单视场放射影像和三维模型配准方法与系统与流程

单视场放射影像和三维模型配准方法与系统
相关申请的交叉引用
1.本技术完善并要求于2019年3月12日提交的标题为“单视场图像配准方法与系统”的美国临时申请第62/817185号的优先权，其全部内容在此明确通过引用并入本技术。本技术还涉及于2019年7月24日提交的标题为“配准放射影像和外部固定设备的三维模型的方法与系统”的国际pct专利申请第pct/us2019/043326号，其全部内容在此明确通过引用并入本技术。
技术领域
2.本技术主要涉及利用在图像中描绘的已知三维(3d)构造的图像配准。更具体地，本技术涉及单视场图像(例如放射影像)和三维模型配准的方法和系统。该方法和系统利用了图像中描绘的给定3d构造的已知物理参数(例如，至少四个形状或点之间的间隔距离)。
3.本技术还主要涉及用于使用多个非正交射线照片进行畸形分析的系统和方法。本技术的实施例涉及治疗肌肉骨骼病症，包括骨折。更具体地说，本技术公开了用于在所需位置固定和放置一块或多块骨骼的骨段的方法和系统。在本技术的一些实施例中，这些方法和系统用于生成固定设备、骨段和可能至少一个(例如，至少两个)对应于放射影像的放射影像表示的三维计算机模型，该放射影像用于创建该三维计算机模型。在一个实施例中，无论相对于设备和/或骨骼，固定设备的初始配置或放射影像的取向如何，通过对模型的操作、骨段的期望放置和外部固定设备的操作，可以快速且准确地确定实现这种期望的放置。然后可以在相应的固定设备和骨段上执行创建骨段的期望放置所需的操作，以治疗肌肉骨骼病症。但是，除了外部固定设备之外的其他设备可以与该系统和方法一起使用。


背景技术：

4.在医学领域，骨科畸形的矫正通常至少涉及一对x射线照片。一般患者的这些射线照片通常是沿着从前到后(ap)以及从内到外(ml)的常规线路，或者沿着其他正交或已知有利位置(或有利位置之间的已知差异)拍摄。按照惯例，拍摄ap和ml射线照片，或假设ap和ml射线照片为在患者空间中彼此正交(将患者空间定义为沿x轴从右到左对齐，沿y轴从前到后对齐，以及沿z轴从下到上对齐)。在每对射线照片中进行测量，并注释畸形轴和点。然后使用这些测量和注释来重建畸形的真实三维表示，以便可以以某些方式操纵畸形来矫正畸形。
5.然而，经常出现的问题是由射线照片的不确定性及其彼此的空间关系造成的。射线照片并不是包含在这些图像中的伪像(artifact)的完美图像。图像中显示的伪像与被成像的实际对象之间的关系是一种透视关系，使得离图像较近的对象比离图像较远的对象具有更小的放大倍数。此外，图像对之间正交性的不确定性使得重建真实表示变得困难。
6.由此，需要一些方法来说明此类射线照片的由于它们的实际透视/有利位置而导致的这些不确定性。
7.此外，在许多研究领域中，通常希望将二维(2d)图像与已知的三维(3d)对象配准。
“
配准”是指构建坐标变换，从而可以在与2d图像一致的坐标系内确定3d对象的位置和姿态。例如，当3d坐标系的任何平面与2d图像共面时，可以认为3d坐标系与2d图像相符。在该坐标系内注册3d对象可以创建一个或多个虚拟环境，在该虚拟环境中可以确定观看者的视角，并且可以将图像和对象正确放置在该环境中。
8.在医学领域，这通常是正确放置或操作植入物、手术器械或身体组织结构的重要步骤。与3d成像技术相比较，例如电子计算机断层扫描(ct)和磁共振成像(mri)，最常见的成像方法之一是基本的x射线照相，具有低成本和在操作环境中实时可访问的优势。希望能够在单个图像的基础上相对于实时图像配准已知的3d对象或身体结构。
9.目前，存在使用给定3d结构组合的多个图像的配准方法。然而，在这些情况下，有必要高度确定地知道多个图像之间的空间关系。一些当前的立体图像引导系统可以在外部实现这一点，并且通常依赖于所使用的相机对之间的已知关系。一些其他当前方法通常需要拍摄多个图像，例如前后(ap)和内外(ml)射线照片。如上所述，此类图像之间的关系受拍摄此类图像时固有的变量的影响，会导致3d配准中错误的出现。
10.具体地，在整形外科，通常需要使用称为外固定器的设备来矫正骨骼畸形。这种外固定器有多种配置，例如从简单的单侧和销杆系统，到更复杂的圆形结构。为了准确地矫正这种骨骼畸形，当将结构安装到患者身上时，就必须准确地表征骨骼解剖结构和固定器结构之间的空间关系。该表征过程可以从拍摄多个图像开始，例如安装到骨骼的固定器构造的两个或更多个2d射线照片或3d图像扫描。由于2d射线照片的简便性和低成本，其是获得此类表征的主要手段。因此，期望在外部固定器或其他已知3d实体的个体基础上准确配准多个二维图像中的每一个，以相对于已知3d实体准确地放置其他身体结构。
11.虽然本技术已经讨论了常规技术的某些方面以有利于申请人的发明的公开，但申请人不否认这些技术方面，并且认为其发明可以包括一个或多个常规技术方面。
12.在本说明书中，当引用或讨论文件、法案或知识时，该引用或讨论并非承认该文件、法案或知识或其任何组合在优先权日是公开可用的、为公众所知的公知常识，或构成公知常识的一部分，或已知与解决本说明书所涉及的任何问题的尝试有关。


技术实现要素：

13.本技术可以解决以上讨论的本领域的一个或多个问题和缺陷。然而，本技术可解决许多技术领域中的其他问题和缺陷。因此，本技术要求保护的发明不应该被理解为限于解决在此所讨论的任何特定问题或缺陷。
14.本技术主要涉及利用在图像中示出的已知三维(3d)构造(construct)的图像配准方法和系统。更具体地，本技术涉及利用已知物理参数的单视场图像(例如，放射影像)和三维模型配准方法与系统(例如，图像中示出的给定3d构造的至少四个形状或点之间的间隔距离)。
