로 가해지는 압력을 전략적으로 식별하는 것을 허용하는, 회전식 절골도를 통해 전달되는 햅틱 피드백(haptic feedback), 3) 뼈 인성(bone toughness)을 증가시키기도 하고 뼈 소성(bone plasticity)을 증가시키기도 하는 뼈 구조물의 개선된 수화작용(enhanced hydration), 4) 주변 뼈의 격자 구조물 속으로의 뼈 단편들의 수압 보조식 주입(hydraulically assisted infusion), 5) 줄어든 열 전달(heat transfer), 6) 유체역학적 윤활성(hydrodynamic lubricity), 7) 환자에 의해 감지되는 트라우마의 감쇄(dampening) 또는 완충(cushioning) 등을 포함한다.
그러나, 전술된 "심부 도달" 상황들은 덴사 버 절골도의 외부 세정 프로토콜을 복잡하게 한다. 예를 들어, 도 1a와 도 1b에 도시되어 있는 것과 같은 관골 임플란트를 위한 절골부를 준비하는 동안 깊게 매립된 버의 플루트들에 대해 충분한 양의 세정용 유체를 적용하는 것이 실제적으로 불가능할 수 있다.
따라서, "심부 도달" 적용처들 안에 앵커 또는 임플란트를 수용하기 위해서 뼈와 다른 타입들의 주 재료들을 준비하는 개량된 툴들과 기법들의 요구가 있다.
본 발명의 제 1 양태에 따르면, 회전식 절골도는 심부 도달 적용처들을 위하여 구성되어 있다. 절골도는 회전의 길이방향 축(longitudinal axis of rotation; '길이방향 회전 축'을 의미하며, 이는 명세서 전체로 동일함)을 획정하는 섕크를 구비한다. 섕크는 구동 단부(drive end)와 전이 경계부(transition interface) 사이에 뻗어 있다. 바디는 전이 경계부로부터 치근 단부까지 뻗어 있다. 복수의 플루트들은 바디의 둘레에 배치되어 있다. 각각의 플루트는 인접한 치근 단부로부터 개개의 말단까지 뻗어 있다. 각각의 플루트는 레이크 각(rake angle)을 정의하는 그 한쪽 측면 상에 절삭 면(cutting face)을 가진다. 각각의 플루트는 힐-사이드 각(heel-side angle)을 정의하는 그 다른쪽 측면 상에 치밀화 면(densifying face)을 가진다. 랜드(land)는 각각의 인접한 쌍을 이루는 플루트들 사이에 형성되어 있다. 각각의 랜드는 하나의 인접한 플루트의 절삭 면을 따라 워킹 에지(working edge)를 가진다. 바디의 스토퍼 섹션(stopper section)은 섕크의 전이 경계부와 플루트들의 말단 사이에 배치되어 있다. 세정 도관은 섕크 안의 유입구로부터 유출구 오리피스 쪽으로 지나간다. 유출구 오리피스는 스토퍼 섹션 안에 배치되어 있다.
본 발명의 제 2 양태에 따르면, 회전식 절골도는 심부 도달 적용처를 위하여 구성되어 있다. 절골도는 회전의 길이방향 축을 획정하는 섕크를 구비한다. 섕크는 구동 단부와 전이 경계부 사이에 뻗어 있다. 바디는 전이 경계부로부터 치근 단부까지 뻗어 있다. 바디의 적어도 일 부분은 최대 직경으로부터 치근 단부에 인접한 최소 직경으로 감소하는 원뿔형으로 테이퍼가공된 프로파일을 가진다. 복수의 플루트들은 바디의 둘레에 배치되어 있다. 플루트들은 인접한 치근 단부로부터 개개의 말단까지 각각 뻗어 있다. 각각의 플루트는 바디의 원뿔형으로 테이퍼가공된 프로파일의 둘레에 나선형으로 나사산형성되어 있다. 복수의 플루트들은 원주방향으로 균등하게 점증적으로 바디의 둘레에 배열되어 있다. 각각의 플루트는 레이크 각을 정의하는 그 한쪽 측면 상의 절삭 면, 및 힐-사이드 각을 정의하는 그 다른쪽 측면 상의 치밀화 면을 가진다. 랜드는 각각의 인접한 쌍을 이루는 플루트들 사이에 형성되어 있다. 각각의 랜드는 하나의 인접한 플루트의 절삭 면을 따라 워킹 에지를 가진다. 바디의 스토퍼 섹션은 섕크의 전이 경계부와 플루트들의 말단 사이에 배치되어 있다. 스토퍼 섹션은 전체적으로 실린더형이다. 세정 도관은 섕크 안의 유입구로부터 스토퍼 섹션 안의 복수의 유출구 오리피스들 쪽으로 지나간다. 유입구는 섕크의 구동 단부 안에 배치되어 있고, 길이방향 축을 따라 정렬되어 있다. 복수의 유출구 오리피스들은 바디의 둘레에서 원주방향으로 균등하게 점증적으로 서로로부터 떨어져 이격되어 있다.
바디의 스토퍼 섹션 상에 유출구 오리피스(들)를 위치시킴으로써, 세정용 유체의 에너지 이송(energetic feed)은 플루트들 속으로 그리고 치근 단부를 향해 유동하는 것이 가능하게 되므로, 종래 기술의 외부 세정 실례들과 더욱 흡사하다. 세정 유체를 플루트들 속으로 그리고 치근 단부를 향해 유동시킴으로써, 수압 효과는 알려진 프리컨디셔닝 이점들로 발생될 수 있는데, 그 이점들은, 몇가지만 말하자면, 1) 후속적인 밀착 접촉을 위한 준비로 절골부의 뼈 구조물에 관한 가벼운 예비응력, 2) 측면 벽들과 회전식 절골도 사이의 실제 접촉에 앞서 외과의사가 순간적으로 가해지는 압력을 전략적으로 식별하는 것을 허용하는, 회전식 절골도를 통해 전달되는 햅틱 피드백, 3) 뼈 인성을 증가시키기도 하고 뼈 소성을 증가시키기도 하는 뼈 구조물의 개선된 수화작용, 4) 주변 뼈의 격자 구조물 속으로의 뼈 단편들의 수압 보조식 주입, 5) 특히 소성 변형이 있는 영역들에서의 줄어든 열 전달, 6) 유체역학적 윤활성, 및 7) 환자에 의해 감지되는 트라우마의 감쇄 또는 완충을 포함한다.
본 발명의 여러 가지 특징들과 이점들은 다음에 오는 상세한 설명과 첨부된 도면들과 관련하여 생각해보면 더욱 쉽게 알 수 있게 될 것이다.
도 1a는 관골 임플란트의 형태로 되어 있는 심부 도달 적용처의 일 예시이다.
도 1b는 도 1a에서와 같은 도면으로서, 본 발명의 실시예에 따라 회전식 절골도를 사용하는 롱 임플란트(long implant)들 중 하나를 위한 절골부의 배치구성(formation)이 나타나 있다.
도 2에는 미국 특허 공보 2017/0071704에서 직접 복사한, 외부 세정을 위하여 구성된 종래 기술의 회전식 절골도가 나타나 있다.
도 3은 단편적인 절단면도로서, 워킹 에지와의 접촉에 바로 앞서 뼈 측벽에 기대어 발생되는 높아진 유체역학적 압력 스파이크가 나타나 있다.
도 4는 치근 단부의 자가-이식 부재들과 뼈 분쇄가 도시되어 있는 확대도이다.
도 5는, 뼈 재료가 수집되고 나서 주변 뼈 속으로의 복원을 위하여 플루트들 속으로 후속적으로 나아가게 되는 치근 단부의 구역이 도시되어 있는 치근 단부의 단편적인 사시도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따르는 회전식 절골도의 측면도이다.
도 7은 도 6의 라인 7-7을 따라 전체적으로 절단된 절단면도이다.
도 8은 섕크의 구동 결합수단(drive coupling)에서 바라본 단부의 도면이다.
도 9는 치근 단부에서 바라본 단부의 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 회전식 절골도의 사시도이다.
도 11은 도 10에 있는 회전식 절골도의 사시도이지만 다른 관점에서 바라본 것이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 연장된 길이의 회전식 절골도의 사시도이다.
도 13은 절골부를 관통하는 단순화된 절단면도로서, 유익한 유체역학적 효과를 발생시키기 위해서 세정용 유체가 거기로부터 방출되고 있는 회전식 절골도의 절단면 역시 나타나 있다.
도 14에는 몇몇 상이한 직경과 상이한 길이로 되어 있는 나란한 비교예들이 나타나 있으며, 본 발명의 신규 세정 덕트가 통합되어 있다.
도 15에는 삼각 절단면을 가지는 파일럿 드릴(pilot drill) 속에 통합되어 있는 본 발명의 신규 세정 덕트가 나타나 있다.
도 16은 도 15의 라인 16-16을 따라 전체적으로 절단된 절단면도이다.
