CN108433851A - 一种胫骨中上段肿瘤型假体的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种胫骨中上段肿瘤型假体的制备方法，首先通过三维重建技术重建健侧及患侧胫骨，根据肿瘤位置确定截骨范围，在建侧胫骨基础上镜像得到胫骨假体主体，然后在主体两端通过计算机辅助设计固定两侧骨质的侧翼钢板及髓内钉，最后导出STL模型进行3D打印成型及后处理。该制备方法简单快捷，弥补了目前临床胫骨中上段肿瘤型假体的不足，基于该方法制备的假体不仅保留了关节面，而且设计的关节面骨块固定钢板位置避开了鹅足等血管神经软组织覆盖部位，固定更为安全可靠，远端髓内钉采用滑动孔与静力孔结合技术，且其置钉位置通过有限元分析技术优化获得，使得假体植入后整体力学分布更为均衡，加强了远期稳定性。

Description

一种胫骨中上段肿瘤型假体的制备方法
技术领域
本发明涉及骨肿瘤切除后骨关节功能重建辅助器械的研发技术领域，尤其涉及一种胫骨中上段肿瘤型假体的制备方法。
背景技术
胫骨近端是原发恶性骨肿瘤仅次于股骨远端的第二大好发部位，胫骨近端解剖结构特殊，与胫神经、腓总神经、小腿血管关系密切，软组织覆盖薄弱，需同时处理上胫腓关节，切除胫骨粗隆后需要重建伸膝装置、小腿肌肉起点的破坏等，保肢难度大，并发症多高，重建后膝关节功能差。因此，胫骨近端恶性骨肿瘤的广泛切除和骨关节功能重建面临更多的挑战。
目前，胫骨上段肿瘤切除后的骨缺损重建主要有三种选择：1)异体半关节移植；2)人工关节-异体骨复合移植；3)肿瘤型人工关节置换。由于异体半关节来源及保存困难，使用较少。人工关节-异体骨复合移植可以提供良好的软组织附着，同时可以早期活动，是胫骨上段肿瘤切除后重建的主要方法，但同样受到异体骨来源的困扰。人工关节无排斥反应、不存在移植骨骨折且可以早期恢复功能，目前已成为胫骨中上段肿瘤切除后，骨关节功能重建的主流发展方向。
但是，目前临床上使用的人工关节质量仍不及生理关节，人工假体仍存在假体感染、假体松动及等不足。临床上保留关节的肿瘤型假体稀缺，而胫骨上段骨肿瘤保肢手术的基本原则是在广泛切除肿瘤同时，较大程度恢复膝关节的功能，规格化假体不能满足其个性化精准治疗的需求，个体化定制假体设计流程复杂，时间及成本高。
因此，针对上述现有技术不足，提供一种胫骨中上段肿瘤型假体的制备方法以克服现有技术的不足甚为必要。
发明内容
本发明提供了一种胫骨中上段肿瘤型假体的制备方法，通过该方法制备的个性化胫骨中上段肿瘤型假体，成型速度快、精度高，并且能保留近端关节面及关节周围血供，最大程度地恢复膝关节的解剖形态及功能。
本发明的上述目的通过如下技术手段实现。
提供一种胫骨中上段肿瘤型假体的制备方法，依次包括如下步骤：
S1、采集同一目标对象双侧胫骨的计算机断层成像数据，并将所获得的断层成像数据导入三维重建软件进行图像处理操作，建立同一目标对象双侧胫骨的三维模型以及骨肿瘤的三维模型，同一目标对象的双侧胫骨的三维模型包括健侧胫骨三维模型和患侧胫骨三维模型；
S2、将步骤S1获得的双侧胫骨以及骨肿瘤的三维模型导入三维建模软件的模拟仿真模块中，确定截骨范围及截骨平面并对同一目标对象双侧胫骨的三维模型进行模拟截骨操作，健侧胫骨三维模型模拟截骨后获得肿瘤型假体主体模板的三维模型；
S3、将步骤S2获得的肿瘤型假体主体模板的三维模型通过矢状面对称的方式镜像成像至患侧，得到肿瘤型假体主体的三维模型，然后进行虚拟复位操作，根据远端髓腔的位置、直径及深度拉伸一与远端髓腔匹配的模拟远端髓内钉，获得模拟远端髓内钉的三维模型，将肿瘤型假体主体的三维模型和模拟远端髓内钉的三维模型以STL格式保存；
S4、将步骤S3获得的STL格式的肿瘤型假体的三维模型和模拟远端髓内钉的三维模型导入逆向工程软件中进行曲面优化，再编辑胫骨假体轮廓线、构造胫骨假体曲面片、构造胫骨假体格栅，最终拟合曲面生成肿瘤型假体实体化模型；