15.本技术还总体上涉及使用取自未知(或不准确或错误识别的)有利位置(例如非正交射线照片)的多个射线照片进行畸形分析的系统与方法。在一些实施例中，该系统与方法各自配准每个二维图像(具有已知的三维构造和/或基准形状(和尺寸))，并且使用各自配准的图像来构建三维模型作为畸形和/或畸形矫正分析和处方确定的一部分。
16.本技术的一些实施例涉及治疗肌肉骨骼病症，包括骨折。更具体地，本技术公开了
用于在所需位置固定和放置一块或多块骨骼的骨段的方法和系统。在本技术的一些实施例中，这些方法和系统用于生成固定设备、骨段和可能至少一个(例如，至少两个)对应于放射影像的放射影像表示的三维计算机模型，该放射影像用于创建该三维计算机模型。在一个实施例中，无论相对于设备和/或骨骼，固定设备的初始配置或放射影像的取向/顶点如何，通过对模型的操作、骨段的期望放置和外部固定设备的操作，可以快速且准确地确定实现这种期望的放置。然后可以在相应的固定设备和骨段上执行创建骨段的期望放置所需的操作，以治疗肌肉骨骼病症。但是，除了外部固定设备之外的其他设备可以与该系统和方法一起使用。
17.在一些实施例中，本技术提供了方法和相关系统，将四个离散形状或点(这些形状或点包含在给定二维射线照片中)的平面位置和特征与包含在固定器构造(或另一已知对象的构造)中的四个离散空间坐标相关联。利用该信息，这些方法和相关系统获得固定构造(或另一已知对象的构造)与每个单独的射线照片之间的准确空间关系。
18.在一些实施例中，放射影像包含三维对象的阴影，在拍摄时，这些三维对象摆好姿态并位于该图像(例如，胶片)上方。相对于投射阴影的图像，x射线源的表观源(apparent source)位置和取向是未知的。在理想情况下，该焦点是放置在图像本身上方无限远处并以图像本身为中心的点源。理想的表示会导致阴影是实际三维对象的真正二维投影。如果我们有两个理想的表示并且我们知道这两个理想的表示是相对于一个公共轴正交的，那么我们可以直接利用这两组二维数据来准确地重建三维对象及其在空间中的位置和姿态。然而，这通常是不可能的，因为涉及平片射线照片的射线照相技术的当前状态导致透视畸变。此外，考虑到在实际x射线机上所涉及的所有变量(其中实际患者按照指示以规定方式躺下/摆好姿势)，所拍摄的射线照片与x射线源的轨迹真正正交并围绕公共轴彼此正交的可能性是不太会发生的。
19.本技术的系统和方法可以利用两个主要误差源、焦点位置和姿势以及患者方向，来得出多个结论，以最终校正一对放射影像之间的任何非预期纠正(例如，从正交布置开始的旋转)，并构建在放射影像内对象的真实三维模型。
20.该系统和方法可以通过确定不透射线的对象和这些对象在放射影像中投射的阴影来考虑透视畸变。众所周知，这种伪像的边缘相对尖锐。该系统和方法可以利用这些相对尖锐的边缘。该系统和方法可以利用该形状边缘并推断：投射阴影的放射影像(即，x射线)的源实际上位于阴影图像上方某处并构成的点。如图10所示，该系统和方法还可以得出结论：对象位于向量上，该向量描述给定物体伪像的阴影或点的中心和x射线源的焦点之间的线。该系统和方法还可以得出以下结论：如果伪像的形状及其实际大小是已知的，则可以确定阴影图像与实际伪像之间的相对距离以及阴影图像与x射线源之间的距离。然而，这本身不足以确定x射线源的位置和姿态。因此，该系统和方法可以利用多个已知物体，其阴影在放射影像中作为伪像存在，并且这些物体的相对形状、大小和与其他事物的关系是已知的，以确定明显的焦点位置或x射线以及设备相对于图像的姿态。
21.如图10所示，该系统和方法可以通过阴影中心、对象中心和焦点位置使用多个闭合向量环来确定放射影像空间中已知对象的三维集合的位置和姿态。如图10所示，在确定了多个闭环矢量后，该系统和方法可以为在阴影图像空间中的已知三维对象的集合定义坐标变换(即，确定行尺寸、列尺寸和高度尺寸)。在确定坐标系后，该系统和方法可以利用多
个放射影像中的每一个中的已知三维对象的集合，在每个图像中使用一致的方法，来确定多个图像内的任何对图像之间的坐标变换。当构建三维对象的真实三维位置和姿态时，该系统和方法可以校正任何非正交或旋转的图像对，从而准确地描述在放射影像内进行的任何其他注释或测量。
22.另一方面，本技术提供一些方法和系统，利用已知对象的三维集合，将其阴影投射在二维x射线放射空间中，以在二维放射空间上方的投影和计算机建模的三维空间中确定已知对象集合的实际位置和姿态。
23.在一些实施例中，这些方法和系统可以利用透视畸变来确定相对放大率以帮助重建三维投影空间。在一些实施例中，这些方法和系统可以通过对已知共同对象的分析来确定多个放射影像之间的关系。在一些这样的实施例中，这些方法和系统可以在校正的相对空间设置中重建实际三维条件的模型。
24.在一些实施例中，这些方法和系统可以包括一种利用至少四个离散形状来确定已知三维构造的实际位置和姿态的方法，其中该至少四个离散形状由构造的基准形成，该构造以构造的二维图像示出。该方法包括：识别与构造的基准相对应的2d图像中的至少四个基准阴影；将所发现的至少四个基准阴影与其在构造上的各自位置相关联；通过确定图像源相对于2d图像的焦点来确定2d图像和构造之间的空间关系，其中确定图像源相对于2d图像的焦点是通过所发现的至少四个基准阴影和与其对应的构造的基准之间的预定相互分离距离来进行的；和确定2d图像和构造之间的空间关系。
25.在一些实施例中，将所发现的至少四个基准阴影与其在构造上的各自位置相关联包括：将所发现的至少四个基准阴影识别为上基准阴影或下基准阴影；基于所发现的至少四个基准阴影各自的尺寸来确定其前景或背景的顺序；确定所发现的至少四个基准阴影从左到右或从右到左的顺序；和注释该所发现的至少四个基准阴影，以与构造上各自注释的基准阴影的位置相关联。