도면들을 참조하면, 여기에서 유사한 부재번호는 몇몇 도면들에 걸쳐서 유사하거나 대응하는 부위들을 지시하고, 도 1a와 도 1b에는 치아 임플란트의 예시들이 나타나 있는데, 여기서 뼈 임플란트(20, 22 또는 24)를 수용하기 위해서 절골부들의 준비가 필요하다. 본 발명이 치아 적용처들에 제한되는 것은 아니며 광범위한 정형외과적 적용처들에 걸쳐 적용될 수 있다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 인간 적용처들이 통상적이지만, 동물 적용처들도 균등하게 그러할 수 있으며 본 발명의 범위를 벗어나는 것은 아니다. 더욱이, 본 발명은 뼈 적용처들에 제한되는 것은 아니며, 목재와 같은 유기 재료들 뿐만 아니라, 몇가지만 말하자면 이에 제한되는 것은 아니지만 메탈 폼(metal foam; 금속 발포재) 및 다른 다공질 재료(cellular material)들을 포함하여, 산업용 적용처와 상업용 적용처를 위한 비유기 재료들에 홀들을 준비하는데 사용될 수 있다.
단지 설명하기 위하여, 도 2에 있는 외부 세정식 종래 기술형 회전식 절골도는, 확장되고 나서 거의 최종적으로 완전히 형성된 절골부(26)가 임플란트 또는 다른 고정물을 수용하도록 준비될 수 있는 방식을 설명하는데 유용할 수 있다. 일단 절골부(26)가 준비되었다면, 임플란트 또는 고정 나사는 적소(예컨대 도 1의 임플란트(20, 22, 24))에 나사결합된다. 완전히 형성된 절골부(26)를 완성하기 위해서 일련의 단계들이 필요하며, 이는 우선 초기 절골부를 형성하기 위해서 수용 뼈(recipient bone) 속에 파일럿 홀(pilot hole: 예비 구멍)을 보링가공하는 단계, 이후 의도된 최종 직경과 깊이가 달성될 때까지 광폭 회전식 확장 디바이스(wider rotary expander device)들 또는 절골도들을 점진적으로 사용하여 절골부(26)를 점증적으로 확장시키는 단계를 포함한다. 이 순차적인 확장 방법은 외부 세정식 종래 기술형 회전식 절골도(도 2) 뿐만 아니라 본 발명의 내부 세정식 신규 회전식 절골도에 매우 적합한 것이다.
이어서 도 3 내지 도 15로 돌아와서, 본 발명의 실시예에 따른 회전식 절골도(28)는 섕크(30)와 바디(32)를 포함하고 있는 것으로 나타나 있다. 섕크(30)는 회전식 절골도(28)를 위한 길이방향 축을 획정하는 기다란 실린더형 샤프트를 가진다. 드릴 모터 맞물림 결합수단(drill motor engaging coupling)(34)은 드릴 모터(미도시)에 대한 접속을 위하여 샤프트의 원위방향 상측 단부에 형성되어 있다. 결합수단(34)의 특정 구성은 사용되는 드릴 모터의 타입에 따라 달라질 수 있고, 일부 경우들에는 샤프트의 매끄러운 부분일 수도 있는데, 여기에 기대어 콜릿(collet)의 조(jaw)가 파지된다. 바디(32)는 섕크(30)의 하측 단부에 접합되는데, 그 조인트는 테이퍼가공된 또는 돔형상의 전이부(36)가 형성되어 있을 수 있다. 일부 경우들에서, 섕크(30)는 전이 경계부(36)로부터 소정의 거리에 배치되어 있는 환형 그루브(37)를 포함할 수 있다. 그루브(37)는 절골도(28)를 위하여 관통의 깊이를 제한하는데 사용되는 깊이 정지부(depth stop)(미도시)를 위치시키는데 사용될 수 있다.
바디(32)의 하측 부분은 바람직하게는, 최대 직경으로부터 치근 단부(38)에 인접한 최소 직경으로 감소하는 원뿔형으로 테이퍼가공된 프로파일을 가진다. 그러나, 일부 예상되는 실시예들에서, 바디(32)의 하측 단부는 테이퍼가공되지 않을 수 있다(즉 실린더형일 수 있음). 그러므로 치근 단부(38)는 섕크(30)로부터 떨어져 있다. 바람직하게는, 키트(kit) 안의 모든 절골도(36)들은 동일한 테이퍼 각도 또는 대략 동일한 테이퍼 각도를 가질 것이다. 적용처에 따라 약 1°내지 5°사이의 테이퍼 각도들이 가능하다. 더욱 바람직하게는, 약 2°내지 3°사이의 테이퍼 각도들은 만족스러운 결과들을 제공할 것이다. 그리고 더욱 더 바람직하게는. 약 2°36'의 테이퍼 각도는 치아 적용처들을 위하여 뛰어난 결과들을 제공하는 것으로 알려져 있다.
치근 단부(38)는 적어도 하나의 립에 의해 정의되지만, 바람직하게는 도 10에 가장 잘 나타나 있는 한 쌍의 립(40)들에 의해 정의된다. 립(40)들은 치근 단부(38)의 양쪽 측면 상에 배치되어 있는 에지(edge)들이고, 도시된 실시예에서는 공통 평면 내부에 자리하지 않는다. 환언하자면, 도시된 바와 같이 립(40)들은 길이방향 축(A)을 지나 중심방향으로 뻗어 있는 치즐 포인트(42)의 짧은 길이만큼 (직접적인 직경방향 정렬의 관점에서) 약간 오프셋되어 있을 수 있다. 치즐 포인트(chisel point)(42)는 드릴링 툴들에서 발견되는 공통 부재이지만, 둥그런 형상과 단순한 뾰족한 형상 등을 포함하여, 치즐 포인트(42)에 대한 대체 치근 단부(38) 배치구성들도 물론 가능하다. 언급된 바와 같이, 립(40)들은 치근 단부(38)로부터 위쪽을 향하여 그리고 바깥쪽을 향하여 (반경방향으로) 각도형성되어 있는 에지들이다. 립(40)들의 각도는 적용처를 위한 성능을 최적화하도록 달라지게 될 수 있다. 길이방향 축(A)에 대한 립(40) 각도들은 약 30°(매우 뾰족함) 내지 75°(매우 뭉툭함) 사이의 범위를 가질 수 있다. 도시된 예시들에서, 립 각도는 길이방향 축(A)에 대해 측정되어 대략 60°이고, 또는 2개의 마주하는 립(40)들 사이에서 측정되어 대략 120°이다.
각각의 립(40)은 전체적으로 평평한 제 1 후미 플랭크(44)를 가진다. 제 1 후미 플랭크(44)들은 제 1 각도로 그 개개의 립(40)들로부터 비스듬하게 되어 있다. 제 1 각도는 적용처를 위한 성능을 최적화하도록 약 30°내지 60°사이에서 달라지게 될 수 있다. 실제로, 제 1 각도는 길이방향 축(A)에 대하여 측정되어 대략 45°일 수 있다. 따라서, 회전식 절골도(28)가 사용시 회전되는 경우 제 1 후미 플랭크(44)들이 그 개개의 립(40)들을 선도하거나 따라가도록, 2개의 마주하는 제 1 후미 플랭크(44)들이 반대쪽 방향들로 세팅되어 있다는 점을 알 수 있을 것이다. 제 1 후미 플랭크(44)들이 그 개개의 립(40)들을 선도하는 경우에는 치밀화 모드를 위하여 비-절삭 방향으로 절골도(28)가 방향전환하고 있다고 하고, 이와 반대로 제 1 후미 플랭크(44)들이 그 개개의 립(40)들을 따라가는 경우에는 립(40)들이 경사면 상에서 뼈를 절삭하거나 깎아내는 절삭 방향으로 절골도(28)가 방향전환하고 있다고 한다. 치밀화 방향에서, 제 1 후미 플랭크(44)들은 립(40)들과 접촉이 있는 지점에서 뼈(또는 다른 주 재료)에서의 칩 형성과 전단 변형을 최소화하기 위해서 립(40)들을 위한 큰 음수의(negative) 레이크 각을 효과적으로 형성한다.
전체적으로 평평한 제 2 후미 플랭크(46)는 제 2 각도로 각각의 제 1 후미 플랭크(44)에 대해 인접하여 형성되어 있기도 하고 각각의 제 1 후미 플랭크(44)로부터 떨어져 있기도 한다. 제 2 각도는 제 1 각도보다 더 작고, 바람직하게는 약 55°미만이다. 제 1 후미 플랭크(44)들이 (축(A)에 대하여) 45°로 형성되어 있는 예시에서, 제 2 후미 플랭크(46)들은 40°이거나 그 미만일 수 있다. 전체적으로 평평한 릴리프 포켓(relief pocket)(48)은 제 3 각도로 각각의 제 2 후미 플랭크(46)에 대해 인접하여 형성되어 있기도 하고 각각의 제 2 후미 플랭크(46)로부터 떨어져 있기도 한다. 제 3 각도는 제 2 각도보다 더 작다. 제 2 후미 플랭크(46)들이 (축(A)에 대하여) 40°로 형성되어 있는 예시에서, 릴리프 포켓(48)들(즉 제 3 각도)은 30°이거나 그 미만일 수 있다. 각각의 릴리프 포켓(48)은 립(40)과 제 2 후미 플랭크(46) 사이에서 치근 단부(38)가 있는 섹터 안에 배치되어 있다. 회전식 절골도(28)가 절삭 방향으로 회전되는 경우, 릴리프 포켓(48) 구역들 안에는 상당한 양의 본 칩(bone chip; 뼈 파편)들이 수집된다. 회전식 절골도(28)가 치밀화 방향으로 회전되는 경우, 릴리프 포켓(48) 구역들 안에는 본 칩들이 거의 수집되지 않거나 전혀 수집되지 않는다.