S5、将肿瘤型假体实体化模型导入计算机辅助设计软件中，根据近端平台骨质高度设计近端关节面固定侧翼钢板，设计肿瘤型假体主体三维模型上的髌韧带重建凹槽及钉孔、内外侧软组织重建缝合孔，以及模拟远端髓内钉三维模型上的滑动孔、静力孔，获得肿瘤型假体三维模型雏形；
S6、将步骤S5获得的肿瘤型假体三维模型雏形导入有限元仿真分析软件中，优化滑动孔和静力孔的位置，判断有限元分析结果是否达到预期设计目标，若达到预期设计目标，则将符合设计目标的肿瘤型假体三维模型以STL格式保存，进入步骤S7，若分析结果未达到预期设计目标，则将肿瘤型假体三维模型雏形作为肿瘤型假体实体化模型返回步骤S5；
S7、将步骤S6获得的STL格式的肿瘤型假体三维模型导入3D打印终端，添加3D打印支撑后，选择合适的3D打印材料和成型工艺完成肿瘤型假体的打印成型，得到肿瘤型假体实体初成品；
S8、将步骤S7获得的肿瘤型假体实体初成品进行后处理，得到肿瘤型假体实体成品。
进一步的，步骤S1中，目标胫骨断层影像数据通过CT扫描、MRI扫描或micro-CT扫描成像设备获取。
进一步的，步骤S1中，所采用的三维重建软件为Mimics、Simpleware或3D-doctor医学图像重建软件；所采用的图像处理操作为阈值分割、区域增长、三维编辑中的一种或多种的组合。
进一步的，步骤S2中，三维建模软件为Mimics、Geomagic Studio、Solidworks或UGNX计算机三维建模软件。
进一步的，步骤S3中，模拟远端髓内钉为圆柱体。
进一步的，步骤S4中，所用的逆向工程软件为Geomagic studio、CopyCAD、Imageware或RapidForm软件。
进一步的，步骤S5中，所用计算机辅助设计软件为CAD、Solidworks或UG NX软件。
进一步的，步骤S6中，预期设计目标为模拟远端髓内钉应力分布均匀且最大应力达到最小值。
进一步的，步骤S7中，所采用的3D打印材料为聚醚醚酮、多聚乳酸或钛合金，成型工艺为电子束熔融、选择性激光烧结或三维印刷工艺。
进一步的，步骤S8中，所述后处理包括钉孔螺纹的机加工、肿瘤型假体实体初成品的表面抛光、内外侧软组织重建缝合孔四周区域的表面喷砂处理。
本发明的胫骨中上段肿瘤型假体的制备方法，改良了传统个性化胫骨假体的设计过程，降低了设计难度且提高了效率；通过该方法制备的肿瘤型假体保留了近端关节面及关节周围血供，能最大程度地恢复膝关节的解剖形态及功能；远端髓内钉采用滑动孔与静力孔结合技术，且其置钉位置通过有限元分析技术优化获得，使得假体植入后整体力学分布更为均衡，加强了远期稳定性。
附图说明
利用附图对本发明做进一步说明，但附图中的内容不构成对本发明的任何限制。
图1是本发明的具体实施流程图；
图2是本发明的胫骨中上段肿瘤型假体结构示意图(右)及应用示意图(左)。
具体实施方式
结合以下实施例对本发明作进一步的描述。
实施例1。
如图1所示，一种胫骨中上段肿瘤型假体的制备方法，依次包括如下步骤：
(1)影像数据的采集及三维模型的重建
采集同一目标对象双侧胫骨的计算机断层成像数据，并将所获得的断层成像数据导入三维重建软件进行图像处理操作，建立同一目标对象双侧胫骨的三维模型以及骨肿瘤的三维模型，同一目标对象的双侧胫骨的三维模型包括健侧胫骨三维模型和患侧胫骨三维模型。
本实施例中目标胫骨断层影像数据通过CT扫描成像设备获取。需要说明的是断层影像数据还可通过MRI扫描或micro-CT扫描成像设备获取；所采用的三维重建软件为Mimics软件，需要说明的是三维重建软件还可为Simpleware或3D-doctor等医学图像重建软件；所采用的图像处理操作为阈值分割、区域增长、三维编辑中的一种或多种的组合。当图像质量极高的情况下可以采用全自动阈值分割，否则的话都需要人为进行逐层分割，直至分割处理达到满意。
(2)模拟截骨获取假体主体模板
将步骤(1)获得的双侧胫骨以及骨肿瘤的三维模型导入三维建模软件的模拟仿真模块中，确定截骨范围及截骨平面并对同一目标对象双侧胫骨的三维模型进行模拟截骨操作，健侧胫骨三维模型模拟截骨后获得肿瘤型假体主体模板的三维模型。