26.在一些实施例中，确定2d图像和构造之间的空间关系包括：沿着从焦点到基准阴影位置的向量来定位实际基准位置；将实际基准位置转换为3d图像坐标；通过3d图像坐标来定义基准位置之间的实际基准位置向量；通过确定适当的位置向量对之间的向量叉积，为三个离散基准的集合以2d图像构建第一正交坐标系；和反转第一构建正交坐标系或通过第一构建正交坐标系反转第二构建正交坐标系，以相对于表示构造的任何坐标系为2d图像研发坐标变换。
27.在一些实施例中，通过确定图像源相对于2d图像的焦点来确定2d图像和构造之间的空间关系，其中确定图像源相对于2d图像的焦点是通过所发现的至少四个基准阴影和与其对应的构造的基准之间的预定相互分离距离来进行的，包括：利用2d图像作为坐标系的三个平面之一来建立正交坐标系；确定至少四个基准阴影中的每一个都必须位于沿焦点射线的位置；基于构造的已知特征通过成本函数来约束至少四个基准的模型，已知特征不包括一条射线和四个基准
‑
基准距离，其中该约束形成三脚架模型，三脚架模型勾画出平面曲线，平面曲线位于垂直于图像平面的平面中；重新配置三脚架模型，使得由至少四个基准中的第一组的三个基准形成的第一平面位于图像平面上；为第一条线确定第一方程，其中第一条线描绘了图像平面和第一平面的交集；重新配置三脚架模型，使得第二平面沿图像平面分布，其中该第二平面由该至少四个基准中的第二组的三个基准形成；为描绘了图像平
面和第二平面的交集的第一条线确定第二方程；通过至少第一条线和第二条线确定焦点的x和y坐标；和通过x和y坐标以及成本函数来确定焦点的z坐标。
28.在一些实施例中，这些方法和系统可包括一种确定已知对象集合在投影三维空间(投影三维空间位于二维放射空间上方)中的实际位置和姿态的方法，包括：获得已知对象集合在二维放射空间上方的投影三维空间中的两个或更多个数字放射影像；和利用已知对象集合在该两个或更多个数字放射影像中的二维放射空间中的阴影，来确定已知对象集合在二维放射空间上方的投影三维空间中的实际位置和姿态。
29.在一些实施例中，该方法还包括在投影的三维空间中构建该已知对象集合的实际位置和姿态的三维模型。在一些实施例中，上述利用已知对象集合在该两个或更多个数字放射影像中的二维放射空间中的阴影来确定已知对象集合的实际位置和姿态，包括利用透视畸变来确定图像的相对放大倍数以重建投影的三维空间。在一些实施例中，通过比较图像中已知对象集合的共同对象来确定两个或更多个数字放射影像之间的关系。在一些实施例中，上述两个或更多个数字放射影像还包括至少一个需要校正的解剖结构，并且还包括构建该至少一个解剖结构在投影三维空间中的实际位置和姿态的三维模型。
30.在一些实施例中，本技术还提供一种计算机程序产品，包括：一种计算机可读存储介质，其可由一个或更多个处理电路读取，并存储由一个或更多个处理器执行的指令，用于执行上述方法。
31.本技术还提供一种系统，包括：存储器，至少一个与存储器通讯的处理器和可由一个或更多个处理器通过存储器执行的程序指令，以执行上述方法。
附图说明
32.本技术将结合以下附图进行说明。这些附图不一定按实际比例绘制，仅为了便于理解。其中，在各个附图中相同的附图标记对于相同或相似的元件具有其指定名称和含义。
33.图1示出了根据本技术的示例3
×
3外部固定器(例如，六足)构造。
34.图2示出了根据本技术的使用单个四面体的示例焦点模型。
35.图3a示出了根据本技术的示例三维四面体成本函数。
36.图3b示出了根据本技术的示例二维三面体成本函数。
37.图4示出了根据本技术的四面体的示例三面体简化形式。
38.图5a示出了根据本技术的将三面体转置/放置到用于abc的图像平面中的情况。
39.图5b示出了图5a的将三面体转置/放置到用于abc的图像平面中的垂直视图。
40.图6示出了根据本技术的fpxy的示例f1(x，y)和f2(x，y)解。
41.图7示出了根据本技术的将三面体转置/放置到用于abd的图像平面中。
42.图8a示出了根据本技术的平面abc和平面abd在两个维度(x，y)上的示例性交集。
43.图8b示出了根据本技术的平面abc和平面abd在三个维度(x，y，z)上的示例性交集。
44.图9示出了根据本技术的使用坐标的示例性三维四面体成本函数。
45.图10是根据本技术的通过校正的放射影像来构建外部畸形校正系统的三维模型的透视图。
46.图11示出了根据本技术的其连线穿过产生相同阴影坐标的两个未连接三角形的
多个焦点。
47.图12示出了根据本技术的从单个焦点投射相同阴影的三个相同三角形。
48.图13示出了根据本技术的沿着从任意焦点发射到图像平面中的阴影位置集合的光线定位的一对三角形。
49.图14示出了根据本技术的示例性方法的流程图。
50.图15示出了可用于执行本技术的方面(例如方法)的示例性计算机系统。
51.图16示出了可以并入本技术的计算机程序产品的实施例。
具体实施方式
52.以下参考附图中所示的非限制性实施例对本技术的各方面及其某些特征、优点和细节进行更全面的说明，省略了对众所周知的材料、制造工具、加工技术等的描述，以免在细节上不必要地使本技术变得不清楚。然而，应当理解，详细描述和具体示例虽然示出了本技术的实施例，但仅用于说明本技术，而不是限制本技术。根据本技术，在本技术构思的精神和/或范围内的各种替换、修改、添加和/或设置对于本领域技术人员是显而易见的。
53.方法、系统和相关计算机程序产品中所涉及的将四个离散形状(这些形状包含在给定二维射线照片中)的平面位置和特征与包含在已知构造(例如固定器构造)中的四个离散空间坐标相关联，将不结合图1
‑