복수의 그루브들 또는 플루트(50)들은 바디(32)의 둘레에 배치되어 있다. 플루트(50)들은 공통 축방향 길이와 반경방향 깊이들을 가질 수도 있고 그렇지 않을 수도 있다. 즉, 일부 구성들에서는 플루트(50)들이 전혀 똑같지 않을 수 있다는 점도 가능성있다. 플루트(50)들은, 반드시 그러한 것은 아니지만 바람직하게는, 바디(32)의 테이퍼가공된 하측 단부의 둘레에 원주방향으로 균등하게 배열되어 있다. 바디(32)의 직경은 플루트(50)들의 개수에 영향을 미칠 수 있다. 예시로서, 약 1.5mm 내지 2.5mm의 범위 안에 있는 바디(42)들은 3개 또는 4개의 플루트들이 형성되어 있을 수 있고, 약 2.0mm 내지 3.0mm의 범위 안에 있는 바디(42)들은 5개 또는 6개의 플루트들이 형성되어 있을 수 있다. 물론, 플루트(50)들의 개수는 성능을 최적화하는 것 및/또는 특정 적용처에 더욱 적합하게 하는 것을 위하여 주어진 예시들보다 더 많거나 더 적게 달라질 수 있다.
도시된 실시예에서, 플루트(50)들은 나선형 비틀림이 형성되어 있다. 절삭 방향이 오른손 (시계) 방향으로 되어 있는 경우라면, 이때 바람직하게는 나선형 나사산 역시 오른손 방향으로 되어 있다. 이 RHS-RHC(right-hand spiral for a right-hand cutting direction: 오른손 절삭 방향을 위한 오른손 나사산; 이하 명세서 전체로 동일함) 구성이 도면들에 걸쳐서 나타나 있지만, 실질적으로 균등한 결과들을 원한다면, 나선형 나사산 방향과 절삭 방향의 역전(즉 LHS-LHD: left-hand spiral for a left-hand cutting direction; 왼손 절삭 방향을 위한 왼손 나사산)이 행해질 수도 있다는 점을 알 수 있을 것이다.
각각의 플루트(50)는 치밀화 면(52) 및 마주하는 절삭 면(54)을 가진다. 리브(rib) 또는 랜드(land)는 대체하는 방식으로 인접한 플루트(50)들 사이에 형성되어 있다. 그러므로, 4개의 플루트(50) 회전식 절골도(28)는 4개의 랜드들을 가질 것이고, 6개의 플루트(50) 회전식 절골도(28)는 6개의 교차삽입형(interleaved) 랜드들을 가질 것이다. 각각의 랜드는, 한쪽 측면 상에 있는 플루트(50)의 치밀화 면(52)과 그 다른쪽 측면 상에 있는 플루트(50)의 절삭 면(54) 사이에 (원주방향으로) 뻗어 있는 외측 랜드 면(56)을 가진다. 각각의 랜드 면(56)과 그 연관된 절삭 면(54) 사이의 날카로운 경계부는 워킹 에지(working edge)(58)로 지칭된다. 회전식 절골도(28)의 회전 방향에 따라, 워킹 에지(58)는 뼈를 절삭하는 기능을 하거나 뼈를 밀착시키는 기능을 한다. 즉, 절골도(28)가 절삭 방향으로 회전되는 경우, 워킹 에지(58)는 뼈(또는 다른 주 재료)를 깎아내거나 뚫어낸다. 절골도(28)가 치밀화(비절삭) 방향으로 회전되는 경우, 워킹 에지(58)들은 다른 무언가를 거의 절삭하지 않거나 전혀 절삭하지 않는 상태에서 뼈(또는 다른 주 재료)를 압축하고 반경방향으로 변위시킨다. 이 밀착과 반경방향 변위는, 응축 메커니즘에서 측면방향으로 바깥쪽을 향하여 골 구조물의 가벼운 밀어내기인 것으로 보여진다.
워킹 에지58)들은, 도 3의 사용중 도시로부터 알 수 있는 바와 같이 각각의 랜드 면(56)의 전체적인 부분이 완벽한 간극을 제공하기 위해서 워킹 에지(58)의 뒤쪽에서 절삭되어 버린다는 점에서, 도면들에 걸쳐서 실질적으로 마진이 거의 없는 것으로 나타나 있다. 나선형 비틀림의 각도와 관련하여 위에서 언급된 바와 같이, 바디(32)의 원뿔형으로 테이퍼가공된 프로파일 부분이 직경 감소함에 따라, 실질적으로 거의 마진이 없는 워킹 에지(58)들은 치밀화 방향으로부터 멀어지는 방향으로 방향전환하고 있는 것으로 나타나 있다. 환언하자면, 치밀화 방향이 반시계방향인 경우(도 5의 방향의 화살표 참조), 워킹 에지(58)들의 나선형 비틀림은 그 치근 단부(38)를 향해 보고 있는 바디(32)의 정상에서 바라보아 반시계 방향으로 감아돈다. 또는 이와 반대로, 도 9에 나타나 있는 바와 같이 바디(32)의 정상을 향해 보고 있는 치근 단부(38)에서 바라보아, 비틀림은 시계 방향에 있는 것으로 보일 수 있다. 그러므로, 치밀화 방향이 반시계방향인 경우, 워킹 에지(58)들은, 어느 하나가 치근 단부(38)를 향해 아래쪽을 향하여 각각의 랜드 면(56)과 플루트(50)를 추적함에 따라 랜드 면(56)들과 플루트(50)들 모두가 길이방향 축(A)을 중심으로 반시계방향으로 선회하는 경우, 치밀화 방향으로부터 멀어지는 방향으로 방향전환할 것이다.
절삭 면(54)은 각각의 개개의 워킹 에지(58)를 위한 레이크 각을 획정한다. 레이크는, 워킹 에지(58)의 선두 면으로부터 작업 대상의 표면(예컨대 절골부의 내측 뼈 표면)에 대해 수직하여 뻗어 있는 가상선까지 측정되는 경사의 각도이다. 도 3을 참조한다. 레이크 각들은 양수, 음수 또는 제로일 수 있다. 도 3에 따르면, 절삭 방향으로 회전되는 경우 워킹 에지(58)를 위한 레이크 각은 바람직하게는 제로이고, 또는 회전식 절골도(28)가 절삭 방향으로 회전되는 경우 뼈를 절삭하기에/깎아내기에 매우 적합한 것일 수 있는 빳빳한 절삭 에지(58)가 획정되면 음수이다. 실제로, 치근 단부(38)로부터의 거리의 기능에 따라 달라질 수 있는 절삭 면(54)의 레이크 각이 약 0°내지 약 -65°(음수의 레이크) 사이에 있는 경우 회전식 절골도(28)의 절삭 기능성이 최적화될 수 있다는 점이 밝혀졌다. 동일한 또는 전체적으로 동일한 음수의 레이크 각은 플루트(50)의 전체적인 길이를 따라 유지하고 있게 될 수 있다. 레이크 각의 의도적인 변화들은 점감적(regressive)이거나 점진적(progressive)일 수 있다. 점진적인 변화는, 레이크 각이 치근 단부(38)에 인접하여서는 (제로에 가장 가까운) 그 가장 작은 값에 있고 스토퍼 섹션(60)에 인접하여서는 매끄럽게 최대값으로 된다는 것을 지시할 것이다. 다른 한편으로, 점감적인 변화는, 음수의 레이크 각이 치근 단부(38)에서는 더 크고 스토퍼 섹션(60) 가까이에서는 더 작게 된다는 것(그러므로 절삭 모드에서는 더욱 공격적으로 된다는 것)을 의미할 것이다.
회전식 절골도(28)가 치밀화 모드에서 반대방향-회전되는 경우, 효과적인 레이크 각은, 약 55°내지 89°의 순서로 큰 음수의 레이크 각으로 자리할 수 있는 랜드 면(56)과 워킹 에지(58) 사이에 획정된다. 치밀화 방향으로 회전되는 경우 워킹 에지(58)의 큰 음수의 레이크 각은, 접촉이 있는 지점의 앞에 압축파(compression wave)를 생성하기 위해서 워킹 에지(58)와 절골부(26)의 벽 사이의 접촉이 있는 지점에 바깥쪽을 향하는 압력을 적용한다. 골치밀화는 금속 표면 품질을 개량하기 위해서 금속을 연마하는(burnishing) 잘 알려진 과정과 막연하게 비교될 수도 있다.