本实施例中，所用三维建模软件为Mimics，需要说明的是还可使用GeomagicStudio、Solidworks或UG NX等计算机三维建模软件；截骨范围为距离骨肿瘤模型边缘5cm以上的区域。
(3)镜像假体主体的获取及髓内钉的设计
将步骤(2)获得的肿瘤型假体主体模板的三维模型通过矢状面对称的方式镜像成像至患侧，得到肿瘤型假体主体的三维模型，然后进行虚拟复位操作，根据远端髓腔的位置、直径及深度拉伸一与远端髓腔匹配的模拟远端髓内钉，获得模拟远端髓内钉的三维模型，将肿瘤型假体主体的三维模型和模拟远端髓内钉的三维模型以STL格式保存。
本实施例中，根据远端髓腔的位置、直径及深度，模拟远端髓内钉设计为圆柱体，直径优选为12mm。肿瘤型假体主体由健侧镜像获得，最大程度的恢复了其个性化解剖特点，符合个体化力学需求。
(4)假体模型曲面优化及实体化
将步骤(3)获得的STL格式的肿瘤型假体的三维模型和模拟远端髓内钉的三维模型导入逆向工程软件中进行曲面优化，再编辑胫骨假体轮廓线、构造胫骨假体曲面片、构造胫骨假体格栅，最终拟合曲面生成肿瘤型假体实体化模型。
本实施例中，所用的逆向工程软件为Geomagic studio，需要说明的是还可使用CopyCAD、Imageware或RapidForm软件。
(5)肿瘤型假体三维模型雏形的获取
将肿瘤型假体实体化模型导入计算机辅助设计软件中，根据近端平台骨质高度设计近端关节面固定侧翼钢板，设计肿瘤型假体主体三维模型上的髌韧带重建凹槽及钉孔、内外侧软组织重建缝合孔，以及模拟远端髓内钉三维模型上的滑动孔、静力孔，获得肿瘤型假体三维模型雏形。
本实施例中，所用计算机辅助设计软件为Solidworks，需要说明的是还可使用CAD或UG NX软件。基于肿瘤型假体实体化模型，通过软件中的草图、等距、缝合曲面、放样曲面、移动复制、拉伸凸台、组合、圆顶、圆角等功能，进一步优化设计肿瘤型假体主体模型和模拟远端髓内钉三维模型，增添髌韧带重建凹槽及钉孔、内外侧软组织重建缝合孔、髓内钉滑动孔及静力孔。结合局部解剖特点优化了用于固定关节面骨块的侧翼钢板的位置，且侧翼钢板体积较小，减少了组织激惹，其平行固定只需单侧切开，避免血运破坏，减少了术后并发症，符合微创理念。
(6)有限元优化滑动孔和静力孔的位置
将步骤(5)获得的肿瘤型假体三维模型雏形导入有限元仿真分析软件中，优化滑动孔和静力孔的位置，判断有限元分析结果是否达到预期设计目标，若达到预期设计目标，则将符合设计目标的肿瘤型假体三维模型以STL格式保存，进入步骤(7)，若分析结果未达到预期设计目标，则将肿瘤型假体三维模型雏形作为肿瘤型假体实体化模型返回步骤(5)；
本实施例中，预期设计目标为模拟远端髓内钉应力分布均匀且最大应力达到最小值。假体远端髓内钉的长短、粗细由髓腔大小个性化定制设计，且其滑动孔和静力孔的位置通过有限元分析技术优化获得，使得假体植入后整体应力分布更为均衡，稳定性更高。
(7)3D打印成型
将步骤(6)获得的STL格式的肿瘤型假体三维模型导入3D打印终端，添加3D打印支撑后，选择合适的3D打印材料和成型工艺完成肿瘤型假体的打印成型，得到肿瘤型假体实体初成品。
本实施例中，所采用的3D打印材料为钛合金，需要说明的是还可使用聚醚醚酮、多聚乳酸等非金属生物相容性材料，成型工艺根据打印材料而确定，钛合金材料可选择电子束熔融或选择性激光烧结工艺，其他非金属材料可选择三维印刷、电子束熔融等其他成型工艺。
(8)后处理
将步骤(7)获得的肿瘤型假体实体初成品进行后处理，得到肿瘤型假体实体成品，如图2所示。
本实施例中，后处理包括钉孔螺纹的机加工、肿瘤型假体实体初成品的表面抛光、内外侧软组织重建缝合孔四周区域的表面喷砂处理。近端缝合孔的表面喷砂处理，有利于软组织平衡，这些后处理工序均有利于满足最大程度的关节功能重建。