9进行描述。该方法、系统和相关计算机程序产品可以利用这样的信息来获得和(向用户)显示构造(例如，固定器构造)与各个单独射线照片中的每一个之间的准确空间关系。在此特别注意，虽然本文可以参考外部固定器构造(例如六足构造)来对该方法、系统和相关计算机程序产品进行说明，但是这些方法、系统和相关计算机程序产品可以不以任何3d构造(另一整形外科构造或非整形外科构造)命名，该3d构造包括其至少四个空间坐标/形状(例如，球体或椭球体或点)(以及其至少一个2d图像(例如，射线照片)与一个或更多个解剖结构的关系。此外，尽管在本技术的说明中可以使用球体来将方法、系统和相关计算机程序产品描述为四个离散空间坐标和/或形状，但是其他已知的形状(例如但不限于球状体或点)可以是如本领域普通技术人员所理解的同样可以使用。
54.三维空间关系可以需要六个参数来关联空间中任意两个固体对象之间的位置和姿态。可以将位置认为是在典型的正交(x，y，z)坐标系内的平移配置。姿态可以当作是围绕同一位置坐标系的x、y和/或z轴的一系列旋转。在给定的三维空间内，所有这六项为给定三维空间中的自由度(dof)，用外行术语称作进出(in
‑
out)、左右(left
‑
right)、上下(up
‑
down(x，y，z))、滚动(roll)、最高点(pitch)和偏角(yaw(r，p，y))。
55.最简单的三维对象是具有中心位置(x，y，z)和给定半径(r)的球体。可以利用一个球体(例如，球状体)来确定这样一个对象在三维空间中的位置(x，y，z)。由于已知构造(例如，外部固定器构造，例如为六足)的位置和姿态都是必需的，因此必须考虑什么类型的三维对象可以唯一存在于三维空间。四面体是一个这样的相对简单的对象，它是一个具有四个离散顶点和四个三角形面的三棱锥。
56.一种常见类型的圆形固定器是所谓的六足构造，包括由六个可伸缩支柱连接的两个平面环，每个支柱的两端都有一个球形接头。目前市场上的大多数六足构造都配置为所谓的6
×
6配置，即有六个离散的球形安装位置，通常成对配置，围绕每个环的中心轴等距配置，但并非必须如此。数学上更简单的六足结构是所谓的3
×
3配置，其中成对的球形关节彼
此同步，每个环上有三个同步对。这样的3
×
3六足构造可以分解成十五个离散的四面体，其中任何一个都可以用来描述六足固定器结构在三维空间中的位置和姿态。
57.需要注意的是，虽然可以利用三个点来定义二维平面，但其不能用于定义三维构造。如图11和12所示，通过固定尺寸的三角形(3个点)的多个焦点可以产生两个未连接三角形的相同阴影坐标，每个三角形能代表固定构造(例如，六足构造)的两个平面固定平台(例如环)的每一个上的三个位置。通过使用第四个点，本技术的方法和系统的一些实施例允许构建已知尺寸的四个连接的三角形，这允许确定单个焦点，如下文进一步所述。然而，在一些实施例中，本技术的方法和系统可以利用三维构造上的三个点以及相同构造和点的多个视图(以及视图之间的已知关系)。然而，这种三点实施例不如四点实施例有效。
58.具有四个已知点/形状的这种构造如图1所示。图1示出了可以构建的15个可能的四面体之一。尽管前文的讨论集中在该方法与具有六个基准标记的六足构造的使用上，但应该注意的是，任何四个或更多基准标记都可以用于任何类型的任何3d构造(例如，固定器构造)，前提是这些标记之间的三维距离是已知的。具体来说，以下将展示如何使用任何四个标记(可能总共六个)来准确确定固定器构造和二维射照相图像之间的空间关系。
59.例如，一个示例性六足构造，具有6
×
6六足机械构造，且具有更简单的3
×
3六足构造嵌套在其amdt sixfix系统中。在该sixfix系统中，成对的支柱球形接头(每个环上的对)具有附加的球形，其与成对的球形接头的位置关系是已知的。这些球形是不透射线的，称为基准标记，其阴影在2d射线照片中成为伪像。可以设想其他形式，例如但不限于球体类型，其中位置和某种程度的姿态都可以基于单数形式来确定，由此可以使用阴影图像的性质。
60.为了构建嵌套在6
×
6机械构造内的3
×
3六足构造，必须确定每个环之间的空间关系。可以将基环视为参考系，将平台环视为移动参考。知道支柱和环之间球形接头的位置以及支柱长度，就可以确定基座和平台环之间的空间关系。基座和平台环之间的空间关系可以通过返回变换矩阵的正向运动学解决方案来确定，该变换矩阵是平台环相对于基环和参考系的位置和姿态的增强表示。一旦获得了这样的变换，就可以从中获得基准标记相对于每个环以及在基环和参考系方面的位置。这允许构建由20个三角形内外表面组成的3
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3六足构造。还应注意的是，3
×
3六足构造的任何三角形面都可以视为基准参考系，而其余三角形面中的任何一个都被视为具有相对于底面的变换的平台，这也是一个简单的待确定的问题。
61.为了适当地表征任何给定的基准参考系，2d射线照片中发现的基准阴影应与其在3
×
3构造上的各自位置相关联。为了便于这种关联，该方法、系统和相关计算机可读产品使用至少四个(可能六个)不透射线基准标记，其中至少一个具有与其他不同的形式，通常在球形标记的情况下该至少一个不透射线基准标记具有更小的直径，尽管例如同样可以使用单个更大的基准。该“不同的”基准标记通常会定向在已知的临床相关位置，例如在基环或上环上，并且在安装到患者身体时位于最前面的位置。例如，当在二维射线照片中不能辨别所有基准标记时，这种潜在的优先取向可以便于基准标记的识别。例如，一个或多个基准标记可以被构造的其他不透射线元件遮蔽。需要注意的是，对于所有或至少四个基准标记都可以在具有“不同”标记被识别的情况下，不需要优先取向，事实上无论“不同”基准标记的优先取向如何，都可以在固定器构造内进行基准阴影和其各自位置的正确关联。
62.在一些实施例中，该方法、系统和相关的计算机可读产品可以通过将基准阴影分