외과의사에 의해 적용되는 아래쪽을 향하는 압력은 워킹 에지(58)를 확장되고 있는 절골부(26)의 뼈 표면과 접촉상태에 있도록 유지시키는데 요구된다. 즉, 접촉 응력이 주 뼈 재료의 항복 강도를 초과하는 경우, 압력은 뼈 안에서 압축파를 생성하고 전파하는데 요구된다. 이는 (즉 의도된 확장의 방향으로) 측면방향 압력을 생성하기 위해서 툴(28)과 절골부(26)의 테이퍼 효과에 의해 도움을 받는다. 외과의사가 회전식 절골도(28)를 절골부(26) 속으로 더 심하게 밀어낼수록, 더 많은 압력이 측면방향으로 가해진다. 이는, 골치밀화 기술을 숙달하는데 필요한 짧은 학습 곡선의 기저를 이루는 요인인, 회전식 절골도(28)의 회전 속도에 관한 큰 정도에 무관하게 확장 비율의 완벽한 제어를 외과의사에게 부여한다. 그러므로, 밀착 세기는 외과의사에 의해 제어되는 회전식 절골도(28) 상에 가해지는 힘의 양에 주로 좌우된다. 더 많은 힘이 가해질수록, 더 빠르게 확장은 일어날 것이다.
각각의 워킹 에지(58)가 뼈를 가로질러 드래그동작(drag)함에 따라, 적용된 힘들은 2개의 성분들, 즉 한가지 성분으로서 바깥쪽을 향하여 그것을 누르는 뼈의 표면에 대한 법선방향 성분, 및 다른 한가지로서 절골부(26)의 내측 표면을 따라 그것을 드래그동작하는 접선방향 성분으로 분해될 수 있다. 접선방향 성분이 증가됨에 따라, 워킹 에지(58)는 뼈를 따라 슬라이딩하기 시작할 것이다. 이와 동시에, 법선방향 힘은 더 부드러운 뼈 재료를 변형시킬 것이다. 법선방향 힘이 낮은 경우라면, 워킹 에지(58)는 뼈를 기대어 문지를 것이지만, 그 표면을 영구적으로 변경시키지는 않을 것이다. 문지르기 동작은 마찰과 열을 생성할 것이지만, 이는 회전 속도 및/또는 압력 및/또는 세정 유동를 재빠르게 변경시킴으로써 외과의사에 의해 제어될 수 있다. 바디(32)의 하측 부분이 테이퍼가공되어 있기 때문에, 외과의사는 수술 절차 동안 임의의 순간에 냉각을 허용하기 위해서 뼈의 표면과의 접촉상태로부터 떨어트려 워킹 에지(58)들을 들어올릴 수 있다. 이는, 외과의사가 연속적으로 진척정도를 모니터링하면서 미세한 수정들과 조정들을 행하는 상태에서 압력이 잠깐 잠깐 적용되는 제어된 "바운싱(bouncing)" 방식으로 행해질 수 있다. 아래쪽을 향해 외과의사가 적용한 힘이 증가함에 따라, 뼈 표면에서의 응력들은 그 항복 강도를 초과한다. 이러한 상황이 일어나는 경우, 워킹 에지(58)는 표면에 걸쳐 파헤치기하여 뒤쪽에 골(trough)을 생성할 것이다. 그러므로, 회전식 절골도(28)가 전체/최대 깊이에 도달할 때까지, 워킹 에지(58)들의 파헤치기 동작(plowing action)은 절골부를 점진적으로 확장해나가며, 이때 원한다면 상이한 더 큰 회전식 절골도(28)는 추가 확장을 달성하는데 사용되어야 한다.
뼈의 탄성 특성들은 잘 알려져 있지만, 외과의사에 의해 부과되는 하중이 탄성적으로 변형하는 뼈의 능력을 초과하지 않는 경우라면, 뼈는, 일단 응력이 제거되면 그 초기 (미변형된) 컨디션으로 되돌아갈 것이다. 다른 한편으로, 외과의사에 의해 부과되는 하중이 탄성적으로 변형하는 뼈의 능력을 초과하는 경우라면, 뼈는 소성 변형에 의해 영구적으로 변형되고 형상을 변화시킬 수 있다. 뼈에서, 형상의 영구적인 변화는 에너지 방출을 허용하는 미세 균열(micro-crack)과 연관될 수 있고, 완전한 골절에 대비하는 자연 방어인 절충안이다. 이들 미세 균열들이 작은 경우라면, 절골부가 확장하는 동안 뼈는 하나의 조각(one piece)으로 남아있다. 소성 변형이 있는 구역은 재료의 항복 지점으로부터 골절이 있는 지점까지 줄곧 뻗어 있다. 항복 지점과 골절 사이의 곡선의 꼭대기는 재료의 극한 인장 강도를 지시한다. 재료(예컨대 뼈)가 그 항복 지점과 그 극한 인장 강도 사이의 영역에서 응력을 받게 되는 경우, 재료는 변형 경화를 겪는다. 가공 경화(work hardening) 또는 냉간 가공(cold working)으로도 알려져 있는 변형 경화(strain hardening)는 소성 변형에 의한 연성 재료의 강화에 해당한다. 이 강화는 재료의 결정 구조 내부에서의 위치이탈 발생과 위치이탈 움직임 때문에 일어나는데, 이는 뼈 재료들에 있어서, 뼈 조직 안에서의 콜라겐 섬유들 사이의 교차-결합(cross-link)들의 위치이탈(dislocation; 변위)과 대응된다. 재료는 골절이 있는 지점과 그 극한 인장 강도 사이의 구역에서 응력을 받게 되는 경우 네킹(necking)을 겪는 경향이 있다.
나선형 비틀림의 방향은 외과의사의 콘솔에 기여하는 역할을 하도록 설계될 수 있어서, (변형 경화 지대 안에서의) 최적 수준의 응력은 확장 절차에 걸쳐서 뼈(또는 다른 주 재료)에 적용될 수 있다. 특히, 오른손 절삭 방향을 위한 오른손 나사산을 표현하는 위에 기술된 RHS-RHC 구성(또는 이를 대체하여 LHS-LHC 구성, 미도시)은 응력을 적용하는데, 이 응력은, 회전식 절골도(28)가 치밀화 방향으로 높은 속도로 연속적으로 회전되고 있고 동시발생적으로 절골부(26) 속으로 (외과의사에 의해 수동으로) 힘있게 전진이동되고 있는 경우, 주 뼈 안에 이로운 마주하는 축방향 반발력(Ry)을 유발한다. 이 마주하는 축방향 반발력(Ry)은, 절골부(26) 속으로 힘있게 전진이동되는 방향에 대해 방향적으로 반대인 것으로 도 4에 도식적으로 도시되어 있다. 환언하자면, 회전식 절골도(28)를 조작하는 외과의사가 절골부(26) 속으로 아래쪽을 향하여 회전식 절골도(28)를 밀어내고 있는 경우라면, 이때 마주하는 축방향 반발력(Ry)은 위쪽을 향하여 절골도를 밀어내기 위해서 반대 방향으로 작용한다. 마주하는 축방향 반발력(Ry)은 회전식 절골도(28)의 워킹 에지(58)의 전체 길이에 기대어 뼈에 의해 적용되는 뉴턴의 "균등한 그리고 반대방향 반발력(equal and opposite reaction force)"인 반발력의 수직방향(또는 아마도 더욱 정확하게는 길이방향 축(A)에 대한 "축방향") 성분이다. 회전식 절골도(28)가 치밀화 방향으로 회전되는 경우, 마주하는 축방향 반발력(Ry) 또한 립(40)들에서의 효과적으로 큰 음수의 레이크 각에 의해 생성된다. 당해 기술분야에서의 통상의 기술자라면, 마주하는 축방향 반발력(Ry)이 일제히 동작하는 립(40)과 워킹 에지(58) 양자 모두에 의해서라기 보다는 단독의 립(40)들의 구성이나 단독의 워킹 에지(58)들의 구성에 의해 생성되는 대체 실시예들을 알 수 있을 것이다.
회전식 절골도(28)가 치밀화 방향으로 스핀동작하고 있는 경우 외과의사가 절골부(26)의 바닥을 향하여 치근 단부(38)를 전진이동시키기 위하여, 그 또는 그녀는 위에 기술되어 있는 바와 같이 뼈를 소성적으로 변위시키는데/확장시키는데 요구되는 힘을 공급하는 것에 추가하여 마주하는 축방향 반발력(Ry)들에 대항하여 밀어내면서 극복해야만 한다. 회전식 절골도(28)는, 말하자면 외과의사가 밀착에 의해, 즉 치밀화 모드에 있는 경우 절골부(26)를 확장하기 위해서 마주하는 축방향 반발력(Ry)들에 대항하여 연속적으로 작업해야만 하도록 설계되어 있다. 해가 되는 것이라기 보다는, 마주하는 축방향 반발력(Ry)들은 확장 과정 내내 더 큰 제어를 부여함으로써 외과의사에게 이점이다. 마주하는 축방향 반발력(Ry)들 때문에, 골 부위의 내부를 향하여 절골도를 전진이동시키는 경향이 있는 견인력을 발생시키도록 설계되어 있는 표준 "상방 절삭(up cutting)" 트위스트 드릴(twist drill) 또는 버(burr)를 가지고 일어날 수 있는 바와 같이, 회전식 절골도(28)는 절골부(26) 속으로 더 깊숙이 당겨지지는 않을 것이다. 상방 절삭 버들은 절골부 속으로 더욱 깊게 버를 붙잡아 당기는 잠재성을 가지는데, 이는 의도치않은 초과-관통을 초래할 수도 있다.