本发明的胫骨中上段肿瘤型假体的制备方法，改良了传统个性化胫骨假体的设计过程，降低了设计难度且提高了效率；通过该方法制备的肿瘤型假体不仅保留了关节面，考虑了包括髌韧带、内外侧副韧带等软组织重建，而且设计的关节面骨块固定钢板位置避开了鹅足等血管神经软组织覆盖部位，固定更为安全可靠，能最大程度地恢复膝关节的解剖形态及功能；远端髓内钉采用滑动孔与静力孔结合技术，且其置钉位置通过有限元分析技术优化获得，使得假体植入后整体力学分布更为均衡，加强了远期稳定性。
实施例2。
本实施例提供的一种胫骨中上段肿瘤型假体的制备方法，其它特征与实施例1相同，不同之处在于：步骤(1)所采用的三维重建软件为3D-doctor软件，步骤(2)所用三维建模软件为Geomagic Studio软件，步骤(5)所用计算机辅助设计软件为UG NX软件。
本发明的胫骨中上段肿瘤型假体的制备方法，改良了传统个性化胫骨假体的设计过程，降低了设计难度且提高了效率；通过该方法制备的肿瘤型假体不仅保留了关节面，考虑了包括髌韧带、内外侧副韧带等软组织重建，而且设计的关节面骨块固定钢板位置避开了鹅足等血管神经软组织覆盖部位，固定更为安全可靠，能最大程度地恢复膝关节的解剖形态及功能；远端髓内钉采用滑动孔与静力孔结合技术，且其置钉位置通过有限元分析技术优化获得，使得假体植入后整体力学分布更为均衡，加强了远期稳定性。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (10)

1.一种胫骨中上段肿瘤型假体的制备方法，其特征在于，依次包括如下步骤：
S1、采集同一目标对象双侧胫骨的计算机断层成像数据，并将所获得的断层成像数据导入三维重建软件进行图像处理操作，建立同一目标对象双侧胫骨的三维模型以及骨肿瘤的三维模型，同一目标对象的双侧胫骨的三维模型包括健侧胫骨三维模型和患侧胫骨三维模型；
S2、将步骤S1获得的双侧胫骨以及骨肿瘤的三维模型导入三维建模软件的模拟仿真模块中，确定截骨范围及截骨平面并对同一目标对象双侧胫骨的三维模型进行模拟截骨操作，健侧胫骨三维模型模拟截骨后获得肿瘤型假体主体模板的三维模型；
S3、将步骤S2获得的肿瘤型假体主体模板的三维模型通过矢状面对称的方式镜像成像至患侧，得到肿瘤型假体主体的三维模型，然后进行虚拟复位操作，根据远端髓腔的位置、直径及深度，拉伸形成一个与远端髓腔匹配的模拟远端髓内钉，获得模拟远端髓内钉的三维模型，将肿瘤型假体主体的三维模型和模拟远端髓内钉的三维模型以STL格式保存；
S4、将步骤S3获得的STL格式的肿瘤型假体的三维模型和模拟远端髓内钉的三维模型导入逆向工程软件中进行曲面优化，再编辑胫骨假体轮廓线、构造胫骨假体曲面片、构造胫骨假体格栅，最终拟合曲面生成肿瘤型假体实体化模型；
S5、将肿瘤型假体实体化模型导入计算机辅助设计软件中，根据近端平台骨质高度设计近端关节面固定侧翼钢板，设计肿瘤型假体主体三维模型上的髌韧带重建凹槽及钉孔、内外侧软组织重建缝合孔，以及模拟远端髓内钉三维模型上的滑动孔、静力孔，获得肿瘤型假体三维模型雏形；
S6、将步骤S5获得的肿瘤型假体三维模型雏形导入有限元仿真分析软件中，优化滑动孔和静力孔的位置，判断有限元分析结果是否达到预期设计目标，若达到预期设计目标，则将符合设计目标的肿瘤型假体三维模型以STL格式保存，进入步骤S7，若分析结果未达到预期设计目标，则将肿瘤型假体三维模型雏形作为肿瘤型假体实体化模型返回步骤S5；
S7、将步骤S6获得的STL格式的肿瘤型假体三维模型导入3D打印终端，添加3D打印支撑后，选择3D打印材料和成型工艺完成肿瘤型假体的打印成型，得到肿瘤型假体实体初成品；
S8、将步骤S7获得的肿瘤型假体实体初成品进行后处理，得到肿瘤型假体实体成品。
2.根据权利要求1所述的胫骨中上段肿瘤型假体的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述目标胫骨断层影像数据通过CT扫描、MRI扫描或micro-CT扫描成像设备获取。
3.根据权利要求2所述的胫骨中上段肿瘤型假体的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所采用的三维重建软件为Mimics、Simpleware或3D-doctor医学图像重建软件；所采用的图像处理操作为阈值分割、区域增长、三维编辑中的一种或多种的组合。