组为一个、两个或三个可识别伪像的上和下(例如，上级和下级)集合，来将2d射线照片中发现的基准阴影与其在3
×
3构造上的各自位置相关联。然后可以将阴影分成前景/背景顺序，例如基于所识别的基准阴影的相应尺寸(放大系数)。在球形基准标记的情况下，椭圆形的小直径(或平均直径，或例如识别阴影的面积)可用于将基准阴影分成前景/背景的顺序。然后可以将阴影按从左到右的顺序排序(例如，从内到外或从前到后)。然后可以确定、评估和/或比较基准阴影的绝对放大率以确定异常值或“不同”基准阴影。例如，“不同”基准阴影的绝对大小可能与可归因于前景/背景的放大系数差异的因素不一致。使用相对于其他识别的基准阴影的“不同”或异常基准阴影的感知位置，可以注释基准阴影以与构造(例如，固定器构造)上的注释基准位置相关。如果未识别“不同”基准阴影，则排序可能会默认返回使用优先取向的假设，并且可以根据其对优先取向的遵守情况，对可能的编号方案列表进行排序。例如，可以基于其与已知构造的匹配程度如何来评估这样的可能性列表。
63.将基准阴影与其在构造上各自的三维位置相关联(例如，无论是以绝对的方式还是以多个可能性的概率等级的方式)，该方法、系统和相关的计算机可读产品可以确定在二维射线照片和构造之间的空间关系。该空间关系的表征方法可以涉及确定x射线源相对于二维射线照片的焦点。该方法、系统和相关的计算机可读产品可以利用相互间隔距离已知的任意四个点来确定x射线源相对于二维射线照片的焦点。例如，一个3
×
3六足构造(或其他构造)可以分成十五个不同的四个顶点集合，其中每个集合形成一个四面体。这些四面体中的任何一个都足以使该方法、系统和相关计算机可读产品确定x射线源相对于二维射线照片的焦点。因此，该构造可以仅包括四个基准。在一些实施例中，该方法、系统和相关的计算机可读产品可以平均多个四面体以增加焦点确定的准确度。
64.在一些实施例中，该方法、系统和相关的计算机可读产品可以通过建立正交坐标系来表征焦点位置。可以利用二维放射影像作为坐标系的三个平面之一来建立正交坐标系。其原点可以是任意的，因此为了讨论/公开的目的，在此将假设原点位于图像的中心。轴的对齐也是任意的，但同样为了讨论/公开的目的，假设x轴沿着二维射线照片的水平方向，正方向向右，y轴沿着二维射线照片的垂直方向，正方向向上，z轴垂直于二维射线照片的平面，正方向朝向图像之外并朝向观察者。
65.可以通过假设x射线源的焦点位置在二维放射影像的正z方向上方，并且构造的整体在焦点位置和二维放射影像之间，来建立正交坐标系。需要注意的是，如果这些假设不成立，则表示二维放射影像内的四面体的顶点的基准标记的完整阴影可能不会被显示/被包括/可用。
66.在一些实施例中，如图2所示，使用单个四面体的焦点模型可以包括利用由顶点a、b、c、d组成的任意四面体，其中位于a、b、c和d处的基准标记的直径以及a
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b、a
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c、a
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d、b
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c、b
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d和c
‑
d之间的相应距离是已知的。焦点fp(x，y，z)显示为从与四面体的基准点a、b、c和d相交的焦点发出，并在图像平面上投射阴影a、b、c和d的四条射线(绿色柱)。由于射线相对于图像平面的倾斜特性，这些阴影本质上通常是椭圆形的。应该注意的是，椭圆阴影的小直径是应用于投射阴影的基准的放大因数的函数。这就允许确定沿着射线fp
‑
a基准标记a必须位于的位置。此方法也可用于所有其他阴影b、c和d及其关联的基准点b、c和d。这种确定可以包括确定每个椭圆形阴影a、b、c和d相对于图像坐标系的(x，y)中心，及其各自的小直径。阴影的小直径除以相关基准标记的已知直径可用作放大系数的ma、mb、mc和md。
67.一旦构建了焦点模型，该方法、系统和相关的计算机可读产品就可以基于已知特性对模型进行约束(例如，代数约束)。例如，该方法、系统和相关的计算机可读产品可以构建一个成本函数，该成本函数可以用于数值优化以返回三维的焦点。作为这样的成本函数的示例在图2中示出。如图2所示，可以使用四面体成本函数，该四面体成本函数包括基准位置a、b、c和d与其相关阴影a、b、c和d之间的已知关系，该已知关系作为fpxyz与其各自放大率ma、mb、mc和md的函数。该方法、系统和相关的计算机可读产品可以包含这些与已知的a、b、c和d(包含在dist＝[ab ac ad bc bd cd]中)之间的间隔距离的关系。该方法、系统和相关的计算机可读产品可以求解这样的方程系，从而避免多个解(例如镜像等价)和/或以不是最优解的局部最小解结束。例如，在一些实施例中，该方法、系统和相关的计算机可读产品可以通过在一系列步骤中简化搜索地形来避免这样的场景，由此对于给定条件对某些未知数进行限制或指定。例如，求解具有三个未知数的系统是体的，两个未知数是面的，而单个未知数是一维曲线。从而，该方法、系统和相关的计算机可读产品可以缩小搜索领域。
[0068]
在一些这样的实施例中，该方法、系统和相关的计算机可读产品可以认识到在给定其关系的情况下，特定构造可以被完全约束或不可移动。例如，如图1和3所示，该方法、系统和相关的计算机可读产品可以认识到，在给定图3a中描述的关系的情况下，这样的构造是完全受限的或不可移动的。然而，需要注意的是，这种体积优化可能会受到已经提到的一个或多个陷阱的影响。该方法、系统和相关的计算机可读产品由此可以利用更少的约束(例如，去除某些约束)，例如对简化结构的行为进行建模/观察。例如，如图3b所示，该方法、系统和相关的计算机可读产品可以去除单条射线fpxyz