치밀화 모드에서, 마주하는 축방향 반발력(Ry)들의 세기는 절골부(26) 속으로 바디(32)를 전진이동시킬 때 외과의사에 의해 적용되는 힘의 세기에 언제나 비례한다. 그러므로, 이 마주하는 힘은, 적용된 힘이 임의의 주어진 순간에 더 많이 요구되는지 또는 더 적게 요구되는지 여부를 외과의사에게 알려주기 위해서 직관적이고 자연스러운 리얼-타임 햅틱 피드백을 생성한다. 이 동시발생적인 촉각 피드백은 회전식 절골도(28)를 통해 반발력들(R)(특히 축방향 성분(Ry))을 직접 적용함으로써 터치에 관한 외과의사의 섬세한 감지를 완전히 이용한다. 이 치밀화 모드에서, 마주하는 축방향 반발력(Ry)의 기계적인 자극은, 실시간으로 확장 절차에 대해 뼈(또는 다른 주 재료)가 어떻게 반응하고 있는지에 기초하여, 외과의사가 확장 절차를 잘 제어하는 것을 보조한다.
그러므로, 위에 기술되어 있는 제어식 "바운싱(bouncing)" 또는 "펌핑(pumping)" 동작은 마주하는 축방향 반발력(Ry)들에 의해 더욱 효과적이게 되고 실질적으로 더욱 제어가능하게 되어서, 외과의사는 진척정도를 본능적으로 모니터링할 수 있고, 확장의 비율에 관한 제어를 잃지 않는 상태에서 미세한 수정들과 적용된 압력 조정들을 재빠르게 행할 수 있다. 마주하는 축방향 반발력(Ry)들로부터의 촉각 피드백은 외과의사가 뼈 재료 상에 응력을 직관적으로 가하는 것을 허용해서, 그 변형율 응답(strain response)은 바람직하게는 변형 경화 지대 안에, 즉 그 항복 지점과 그 극한 인장 강도 사이에 있다. 어떤 상황에서, 외과의사는 골절이 있는 지점 아래에 그리고 탄성 한계 위에 (회전하는 회전식 절골도(28)를 통해 그 또는 그녀가 적용하는 힘에 의해 발생되는 바와 같이) 응력을 유지하고 있으려고 노력할 것이다. 물론, 적용된 응력이 탄성 한계를 지나갈 때까지, 뼈는 영구적으로 전혀 변형하지 않을 것이고, 그리고 골절이 있는 지점을 넘어 응력을 적용하는 것은 어쩌면 비극적이게도 뼈(또는 다른 주 재료)가 부서지게 할 것이다.
도 4와 도 5에는 뼈를 동시에 자가 이식하면서 밀착하는 회전식 절골도(28)의 능력이 도시되어 있다. 밀착 양태는 절골부(26)를 둘러싸는 구역에 걸쳐서 셀(cell)들을 밀착하기 위해서 측면방향으로 바깥쪽을 향하여 골 구조물의 가벼운 밀어내기로서 정의될 수 있다. 회전식 절골도(28)는, 회전되면서 절골부(26) 속으로 힘있게 전진이동됨에 따라 각각의 더 큰 크기의 절골도(28)로부터 나오는 작은 양의 분쇄된(ground)/갈린(milled) 뼈를 동시에 자가 이식하면서 밀착하도록 구성되어 있다. 자가 이식 현상은 절골부의 내측 벽(82)들을 더욱 치밀화하기 위해서 위에 기술되어 있는 기본적인 뼈 밀착과 응축 효과들을 보충한다. 나아가, 환자 자신의 뼈 재료를 복원하는 과정인 자가 이식은 회복을 가속하면서 골유착을 개량하는 인간 신체 안에서의 자연 치유 특성들을 개선한다.
도 4에는, 각각의 회전하면서 힘있게 전진이동하는 립(40)의 최외측 에지가 뼈에 접촉하는 지점에서의 주 뼈 재료와 치근 단부(38) 사이의 경계부에 관한 확대도가 나타나 있다. 교모(attrition)는 뼈가 분쇄되어 버리게 한다. 뼈 부스러기는 주로 제 2 후미 플랭크(46)들 상에서, 즉 개개의 제 1 후미 플랭크(44)들 바로 뒤쪽에서 수집된다. 축적된 뼈 부스러기 중 일부는 립(40)들을 따라 반경방향으로 안쪽을 향하여 이동하고, 절골부(26)의 바로 그 바닥 쪽으로 줄곧 옮겨진다. 축적된 뼈 부스러기 중 나머지는 외과의사의 수동으로 밀어내기 노력들을 통해 가해지는 압력에 의해 제 2 후미 플랭크(46)들을 직접 가로지르는 복수의 플루트(50)들을 따라 분포된다. 복수의 플루트(50)들은 치밀화 모드에서 뼈 슬러리의 상방 유동을 수용하기 위하여 제 2 후미 플랭크(46)들 속으로 개방되는 것으로 관찰된다. 이들 플루트(50)들은 분쇄 경계부(grinding interface)로부터 멀어지는 방향으로 뼈 부스러기를 즉시 옮기고, 이로써 뼈 입자들 안에서의 열 및/또는 압력 유도 괴사의 가능성을 줄일 수 있다.
혈액과 콜라겐 및 세정용 유체와 혼합되어, 본 칩들은 반점성 슬러리의 일관성을 가진다. 플루트(50)들 위로 분포되어 있는 뼈 부스러기는, 절골부(26)의 다공질 벽들 속으로 눌리면서 쓸어닦여지고 나서 그것이 산출되어 있는 시야에 매우 가까운 환자의 뼈 속으로 다시 즉각적으로 이식되는, 연관된 랜드 면(56)들을 향하여 작업해 나간다. 절골부(26)의 바닥 쪽으로 옮겨진 뼈 부스러기는 절골부(26)의 바닥 속으로 눌리면서 쓸어닦여진다. 그 결과로서, 자가 이식 지대는 밀착 구역 아래에 그리고 그 주위에 전개되어 있다. 그리고 밀착이 거의 없거나 전혀 없는 절골부 바닥에서, 이와 달리 고밀화되지 않을 수도 있는 절골부(26)가 있는 영역을 고밀화하고 긍정적으로 자극하는데 이바지하는 자가 이식이 있는 상당한 지대가 있다. 그러므로 골치밀화 방법은 소성을 개선하기 위해서 뼈와 그 콜라겐 내용물을 보존한다. 골치밀화 방법은 후속적으로 자리배치되는 임플란트나 고정물을 위한 준비시 회전식 절골도(28)를 가지고 밀착함으로써(그리고/또는 회전이 역전되는 경우 절삭함으로써) 절골부(26)를 확장해나가는 것을 감안하고 있다.
본 발명의 회전식 절골도(28)는 특히 관골 적용처 및 다른 심부 도달 적용처를 위하여 구성되어 있다. 그러하므로, 회전식 절골도(28)의 바디(32)는 전이부(36)와 플루트(50)들의 말단(62) 사이에 뻗어 있는 기다란 스토퍼 섹션(60)을 포함한다. 스토퍼 섹션(60)은 절삭 모드에서 플루트(50)들을 따라 뼈 입자들의 연속되는 이동을 방지하기 위해서 바이탈 플러깅 동작(vital plugging action)을 만들어 내고, 이로써 절삭 방향으로 조작되는 경우 절골도(28)의 절삭 성능을 자체-제동(self-arrest)할 수 있다. 실제로, 스토퍼 섹션(60)의 축방향 길이는 의도된 적용처에 따라 달라질 수 있다. 도 10과 도 11에는 중간 임플란트(22)와 짧은 임플란트(24)를 맞추기 위하여 의도된 상대적으로 짧은 스토퍼 섹션(60)들을 가지는 회전식 절골도(28)들이 나타나 있다. 대조적으로, 도 1b와 도 12에는 긴 임플란트(20)들을 맞추기 위하여 의도된 상대적으로 긴 스토퍼 섹션(60)들을 가지는 회전식 절골도(28)들이 나타나 있다.
