EP-4389021-B1 - SURGICAL MILLING TOOL WITH OPTIMIZED GEOMETRY

Inventors

• Roempp, Leo

Dates

Publication Date

20260506

Application Date

20231213

Claims (11)

1. A surgical milling tool (1) for milling a tissue, in particular a bone tissue or a cartilage tissue, with: a proximal tool shaft (2) along a rotational axis (6) of the milling tool (1) for coupling to a tool receptacle, and a distal milling head (4), on the outer circumference of which exactly three blades (8) are arranged, wherein the blades (8) of the milling head (1) extend spiral-shaped around the rotational axis (6) with a variable blade radius (10) relative to the rotational axis (6), have a positive angle of twist (β) or a positive pitch (12), and each have a relief angle (α; α2) and a chip flute (14) between the blades (8), wherein one blade (8.1) of the blades extends up to the rotational axis and thus forms the distal tip (16) with a distal blade radius (10) of zero, while the remaining blades are configured as discontinuous blades (8.2) and have a distance (18) in the direction of the rotational axis (6) to the distal tip (16) and a blade radius (10) of greater than zero, and starting from the tool shaft (2), a blade radius (10) increases continuously in the distal direction along the rotational axis (6) up to a maximum of the blade radius (10) and then decreases continuously thereafter in order to form a kind of belly-shaped radial outer contour.
2. The surgical milling tool (1) according to claim 1, characterized in that the distance (18) of the discontinuous blades (8.2) to the distal tip (16) in the direction of the rotational axis (6) is the same in each case, or the distance of the discontinuous blades (8.2) to the distal tip (16) is different in order to achieve a stepped increase in the number of blades (8) in the direction of the rotational axis (6).
3. The surgical milling tool (1) according to one of the preceding claims, characterized in that a rake angle (γ) and/or the relief angle (α; α2) of the blade (8) changes over the course of the blade.
4. The surgical milling tool (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the rake angle (γ) of the blade (8.1), which extends up to the rotational axis (6), at the distal tip is a minimum of -5° and/or a maximum of +10° (16), in particular is exactly 0°.
5. The surgical milling tool (1) according to claim 4, characterized in that the rake angle (γ) of the blades (8) in a remaining portion spaced from the tip is a minimum of 0° and/or a maximum of +15°, in particular is exactly +10°.
6. The surgical milling tool (1) according to one of the preceding claims, characterized in that a relief angle (α) of the blade (8.1), which extends up to the rotational axis (6), is a minimum of +10° and/or a maximum of +25° at the distal tip (16), in particular is exactly +23°.
7. The surgical milling tool (1) according to one of the preceding claims, characterized in that a relief angle (α) of the blade (8) at a distance (18) of minimum 2 mm and/or maximum 3 mm, in particular at 2.6 mm from the tip (16), is a minimum of +10° and/or a maximum of +25°, in particular is exactly +18°.
8. The surgical milling tool (1) according to one of the preceding claims, characterized in that a continuous relief angle (α2) is a minimum of +15° and/or a maximum of +40°, in particular is exactly +25°.
9. The surgical milling tool (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the angle of twist (β) of the blade (8) is a minimum of +15° and/or a maximum of +20°, in particular is +17.4°, and/or a pitch (12) of the blade (8) is a minimum of 40 mm and/or a maximum of 80 mm, in particular is 60 mm.
10. The surgical milling tool (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the blades (8) are drawn along the rotational axis (6) in the proximal direction up to the tool shaft (2), in particular merge directly into the tool shaft (2).
11. The surgical milling tool (1) according to one of the preceding claims, characterized in that each blade (8) has two clearance surfaces.