‑
d和四个基准
‑
基准距离约束，只留下[ab ac]以得到简化的成本函数。如图4所示，该方法、系统和相关计算机可读产品可由此利用或形成三脚架，描绘出平面曲线。在一些实施例中，方法、系统和相关的计算机可读产品可以将曲线所在的平面表示为abc平面，该平面与图像平面垂直。
[0069]
在一些实施例中，该方法、系统和相关的计算机可读产品可以确定三脚架的平面或其四面体。例如，为了确定abc平面，该方法、系统和相关计算机可读产品可以将三脚架放倒或将三脚架转置到图像平面中，如图5a和5b所示的阶段或步骤1、2、3、4。在一些实施例中，该方法、系统和相关的计算机可读产品可以求解用于平面搜索的z＝0条件的这种构造的fpxy，例如不是体积搜索，如图15所示。在一些实施例中，该方法、系统和相关计算机可读产品可以确定或识别曲线将与图像平面交集的两个解，这将被用于为描绘图像平面和图像abc平面交集的线制定方程。图15示出了特定尺寸示例的三脚架和焦点fp与图像平面的两个交点。
[0070]
在一些实施例中，该方法、系统和相关的计算机可读产品可以使用不同的基座位置例如abc、abd、acd和bcd为给定的四面体(参看例如图1)构建四个不同的三脚架。当三脚架放倒或转置到图像平面中时，每个四面体可以以类似的方式在其各自的平面中勾画出一条平面曲线，所有这些平面都垂直于图像平面。图7示出了用于图像平面abd的这种处理的第二种情况。如图7所示，示出了定义abd平面的平面曲线。如图8a和8b所示，平面abc和平面abd的图像平面视图的法线，两个平面的交集(intersection)可以与fp(x，y)重合。还应注意，交集平面的所有六个组合也可以产生相同的fp(x，y)。例如，测量中的小误差会使这些值略有不同，因此该方法、系统和相关的计算机可读产品可以利用所有6个可能的交集的平均值来减少此类误差。在一些实施例中，该方法、系统和相关的计算机可读产品可以利用统
计操作/分析来取消是异常值的交集，例如，可以平均其余交集。
[0071]
在一些实施例中，该方法、系统和相关计算机可读产品可以利用已知/确定的x和y坐标(例如通过如图9所示的成本函数)来确定焦点fp的z坐标。此方法可以包括有利的优化，因为只有一个未知的z。
[0072]
一旦为给定的二维放射影像确定了最佳焦点，该方法、系统和相关的计算机可读产品就可以确定二维射线照片和固定器构造之间的空间关系。例如，实际基准位置可以使用上述解决方案沿着从焦点到基准阴影位置的向量定位。然后可以将这些位置转换成三维图像坐标，从而相对于二维射线图像表示每个基准位置。
[0073]
在一些实施例中，该方法、系统和相关的计算机可读产品可以使用维度图像坐标来定义这些基准位置之间的实际基准位置向量。在一些实施例中，该方法、系统和相关的计算机可读产品可以确定这些向量的适当对之间的向量叉积，以用于三个离散基准的任何集合的正交坐标系的构建。由于这些坐标系中的每一个都是关于二维放射影像的，因此该方法、系统和相关的计算机可读产品可以利用其中的任何一个作为使用任何基准位置的组构建的任何其他坐标系的基础。此外，该方法、系统和相关的计算机可读产品可以反转这些合成坐标系中的任何一个，以相对于表示固定器构造的任何坐标系，为二维放射影像开发坐标变换。
[0074]
在一些实施例中，该方法、系统和相关的计算机可读产品可以利用多个图像(如果存在)来确定每个图像与构造的关系。由于构造是多个图像中的静态已知实体，因此该方法、系统和相关计算机可读产品可以确定多个图像之间的空间关系，从而多个图像共有的伪像的任何进一步表征可以相对于构造以三维空间准确地进行。
[0075]
以下将结合图10，来说明一种确定已知对象集合在投影三维空间中的实际位置和姿态的附加方法、系统和相关计算机程序产品，其中该投影三维空间位于二维放射空间上方。
[0076]
参看图10，示出了示例性外部畸形矫正设备，称为六足构造，由设置在空间中的基座和平台组成，具有附接的六个球形不透射线基准标记，以用作已知形状a、b、c、d、e、f，绳距ab、bc、ca和de、ef和fd都是已知的。a、b和c通过一组六条虚线进一步连接到d、e和f，每条虚线的长度都已知。图10示出了所谓的三乘三(3
×
3)配置，指的是基座和平台上的三个重合球心。在此示例中，将由a表示的基准标记选择为小于其余所有相同大小的基准标记。这样做是为了区分基座与平台以及基座在图像空间中的旋转。
[0077]
在一些实施例中，该方法和系统可以利用典型的放射影像，并且可以定位和评估基准标记的阴影在放射影像内的大小和位置。使用球形基准标记的优点是球形基准标记将始终投射椭圆形阴影。在一些实施例中，该方法和系统可以利用与实际直径相关的短轴尺寸，这可以与图像和x射线焦点之间的相对距离，以及沿着实际基准标记所在的矢量的方向的高度有关。在一些实施例中，该方法和系统可以利用图像分辨率来确定阴影伪像相对于其实际对象的初始图像比例和相对大小。如图10所示，焦点fp(xyz)o定义为漂浮在图像上方空间中的任意点。这样，在一些实施例中，该方法和系统可以使用闭环矢量定义多个约束，例如b0a
‑
>a
‑
>b
‑
>b1a
‑
>boa、p1a
‑
>fp(xyz)
‑
>p2a
‑
>p1a、b2a
‑
>c
‑
>e
‑
>p1a
‑
>b2a，如图10所示。需要注意的是，通过使用多个通过原点的闭环矢量(如绿色回路所示)，该问题已得到充分约束，但这需要相对于球形物体的实际直径测量阴影的小直径。由于分辨率和散射的