일부 예상되는 실시예들에서, 치근 단부(38)로부터 전이부(36)까지에 해당하는 바디(32)의 전체적인 길이는 연속적인 테이퍼 또는 원뿔형 프로파일을 가진다. 이들 경우들에서, 스토퍼 섹션(60)은 이 테이퍼가공된 구성을 공유할 것이다. 그러나, 도시된 예시들에서, 스토퍼 섹션(60)은 직선 실린더형 프로파일을 가진다. 그러므로, 바디(32)의 하측 단부만이 테이퍼가공되고, 실린더형 형상은 스토퍼 섹션(60)을 차지하며, 이는 관골 및 다른 심부 도달 스타일 임플란트들(20, 22, 24)의 형상을 수용해내는데 이상적으로 적합하다.
도 1b와 도 13을 참조하면, 일단 플루트(50)들의 전체적인 길이들이 절골부(26)로 들어가면, 플루트(50)들로부터의 뼈 입자 슬러리를 위한 편리한 출구가 없는 것으로 관찰된다. 스토퍼 섹션(60)은 코르크 또는 피스톤과 같이 절골부(26)의 측벽들과 플루트(50)들 사이에 뼈 입자들을 밀봉하면서 가둔다. 외과의사가 회전하는 절골도(28)를 절골부(26) 속으로 더 깊숙이 계속해서 전진이동시키는 경우라면, 실질적인 저항을 마주치게 될 수 있다. 가두어진 본 칩 슬러리는 외과의사의 밀어내기의 힘에 응답하여 플루트(50)들의 안쪽에서 가압된 상태가 될 것이다. 외과의사가 원한다면, 수압식 압력은 절골부(26)의 주변 벽 표면들 속으로 슬러리에 힘을 가하는 전술된 펌핑 동작에 의해 뼈 입자 슬러리를 통해 고동치게 될 수 있고, 이로써 치밀화 크러스트(densification crust)를 형성할 수 있다.
도 7에 아마도 가장 잘 나타나 있는 바와 같이, 회전식 절골도(28)는 섕크(30) 안의 적어도 하나의 유입구(64)로부터 바디(32) 안의 적어도 하나의 유출구 오리피스(66) 쪽으로 지나가는 세정 도관을 포함한다. 유입구(64)는 구동 결합수단(34)의 부재 내부에서 길이방향 축(A)을 따라 정렬되어 있는 섕크(30)의 구동 단부 안에 배치되어 있다. 세정 도관은, 섕크(30)를 통해 동시다발적으로 길이방향 축(A)을 따라 그리고 바디(32)의 일 부분을 통해 뻗어 있는 전체적으로 실린더형인, 즉 튜브형 메인 트렁크(68)에 의해 정의되어 있다. 보다 상세하게, 메인 트렁크(68)는 스토퍼 섹션(60)의 상당한 부분을 통해 동시다발적으로 길이방향 축(A)을 따라 지나간다. 정상적인 사용시 절골도(28)의 종종 높은 회전 속도(~2000 RPM)에 기인하여, 메인 트렁크(68)의 중심 배치는 적어도 2개의 중요한 이점들, 즉: 1) 절골도(28)의 회전 밸런스가 보존된다는 점; 및 2) 메인 트렁크(68)를 전이하는 세정 유체 쪽으로의 경계층 마찰을 통한 운동의 최소 전달;을 가진다.
앞서 말한 바와 같이, 세정 도관은 적어도 하나의 유출구 오리피스(66)가 제공되어 있는 것으로 예상되어 있다. 그리고, 유출구 오리피스(66)는 바람직하게는 스토퍼 섹션(60) 안에 배치되어 있다. 그러나, 회전 밸런스를 유지하고 있기 위해서, 복수의 유출구 오리피스(66)들이 바람직하다. 복수의 유출구 오리피스(66)들은 바디(32)의 둘레에서 원주방향으로 균등하게 점증적으로 서로로부터 떨어져 이격되어 있다. 도시된 예시들에서, 절골도(28)는 서로에 대해 직경방향으로 반대편에 있는 2개의 유출구 오리피스(66)들이 제공되어 있다. 그러나, 원주방향 간격이 회전 밸런스를 유지하고 있다면, 2개 이상의 유출구 오리피스(66)들은 확실하게 가능성있다. 자연스럽게, 클러스터들 안에 배열되어 있는 유출구 오리피스(66)들의 균등한 구성을 생각해 볼 수도 있고, 여기서 클러스터들은 고르게 떨어져 균등하게 원주방향으로 이격되어 있고, 개별적인 오리피스(66)들이 불균등하게 이격되어 있을지라도 그러하다. 그러므로, 2000 RMP에 근접하는 속도에서 회전 안정성과 밸런스를 유지하고 있는 것이 주된 목적이다.
플로우 스플리터(flow splitter; 유동 분배기)(70)는 복수의 유출구 오리피스(66)들과 메인 트렁크(68) 사이에 배치되어 있다. 플로우 스플리터(70)는 개개의 오리피스(66)들을 통해 발산되도록 메인 트렁크(68)를 통해 실질적으로 균등한 브랜치(72)들 속으로 지나다니는 세정용 유체의 유동을 분할하도록 구성되어 있다. 각각의 브랜치(72)는 도 7에서 가장 잘 보이는 바와 같이 치근 단부의 방향으로 길이방향 축에 대하여 예각 궤적(acute trajectory)(B)으로 각도형성되어 있다. 각각의 브랜치(72)의 예각 궤적(B)은 약 10°내지 45°사이에 있다. 바람직하게는, 예각 궤적(B)은 회전 밸런스를 보존하기 위해서 모든 브랜치(72)들을 위하여 동일하다. 그러나, 당해 기술분야에서의 통상의 기술자라면 브랜치(72)들 사이에 불균등한 예각 궤적(B)들을 만드는 동안 회전 밸런스를 유지하고 있는 방식들을 생각해 볼 수도 있다. 도시된 예시들에서, 각각의 브랜치의 예각 궤적(B)은 약 20°이고, 이는 만족스러운 결과들을 제공하는 것으로 나타나 있다.
각각의 유출구 오리피스(66)는 기하학의 정상적인 법칙들에 따라 더 긴 장축(major axis)과 더 짧은 단축(minor axis)으로 정의되는 전체적으로 타원형인 형상을 가진다. 장축은 축방향으로 배향되어 있는데 반해, 단축은 도시된 예시들에서 원주방향으로 배향되어 있다. 타원형 형상은 특히 관골 적용처 및 심부 도달 적용처를 위하여 제작된 특수한 노즐 효과를 생성한다. 특히, 각각의 오리피스(66)의 타원형 형상은 대기중인 플루트(50)들 속으로의 물의 발산되는 흐름들을 자연스럽게 구부리는 효과를 가진다. 전이하는 액체의 경계층을 따르는 표면 장력은 세정용 유체가 브랜치(72)의 안쪽 표면에 달라붙게 한다. 이는 각각의 오리피스(66)를 빠져나가는 물이 플루트(50)들 속으로의 롤(roll)과 바디(32)와의 접촉상태를 유지하도록 이 자연스러운 효과에 의해 강제될 것이라는 것을 의미한다.
유체역학에 관한 이 법칙을 완전히 활용하기 위하여, 각각의 유출구 오리피스(66)는 도면들에 걸쳐 나타나 있는 바와 같이 개개의 플루트(50)의 말단(62)과 축방향으로 정렬될 수 있다. 플루트(50)들과 오리피스(66)들의 이 정렬은 그 세정 유체가 치근 단부(38)를 향하여 펌핑될 수 있는 플루트(50)들 속으로의 세정용 유체의 전달만을 개량한다. 그 연관된 플루트 말단(62)에 대한 오리피스(66)의 근접은 자연스럽게 일조한다. 실제로, 오리피스(66)로부터 인접한 플루트 말단(62)까지의 거리가 정렬 컨디션에 무관하게 3을 넘지않는 길이들일 것이라고 알려져 왔다. 환언하자면, 말단(62)과 오리피스 사이의 공간 안에서 타원형 형상의 장직경(major diameter)의 3배(3x)를 넘지 않아야 한다는 것이고, 이는 그것들이 축방향으로 정렬되어 있지 않는 경우일지라도 그러하다. 이러한 상황에서, 더 가까우면 가까울 수록 대체로 더 좋은 것으로 여겨지므로, 축방향 정렬로 결합된 길이(즉 오리피스(66)의 장직경) 미만의 간격은 다수의 적용처들에서 최적인 것으로 여겨진다.
실제로, 다수의 관골 적용처 및 다른 심부 도달 적용처는 협소한(슬림한) 임플란트들(20, 22, 24)을 특히 요구한다. 이는 회전식 절골도(28)들의 직경들이 마찬가지로 협소한/슬림한 것이라는 것을 의미한다. 플루트(50)들에 의해 개선된 전술된 수압 펌핑 효과는 회전식 절골도(28)가 협소한 경우 어느 정도 잠잠해지거나 위축된다. (더 큰 직경들은 더 큰 각 속도들을 발생시킨다.) 그러므로, 효율의 소소한 개량들 마저 환영받는다.