4.根据权利要求3所述的胫骨中上段肿瘤型假体的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述三维建模软件为Mimics、Geomagic Studio、Solidworks或UG NX计算机三维建模软件。
5.根据权利要求4所述的胫骨中上段肿瘤型假体的制备方法，其特征在于，步骤S3中，所述模拟远端髓内钉为圆柱体。
6.根据权利要求5所述的胫骨中上段肿瘤型假体的制备方法，其特征在于，步骤S4中，所用的逆向工程软件为Geomagic studio、CopyCAD、Imageware或RapidForm软件。
7.根据权利要求6所述的胫骨中上段肿瘤型假体的制备方法，其特征在于，步骤S5中，所用计算机辅助设计软件为CAD、Solidworks或UG NX软件。
8.根据权利要求7所述的胫骨中上段肿瘤型假体的制备方法，其特征在于，步骤S6中，所述预期设计目标为模拟远端髓内钉应力分布均匀且最大应力达到最小值。
9.根据权利要求8所述的胫骨中上段肿瘤型假体的制备方法，其特征在于，步骤S7中，所采用的3D打印材料为聚醚醚酮、多聚乳酸或钛合金，成型工艺为电子束熔融、选择性激光烧结或三维印刷工艺。
10.根据权利要求9所述的胫骨中上段肿瘤型假体的制备方法，其特征在于，步骤S8中，所述后处理包括钉孔螺纹的机加工、肿瘤型假体实体初成品的表面抛光、内外侧软组织重建缝合孔四周区域的表面喷砂处理。
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Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109528282A (zh) * 2018-10-22 2019-03-29 沙洲职业工学院 一种定制胫骨锁定钢板的制备方法
CN109620476A (zh) * 2019-02-25 2019-04-16 无锡市人民医院 一种胫骨中远段肿瘤型假体及其制备设备及其制备方法
CN110096728A (zh) * 2019-03-12 2019-08-06 昆明理工大学 一种基于逆向重构的藕状多孔金属有限元分析方法
CN110448392A (zh) * 2019-03-13 2019-11-15 上海交通大学医学院附属第九人民医院 一种3d打印个性化的胫骨平台假体及其制备方法
CN110772359A (zh) * 2019-10-15 2020-02-11 佛山市第一人民医院（中山大学附属佛山医院） 一种关节假体的制造方法及其试模的制造方法
CN111134907A (zh) * 2020-01-08 2020-05-12 武汉优联百康医疗科技有限公司 一种新型胫骨假体锁定柄及其制备方法
CN112472371A (zh) * 2020-12-04 2021-03-12 北京力达康科技有限公司 一种保留骨垢线的胫骨假体
CN112842631A (zh) * 2020-12-31 2021-05-28 上海晟实医疗器械科技有限公司 一种3d打印股骨髓内钉全膝关节假体

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1074229A2 (de) * 1999-08-04 2001-02-07 Schuster, Luis, Dr.med. Verfahren zur Herstellung einer Endoprothese als Gelenkersatz bei Kniegelenken
US20040102866A1 (en) * 2001-01-29 2004-05-27 Harris Simon James Modelling for surgery