限制，这可能会出现错误。因此，可以使用更多的环来统计改进结果——并且可以使用许多闭环矢量。已确定的是，除了基座和平台中的每一个的四个向量环组合(红色)，基座和平台之间的四个向量环(蓝色)以及图像和焦点之间利用了相对大小的三个向量环(绿色)已绰绰有余。
[0078]
图13示出了另一种方法，其中所显示图像的射线从任意选择的焦点fp(x，y，z)发射到显示在图像/图像平面中的阴影位置的集合(例如，由已知的例如六足构造的整形外科构造的基准形成)。已知尺寸的两个三角形(上三角形和下三角形)(例如，其点对应于已知构造的基准的位置)分别沿3条射线使用/定位(即，三角形的每个点/角有一条射线)。三角形显示为两个离散的项目，但需要注意的是，在图像中只能发现5或4个阴影伪像的情况下，这些三角形可以共享一个顶点或一条边。还需要注意的是，可以使用可用的阴影项目及其相关联的射线构建到任意焦点fp(x，y，z)的三角形的任意组合同样可以被利用。为了确定三角形的正确取向，该系统和方法可以评估阴影物品的相对放大率以确定异常值是超前还是滞后(即，离焦点fp(x，y，z)是更近还是最近，更远还是最远)。对于给定的任意焦点，该系统和方法可以确定成本函数，该成本函数是顶点的已知间距与所计算的顶点的间距之间的误差总和(对于给定的任意焦点fp(x，y，z))。这种成本函数可用于数值求解器，以确定给定构造的最佳兼容fp(x，y，z)及其在投影几何意义上投射的阴影。
[0079]
在确定了图像空间中的节点位置a、b、c、d、e、f和o中的至少四个之后，在一些实施例中，该方法和系统可以构建合适的坐标变换，该坐标变换用于由球形基准集合描绘的已知三维对象。在一些这样的实施例中，该方法和系统可以通过确定一对合适的向量的叉积来构建合适的坐标变换，例如由abxac会得出垂直于ab和ac两者的向量，其原点位于a。然后可以将所得向量与之前的向量ab或ac之一交叉以确定正交坐标系。在此情况下，该坐标系描述了由abc定义的图像空间中的基座。这些方法和系统可以对多个图像使用相同的叉积方法，从而得到多个坐标系，所有坐标系都描述了更大的患者空间中的相同的已知三维对象。
[0080]
因此，该方法和系统可以利用已知对象如何位于两个完全不同的空间中来确定其关系，并且因此可以确定使用矩阵操作(例如逆运算和乘法)的不同空间之间的坐标变换。该方法和系统的这种能力消除了以下需求：提供绕公共轴旋转的正交图像，以确定要校正的真实三维条件。
[0081]
如图14所示，本技术的方法和系统可以执行方法100，方法100包括以下步骤。在102，以数字方式获得2d x
‑
放射影像(或其数字版本)，该2d x
‑
放射影像示出已知配置(例如形状、大小等)的3d构造，使得在图像内(以数字方式或手动地)识别出构造的四个离散的可识别基准/点(例如3d构造的已知球形基准/元素的阴影中心)，其中，构造中每个点之间的空间关系是已知的/输入的。然后，在104，方法100可以包括利用所识别的四个离散点作为基础来生成四个向量到任意焦点，该任意焦点位于图像的2d图像平面上方。然后，在106，方法100可以包括以数字方式建立成本函数(例如，如上所述通过一个或多个向量环、三维降维到2d空间，或滑动三角形方法)，该成本函数针对3d构造的已知分离距离评估任意焦点的适用性。然后，在108，方法100可以包括以数字方式使用成本函数作为判别式来确定兼容焦点fp(x，y，z)。需要注意的是，具体的优化数值求解步骤可以根据所使用的方法而有所不同。优化的焦点fp(x，y，z)和已知离散点在图像内，则在110，方法100可以包括以数字方式
确定已知元素沿向量的位置(从焦点fp(x，y，z)开始)。该位置是/对应于3d构造的元件的3d坐标，从而在图像空间中放置四面体。然后，在112，方法100可以包括利用四面体的四个三角形面中的任意一个的任意两条边以数字方式建立具有公共顶点的两个向量。然后，在114，方法100可以包括以数字方式建立相互法线，例如通过以两个向量的优选顺序取叉积，以及以数字方式建立图像空间中的正交坐标系，例如在相互法线和两个原始向量的首选选择之间以首选顺序取叉积。在一些实施例中，然后在116，方法100可以包括使用已知3d四面体的面之间的已知关系，以数字方式在来自114的正交坐标系和任意其他面顶点组合之间构建变换(例如，矩阵)。
[0082]
然后在118，方法100可以包括：如果图像中有超过4个离散点可用，则在更大的离散点分组内为4个离散点的所有组合重复102
‑
114(以及可能的116)。然后，在120，通过例如对所有(例如，在步骤116和/或118中生成的)等效变换的平均，方法100可以包括以数字方式生成复合坐标变换(例如矩阵)，复合坐标变换表示图像空间中已知3d构造。然后在122，方法100可以包括通过120的坐标变换的反转以数字方式针对已知3d构造来生成2d图像变换。
[0083]
然后，方法100可以包括为从已知3d构造(例如，多个图像，例如两个或多个图像)获取的每个2d图像重复102
‑
122，并以数字方式针对该3d构造构建多个图像的3d表示。然后，方法100可以包括针对3d构造利用2d图像的3d表示来以数字方式建立平面与平面或平面与向量之间的相互交叉，或向量之间最近的点，表示从来自每个相应2d图像的焦点fp(x，y，z)发出的解剖结构的方面，以确定已知3d构造和感兴趣的解剖结构之间的关系。
[0084]
对于本领域普通技术人员来说，本技术显而易见在外部固定设备和解剖结构计算机建模领域(包括六足构造和骨段建模领域)提供了显著改进。此外，本技术在射线照相成像领域(包括放射影像失真校正领域)提供显著改进。本技术还在外部固定设备调整处方确定领域(包括六足构造调整处方领域)提供了显著改进。
[0085]