도 13에는, 유출구 오리피스(66)들이 절골부(26) 속으로 깊숙이 지나가는 경우 브랜치(72)들을 통한 세정용 유체의 에너지 이송이 그 다수의 프리컨디셔닝 이점들로 원하는 수압 효과를 유지하고 있는데 요구되는 것으로 나타나 있는데, 그 이점들은, 몇가지만 말하자면, 1) 후속적인 밀착 접촉을 위한 준비로 절골부(26)의 뼈 구조물에 관한 가벼운 예비응력, 2) 측면 벽들과 회전식 절골도 사이의 실제 접촉에 앞서 외과의사가 순간적으로 가해지는 압력을 전략적으로 식별하는 것을 허용하는, 회전식 절골도를 통해 전달되는 햅틱 피드백, 3) 뼈 인성을 증가시키기도 하고 뼈 소성을 증가시키기도 하는 뼈 구조물의 개선된 수화작용, 4) 주변 뼈의 격자 구조물 속으로의 뼈 단편들의 수압 보조식 주입, 5) 특히 소성 변형이 있는 지점에서의 줄어든 열 전달, 6) 유체역학적 윤활성, 및 7) 환자에 의해 감지되는 트라우마의 감쇄 또는 완충을 포함한다.
도 14는 2개의 세트를 이루는 회전식 절골도(28)들을 위한 나란한 비교예들을 제공한다. 각각의 세트는, 동일한 길이로 되어 있지만 점진적으로 더 큰 직경들로 되어 있는 4개의 회전식 절골도(28)들과 파일럿 드릴(74)로 이루어져 있다. 좌측 상의 세트는 긴 임플란트(20)들의 자리배치를 가능하게 하기 위해서 연장된 길이들이 형성되어 있다. 짐작건대 이러한 연장된 길이의 절골도(28)들이 다른 임플란트(22, 24)들을 마찬가지로 자리배치하는데 사용될 수 있을지라도 그러하다. 우측 상의 세트는 중간 임플란트(22)와 짧은 임플란트(24)의 자리배치만을 가능하게 하기 위해서 더 짧은 길이들이 형성되어 있다.
파일럿 드릴(74)은 임의의 적합한 타입으로 되어 있을 수 있다. 도 14 내지 도 16에 나타나 있는 버전은 삼각 단면을 가지는 창 스타일(lance style)이다. 이 스타일은 만족스러운 결과들을 제공하는 것으로 알려져 왔다. 유출구 오리피스(66)들의 포함으로부터 알 수 있는 바와 같이, 파일럿 드릴(74)은 회전식 절골도(28)들과 관련하여 위에 기술되어 있는 것에 대한 유사한 세정 도관 계획을 이용하여 내부 세정을 위하여 구성될 수도 있다.
사용의 방법들은 적어도 외부에서 세정되는 절골도들의 맥락에서 문서화가 잘 되어 있다. 사용의 방법들을 위한 상세한 설명들은, 예컨대 2017년 7월 20일자로 공표된 WO 2017/124079 A1에 들어 있을 수 있다. 참조사항으로의 통합을 용인하는 관할권들 안에서, WO 2017/124079 A1의 전체 내용은 참조사항으로 본 명세서에 통합되어 있다.
본 발명의 원리들이 주 재료로서 뼈에 제한되는 것은 아니다. 사실, 본 발명의 절골도(28)는 절삭하기 및/또는 밀착하기에 의해 대부분의 임의의 타입의 다공질 또는 고체 재료 안의 홀을 확장해나가도록 구성될 수 있다. (비-의료용 적용처들에서, 회전식 절골도(28)는 뼈 안에서의 사용을 암시하는 골-접두어(osteo-prefix)와의 혼동을 피하기 위해서 간단히 툴 또는 회전식 툴로서 확인될 수 있다. 항공우주선에서 사용되는 타입의 메탈 폼, 열 차폐 및 다른 중대한 적용처들은 보이는 주 재료 후보군이다. 본 발명의 회전식 툴(28)에 의해 형성되는 홀은 나사 또는 다른 고정용 앵커를 수용하기 위해서 더욱 양호하게 준비되는데, 이는 내측 측벽이 전술된 압축성 변위 및 자가 이식 효과에 의해 치밀화되어 있기 때문이다. 폼 메탈에 추가하여, 살아있는 뼈와 유사한 점탄성 특성들을 가지는 무기 재료들은 특히 좋은 후보군들이다. 일부 실험은 플레이트 알루미늄 및 플라스틱과 같은 비다공질 무기 재료들 안에서의 홀 형성으로 마찬가지로 행해졌다. 일정한 이점들이 비다공질 재료들 안에 마찬가지로 존재하고 있으므로, 본 발명의 원리를 이용하는 홀 준비에 의한 나사 또는 앵커 보유를 개량하는 잠재성은 완전히 예상된다.
당해 기술분야에서의 통상의 기술자라면, 도면들에 나타나 있는 바와 같이 부분적으로 테이퍼가공된 작업 단부가 아니라 완전히 직선형 또는 테이퍼가공되지 않은 바디(32)로 절골도(28)가 구성될 수도 있다는 점을 알 수 있을 것이다. 따라서, 기술된 절골부 확장 기법들은 유체역학적 효과들과의 조합으로 밀착하는 신규한 방법을 통해서 테이퍼가공되지 않는 툴들을 이용하여 완성될 수 있다. 따라서, 전술한 발명은 관련 법적 표준들에 따라 기술되어 있으므로, 그 설명은 성질을 제한하는 것이라기 보다는 예시적인 것이다. 개시된 실시예에 대한 변경들과 수정들은 당해 기술분야에서의 통상의 기술자에게 자명할 것이고, 본 발명의 범위 내에 있을 것이다.

Claims (20)

  1. 심부 도달 적용처들을 위하여 구성된 회전식 절골도로서, 상기 절골도는:
    회전의 길이방향 축을 획정하는 섕크로서, 상기 섕크는 구동 단부와 전이 경계부 사이에 뻗어 있는, 섕크;
    상기 전이 경계부로부터 치근 단부까지 뻗어 있는 바디로서, 복수의 플루트들은 상기 바디의 둘레에 배치되어 있고 인접한 상기 치근 단부로부터 개개의 말단까지 뻗어 있고, 각각의 상기 플루트는 레이크 각을 정의하는 그 한쪽 측면 상의 절삭 면, 및 힐-사이드 각을 정의하는 그 다른쪽 측면 상의 치밀화 면을 가지고, 랜드는 각각의 인접한 쌍을 이루는 플루트들 사이에 형성되어 있고, 각각의 상기 랜드는 하나의 인접한 상기 플루트의 상기 절삭 면을 따라 워킹 에지를 가지고, 상기 바디의 스토퍼 섹션은 상기 섕크의 상기 전이 경계부와 상기 플루트들의 상기 말단 사이에 배치되어 있는, 바디; 및
    상기 섕크 안의 적어도 하나의 유입구로부터 적어도 하나의 유출구 오리피스 쪽으로 지나가는 세정 도관으로서, 상기 적어도 하나의 유출구 오리피스는 상기 스토퍼 섹션 안에 배치되어 있는, 세정 도관;
    을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 절골도.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 스토퍼 섹션은 전체적으로 실린더형인 것을 특징으로 하는 절골도.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 유출구 오리피스는 상기 바디의 둘레에서 원주방향으로 균등하게 점증적으로 서로로부터 떨어져 이격되어 있는 복수의 유출구 오리피스들을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 절골도.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 복수의 유출구 오리피스들은 직경방향으로 반대편에 있는 2개의 유출구 오리피스들을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 절골도.
  5. 제 3 항에 있어서,
    각각의 상기 유출구 오리피스는 전체적으로 타원형인 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 절골도.
  6. 제 3 항에 있어서,
    각각의 상기 유출구 오리피스는 개개의 상기 플루트의 상기 말단과 축방향으로 정렬되어 있는 것을 특징으로 하는 절골도.
  7. 제 3 항에 있어서,
    각각의 상기 유출구 오리피스는 더 긴 장축과 더 짧은 단축으로 정의되는 전체적으로 타원형인 형상을 가지고, 각각의 상기 유출구 오리피스는 상기 장축의 길이의 3배 이하의 간격만큼 인접한 상기 플루트에 대하여 위치되어 있는 것을 특징으로 하는 절골도.
  8. 제 3 항에 있어서,
    상기 세정 도관은 상기 섕크를 통해 동시다발적으로 상기 길이방향 축을 따라 뻗어 있는 전체적으로 실린더형인 메인 트렁크를 포함하고,
    상기 메인 트렁크는 상기 스토퍼 섹션의 일 부분을 통해 동시다발적으로 상기 길이방향 축을 따라 뻗어 있고,
    상기 세정 도관은 상기 복수의 유출구 오리피스들과 상기 메인 트렁크 사이에 배치되어 있는 플로우 스플리터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 절골도.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 플로우 스플리터는 개개의 상기 오리피스들을 통해 발산되도록 상기 메인 트렁크를 통해 실질적으로 균등한 브랜치들 속으로의 세정용 유체의 유동을 분할하도록 구성되어 있고,
    각각의 상기 브랜치는 상기 치근 단부의 방향으로 상기 길이방향 축에 대하여 예각 궤적으로 각도형성되어 있는 것을 특징으로 하는 절골도.