Description

Technisches Gebiet Die vorliegende Offenbarung betrifft ein chirurgisches Fräswerkzeug zur (rotierenden) fräsenden/ spanabhebenden Bearbeitung eines Gewebes, insbesondere eines Knochengewebes oder eines Knorpelgewebes. Das Fräswerkzeug weist einen proximalen Schaft/ Werkzeugschaft/ Spannabschnitt entlang einer Rotationsachse bzw. Längsachse des Fräswerkzeugs zur Ankopplung an eine Werkzeugaufnahme auf, und weist ferner einen distalen Fräskopf auf, an dessen Außenumfang Schneiden angeordnet sind, welche die Funktion des Fräsens ausführen. Hintergrund der vorliegenden Offenbarung Rosenfräser sind allgemein als Standardfräser für allgemeine Fräsarbeiten am Knochen bekannt. Durch die Verwendung einer hohen Anzahl an Schneiden, üblicherweise ca. zehn Schneiden, ergibt sich ein relativ ruhiger Lauf bei einem bearbeitenden Eingriff in das zu zerspanende Gewebe, insbesondere in ein Knochengewebe. Diese hohe Anzahl an Schneiden bedeutet jedoch auch, dass sich das Fräswerkzeug meist überdurchschnittlich erwärmt und sich die geometrisch bedingt klein ausgebildeten Spannuten sehr schnell mit Gewebe zusetzen. Ferner laufen die Schneiden alle an der distalen Spitze des Fräswerkzeugs zusammen, weshalb die Spitze nicht schneidfreudig, sondern mehr stumpf ausgebildet ist. Außerdem gibt es bei einem Rosenfräser nach Stand der Technik einen (Übergangs-)Bereich zwischen einem hinterem/ proximalen Schneidenende und dem Werkzeugschaft des Fräswerkzeugs, der keine Schneidfunktion ausführt und daher zu einer erhöhten Wärmeentwicklung bei gleichzeitiger Einschränkung der möglichen Bearbeitungsrichtung fuhrt. Mit anderen Worten ist ein nach proximal ausgerichteter Bereich des Fräskopfs nicht für eine schneidende Bearbeitung ausgebildet und hemmt, wenn beispielsweise der Fräser seitlich verfahren wird, eine Art Rückziehen des Fräsers in Richtung der Rotationsachse aus dem Gewebe heraus. Ein weiteres Beispiel eines Fräswerkzeugs nach Stand der Technik hat beispielsweise nur zwei Schneiden, wodurch zumindest größere Spannuten gebildet werden, welche sich zumindest nur sehr schwer zusetzen. Nachteile sind hierbei jedoch die für einen ruhigen Lauf benötigten und zusätzlich eingefügten Stützkanten, welche sich zwischen den einzelnen Schneiden befinden, um diese entsprechend zu stützen. Diese Stützkanten reiben dabei stumpf auf dem Werkstück und erzeugen eine unnötige und auch nachteilige Hitze. Ähnlich wie beim Rosenfräser beinhaltet also auch dieser zweischneidige Fräser einen stumpfen Bereich zwischen der Schneide und dem (Werkzeug-)Schaft des Fräswerkzeugs, welcher die gleichen vorstehend genannten Nachteile wie beim Rosenfräser hat. Dadurch, dass bei dem zweischneidigen Fräser nur zwei Schneiden zu der distalen Spitze zusammenlaufen, können zumindest diese Schneiden und auch die Spitze aggressiver bzw. schneidfreudiger (mit einer stärker ausgeprägten, spanabhebenden Schneidkante) als die des Rosenfräsers gestaltet werden. Diese aggressivere Spitze zentriert das Fräswerkzeug sehr gut, wodurch sich der zweischneidige Fräser hervorragend für bohrähnliche Arbeiten eignet, in welche in Längsrichtung in das Werkstück bzw. den zu bearbeitenden Knochen eingetaucht werden muss. Die vorstehend genannte Eigenschaft erschwert es jedoch, bei dem zweischneidigen Fräser aus der Funktion des Bohrens ausgehend in eine Funktion des Fräsens überzugehen und in eine spezielle Richtung quer zur Längsachse bzw. Rotationsachse mit einem Fräsen fortzufahren. Beispielsweise ist ein gattungsgemäßes Schneidwerkzeug, das einen proximalen Werkzeugschaft und einen distalen Fräskopf aufweist, wobei der Fräskopf genau drei Schneiden am Außenumfang hat, welche sich spiralförmig mit einem veränderlichen Schneidenradius erstrecken, aus der US 2014/277041 A1, der US 2017/231643 A1, der US 2013/006248 A1, der EP 2 838 445 B1, der EP 3 434 208 A1, der US 7 892 235 B2 oder der US 2012/244297 A1 bekannt. Zusammenfassung der vorliegenden Offenbarung Die Aufgabe der vorliegenden Offenbarung ist daher die Nachteile aus dem Stand der Technik zu vermeiden oder zumindest zu mindern und insbesondere ein chirurgisches Fräswerkzeug zur Verfügung zu stellen, welches einen flexiblen Einsatz gewährleistet und dabei sowohl ein Bohren zulässt als auch ein ("sanftes") Fräsen in alle Richtungen (insbesondere ohne harte Übergänge) ermöglicht, wobei eine Schneideffizienz erhöht wird, um eine möglichst geringe Wärmeentwicklung zu erzielen. Ferner ist eine Teilaufgabe, eine gute Abfuhr des "Gewebe-"Spans und einen ruhigen Lauf zu gewährleisten. Eine weitere Teilaufgabe ist eine Zentrierfunktion des Fräswerkzeugs bereitzustellen, um eine präzises Eintauchen in ein Gewebe zu ermöglichen. Die Aufgaben der vorliegenden Offenbarung werden hinsichtlich eines gattungsgemäßen chirurgischen Fräswerkzeugs erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Ein Grundgedanke der vorliegenden Erfindung liegt also darin, ein chirur