US20040193267A1 (en) * 2003-03-31 2004-09-30 Jones Michael C. Intercalary implant
CN103860293A (zh) * 2014-03-07 2014-06-18 北京大学第三医院 一种全膝关节置换假体的个性化逆向设计与制造方法
CN106137470A (zh) * 2016-07-28 2016-11-23 北京力达康科技有限公司 一种保留关节面型可延长式胫骨肿瘤膝关节假体
CN107334565A (zh) * 2010-08-25 2017-11-10 史密夫和内修有限公司 用于植入物优化的手术中扫描

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1074229A2 (de) * 1999-08-04 2001-02-07 Schuster, Luis, Dr.med. Verfahren zur Herstellung einer Endoprothese als Gelenkersatz bei Kniegelenken
US20040102866A1 (en) * 2001-01-29 2004-05-27 Harris Simon James Modelling for surgery
US20040193267A1 (en) * 2003-03-31 2004-09-30 Jones Michael C. Intercalary implant
CN107334565A (zh) * 2010-08-25 2017-11-10 史密夫和内修有限公司 用于植入物优化的手术中扫描
CN103860293A (zh) * 2014-03-07 2014-06-18 北京大学第三医院 一种全膝关节置换假体的个性化逆向设计与制造方法
CN106137470A (zh) * 2016-07-28 2016-11-23 北京力达康科技有限公司 一种保留关节面型可延长式胫骨肿瘤膝关节假体

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109528282A (zh) * 2018-10-22 2019-03-29 沙洲职业工学院 一种定制胫骨锁定钢板的制备方法
CN109620476A (zh) * 2019-02-25 2019-04-16 无锡市人民医院 一种胫骨中远段肿瘤型假体及其制备设备及其制备方法
CN109620476B (zh) * 2019-02-25 2024-05-31 无锡市人民医院 一种胫骨中远段肿瘤型假体及其制备设备及其制备方法
CN110096728A (zh) * 2019-03-12 2019-08-06 昆明理工大学 一种基于逆向重构的藕状多孔金属有限元分析方法
CN110448392A (zh) * 2019-03-13 2019-11-15 上海交通大学医学院附属第九人民医院 一种3d打印个性化的胫骨平台假体及其制备方法
CN110772359A (zh) * 2019-10-15 2020-02-11 佛山市第一人民医院（中山大学附属佛山医院） 一种关节假体的制造方法及其试模的制造方法
CN110772359B (zh) * 2019-10-15 2022-02-01 佛山市第一人民医院（中山大学附属佛山医院） 一种关节假体的制造方法及其试模的制造方法
CN111134907A (zh) * 2020-01-08 2020-05-12 武汉优联百康医疗科技有限公司 一种新型胫骨假体锁定柄及其制备方法
CN112472371A (zh) * 2020-12-04 2021-03-12 北京力达康科技有限公司 一种保留骨垢线的胫骨假体
CN112842631A (zh) * 2020-12-31 2021-05-28 上海晟实医疗器械科技有限公司 一种3d打印股骨髓内钉全膝关节假体

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