  10. 제 9 항에 있어서,
    각각의 상기 브랜치의 상기 예각 궤적은 약 10°내지 45°사이에 있는 것을 특징으로 하는 절골도.
  11. 심부 도달 적용처들을 위하여 구성된 회전식 절골도로서, 상기 절골도는:
    회전의 길이방향 축을 획정하는 섕크로서, 상기 섕크는 구동 단부와 전이 경계부 사이에 뻗어 있는, 섕크;
    상기 전이 경계부로부터 치근 단부까지 뻗어 있는 바디로서, 상기 바디의 적어도 일 부분은 최대 직경으로부터 상기 치근 단부에 인접한 최소 직경으로 감소하는 원뿔형으로 테이퍼가공된 프로파일을 가지고, 복수의 플루트들은 상기 바디의 둘레에 배치되어 있고 인접한 상기 치근 단부로부터 개개의 말단까지 뻗어 있고, 각각의 상기 플루트는 상기 바디의 상기 원뿔형으로 테이퍼가공된 프로파일의 둘레에 나선형으로 나사산형성되어 있고, 상기 복수의 플루트들은 원주방향으로 균등하게 점증적으로 상기 바디의 둘레에 배열되어 있고, 각각의 상기 플루트는 레이크 각을 정의하는 그 한쪽 측면 상의 절삭 면, 및 힐-사이드 각을 정의하는 그 다른쪽 측면 상의 치밀화 면을 가지고, 랜드는 각각의 인접한 쌍을 이루는 플루트들 사이에 형성되어 있고, 각각의 상기 랜드는 하나의 인접한 상기 플루트의 상기 절삭 면을 따라 워킹 에지를 가지고, 상기 바디의 스토퍼 섹션은 상기 섕크의 상기 전이 경계부와 상기 플루트들의 상기 말단 사이에 배치되어 있고, 상기 스토퍼 섹션은 전체적으로 실린더형인, 바디; 및
    상기 섕크 안의 유입구로부터, 상기 스토퍼 섹션 안에 배치되어 있는 복수의 유출구 오리피스들 쪽으로 지나가는 세정 도관으로서, 상기 유입구는 상기 섕크의 상기 구동 단부 안에 배치되어 있고, 상기 유입구는 상기 길이방향 축을 따라 정렬되어 있고, 상기 복수의 유출구 오리피스들은 상기 바디의 둘레에서 원주방향으로 균등하게 점증적으로 서로로부터 떨어져 이격되어 있는, 세정 도관;
    을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 절골도.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 복수의 유출구 오리피스들은 직경방향으로 반대편에 있는 2개의 유출구 오리피스들을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 절골도.
  13. 제 11 항에 있어서,
    각각의 상기 유출구 오리피스는 전체적으로 타원형인 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 절골도.
  14. 제 11 항에 있어서,
    각각의 상기 유출구 오리피스는 개개의 상기 플루트의 상기 말단과 축방향으로 정렬되어 있는 것을 특징으로 하는 절골도.
  15. 제 11 항에 있어서,
    각각의 상기 유출구 오리피스는 더 긴 장축과 더 짧은 단축으로 정의되는 전체적으로 타원형인 형상을 가지고, 각각의 상기 유출구 오리피스는 상기 장축의 길이의 3배 이하의 간격만큼 인접한 상기 플루트에 대하여 위치되어 있는 것을 특징으로 하는 절골도.
  16. 제 11 항에 있어서,
    상기 세정 도관은 상기 섕크를 통해 동시다발적으로 상기 길이방향 축을 따라 뻗어 있는 전체적으로 실린더형인 메인 트렁크를 포함하고,
    상기 메인 트렁크는 상기 스토퍼 섹션의 일 부분을 통해 동시다발적으로 상기 길이방향 축을 따라 뻗어 있고,
    상기 세정 도관은 상기 복수의 유출구 오리피스들과 상기 메인 트렁크 사이에 배치되어 있는 플로우 스플리터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 절골도.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 플로우 스플리터는 개개의 상기 오리피스들을 통해 발산되도록 상기 메인 트렁크를 통해 실질적으로 균등한 브랜치들 속으로의 세정용 유체의 유동을 분할하도록 구성되어 있고,
    각각의 상기 브랜치는 상기 치근 단부의 방향으로 상기 길이방향 축에 대하여 예각 궤적으로 각도형성되어 있는 것을 특징으로 하는 절골도.
  18. 제 17 항에 있어서,
    각각의 상기 브랜치의 상기 예각 궤적은 약 10°내지 45°사이에 있는 것을 특징으로 하는 절골도.
  19. 제 11 항에 있어서,
    각각의 상기 워킹 에지는 실질적으로 마진이 거의 없고,
    상기 워킹 에지들은, 상기 원뿔형으로 테이퍼가공된 프로파일이 직경 감소함에 따라, 비절삭 방향으로부터 멀어지는 방향으로 방향전환하고 있는 방향으로 상기 바디의 둘레를 감아돌고,
    상기 치근 단부는 한 쌍의 립들을 포함하고,
    각각의 상기 립은 전체적으로 평평한 제 1 후미 플랭크를 가지는 것을 특징으로 하는 절골도.
  20. 회전의 길이방향 축을 획정하는 섕크로서, 상기 섕크는 구동 단부와 전이 경계부 사이에 뻗어 있는, 섕크;
    상기 섕크의 상기 전이 경계부로부터 치근 단부까지 뻗어 있는 바디로서, 상기 바디의 적어도 일 부분은 최대 직경으로부터 상기 치근 단부에 인접한 최소 직경으로 감소하는 원뿔형으로 테이퍼가공된 프로파일을 가지고, 상기 치근 단부는 한 쌍의 립들을 포함하고, 각각의 상기 립은 전체적으로 평평한 제 1 후미 플랭크를 가지고, 복수의 플루트들은 상기 바디의 둘레에 배치되어 있고 인접한 상기 치근 단부로부터 개개의 말단까지 각각 뻗어 있고, 각각의 상기 플루트는 상기 바디의 상기 원뿔형으로 테이퍼가공된 프로파일의 둘레에 나선형으로 나사산형성되어 있고, 상기 복수의 플루트들은 원주방향으로 균등하게 점증적으로 상기 바디의 둘레에 배열되어 있고, 각각의 상기 플루트는 레이크 각을 정의하는 그 한쪽 측면 상의 절삭 면, 및 힐-사이드 각을 정의하는 그 다른쪽 측면 상의 치밀화 면을 가지고, 각각의 상기 플루트는 축방향 길이와 반경방향 깊이를 가지고, 랜드는 각각의 인접한 쌍을 이루는 플루트들 사이에 형성되어 있고, 각각의 상기 랜드는 하나의 인접한 상기 플루트의 상기 절삭 면을 따라 워킹 에지를 가지고, 각각의 워킹 에지는 실질적으로 마진이 거의 없고, 상기 워킹 에지들은, 상기 원뿔형으로 테이퍼가공된 프로파일이 직경 감소함에 따라, 비절삭 방향으로부터 멀어지는 방향으로 방향전환하고 있는 방향으로 상기 바디의 둘레를 감아돌고, 상기 바디의 스토퍼 섹션은 상기 섕크의 상기 전이 경계부와 상기 플루트들의 상기 말단 사이에 배치되어 있고, 상기 스토퍼 섹션은 전체적으로 실린더형인, 바디; 및
    상기 섕크 안의 유입구로부터 상기 바디 안의 복수의 유출구 오리피스들 쪽으로 지나가는 세정 도관으로서, 상기 유입구는 상기 섕크의 상기 구동 단부 안에 배치되어 있고, 상기 유입구는 상기 길이방향 축을 따라 정렬되어 있고, 상기 세정 도관은 상기 섕크를 통해 동시다발적으로 상기 길이방향 축을 따라 뻗어 있는 전체적으로 실린더형인 메인 트렁크를 포함하고, 상기 메인 트렁크는 상기 스토퍼 섹션의 일 부분을 통해 동시다발적으로 상기 길이방향 축을 따라 뻗어 있고, 상기 복수의 유출구 오리피스들은 상기 바디의 둘레에서 원주방향으로 균등하게 점증적으로 서로로부터 떨어져 이격되어 있고, 각각의 상기 유출구 오리피스는 전체적으로 타원형인 형상을 가지고, 플로우 스플리터는 상기 복수의 유출구 오리피스들과 상기 메인 트렁크 사이에 배치되어 있고, 상기 플로우 스플리터는 개개의 상기 오리피스들을 통해 발산되도록 상기 메인 트렁크를 통해 실질적으로 균등한 브랜치들 속으로의 세정용 유체의 유동을 분할하도록 구성되어 있고, 각각의 상기 브랜치는 상기 치근 단부의 방향으로 상기 길이방향 축에 대하여 예각 궤적으로 각도형성되어 있고, 각각의 상기 브랜치의 상기 예각 궤적은 약 10°내지 45°사이에 있는, 세정 도관;
    을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 회전식 절골도.
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