本领域普通技术人员将认识到，本技术的各方面可以体现在系统、方法和/或计算机程序产品中。在一些实施例中，本技术的各方面可以完全体现在硬件中、完全体现在软件中(例如体现在固件、驻留软件、微代码等中)，或软件和硬件方面的组合，这些方面通常都可以在本技术中称为“系统”并且包括电路和/或模块。
[0086]
图15示出了结合并使用本技术的一个或多个方面的计算机系统的一个示例。计算机系统500可以是物品制造和/或维修设施的计算机系统，例如用于附加制品的计算机系统，和/或用于产生数据(由am装置或设备用于制造物品的数据)的计算机系统。图15的计算机系统500可以适用于存储和/或执行程序代码，例如用于执行上述过程的程序代码，并且包括至少一个处理器502，该至少一个处理器502通过总线520直接或间接耦合到存储器505。在操作中，处理器502可以从存储器505获得由处理器执行的指令。存储器505可以包括在程序代码的实际执行期间使用的本地存储器、大容量存储器和高速缓存存储器，该高速缓存存储器提供至少某个程序代码的临时存储以减少在程序代码执行期间必须从大容量存储器检索代码的次数。存储器505的示例的非限制性列表包括硬盘、随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、可擦除可编程只读存储器(eprom，或闪存)、光纤、便携式光盘只读存储器(cd
‑
rom)、光存储设备、磁存储设备或前述的任何合适的组合。存储器505可以包括操作系统505和一个或多个计算机程序506，例如一个或多个用于执行本技术所描述的各
方面的程序，例如实现对电路设计的数字布局的调整。
[0087]
输入/输出(i/o)设备512、515(例如外围设备)可以直接或通过i/o控制器510耦合到系统。网络适配器508也可以耦合到系统以启用计算机系统通过干预私人或公共网络与其他计算机系统开始耦合。调制解调器、电缆调制解调器和以太网卡只是当前可用类型的网络适配器508中的几种。在一个示例中，网络适配器508有助于从远程源获得数据以有助于本技术的各方面。
[0088]
计算机系统500可以耦合到具有一个或多个数据库的存储器516(例如，非易失性存储区域，诸如磁盘驱动器、光盘驱动器、磁带驱动器等)。存储设备516可以包括内部存储设备或附加的或网络可访问的存储设备。存储器516中的计算机程序可以加载到存储器505中并且由处理器502执行。
[0089]
计算机系统500可以包括比图示更少的组件、本技术未示出的附加组件、或示出的组件和附加组件的一些组合。计算机系统500可以包括任何计算设备，例如大型机、服务器、个人计算机、工作站、膝上型计算机、手持计算机、智能手机、台式机或其他移动设备、电话设备、网络设备、虚拟化设备、存储控制器等。
[0090]
此外，上述过程可以由多个计算机系统500执行，多个计算机系统500作为计算环境的一部分协同工作。
[0091]
在一些实施例中，本技术的各方面可以采用包含在计算机可读介质中的计算机程序产品的形式。计算机可读介质上可以包含计算机可读程序代码。可以利用各种计算机可读介质或其组合。例如，计算机可读介质可包括计算机可读存储介质，其示例包括(但不限于)一个或多个电子、磁、光或半导体系统、装置或设备，或任何合适的前述的结合。计算机可读存储介质包括，例如：具有一根或多根电线的电连接、便携式计算机软盘、硬盘或大容量存储设备、随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)，和/或可擦除可编程只读存储器，例如eprom或闪存、光纤、便携式光盘只读存储器(cd
‑
rom)、光存储设备、磁存储设备(包括磁带设备)，或上述任何合适的组合。计算机可读存储介质定义为包括有形介质，该有形介质可包含或存储程序代码以供指令执行系统、装置或设备(例如处理器)使用或与指令执行系统、装置或设备(例如处理器)结合使用。因此，存储在计算机可读介质中/上的程序代码产生包括程序代码的制品(例如“计算机程序产品”)。
[0092]
参看图16，在一个示例中，计算机程序产品600包括例如一个或多个计算机可读介质602，在计算机可读介质602上存储计算机可读程序代码装置或逻辑604以提供和方便本技术的一个或多个方面。
[0093]
包含或存储在计算机可读介质中/上的程序代码可以由计算机系统(计算机、计算机系统等，包括其组件)和/或其他设备获得并执行以使得计算机系统、其组件和/或其他设备以特定方式运行/起作用。程序代码可以使用任何合适的介质传输，包括(但不限于)无线、有线、光纤和/或射频。用于执行操作以执行、实现或促进本技术的方面的程序代码可以用一种或多种编程语言编写。在一些实施例中，编程语言包括以对象为主导的和/或过程编程语言，例如c、c 、c#、java等。程序代码可以完全在用户的计算机上执行，完全远离用户的计算机，或部分在用户计算机上、部分在远程计算机上。在一些实施例中，用户的计算机和远程计算机通过网络(例如局域网(local area network，即lan)或广域网(wide area network，即wan))和/或通过外部计算机(例如使用互联网服务提供商的因特网)通讯。
[0094]
在一个示例中，程序代码包括用于由一个或多个处理器执行的一个或多个程序指令。计算机程序指令可以提供给一个或多个处理器(例如一个或多个计算机系统)以生产机器，使得程序指令在由一个或多个处理器执行时执行、实现或方便本技术的各方面，例如本技术的流程图和/或框图中描述的动作或功能。因此，在一些实施例中，本技术示出和描述的流程图和/或框图的每个块或块的组合可以通过计算机程序指令来实现。
[0095]
参照附图示出和描述的流程图和框图示出了根据本技术的各方面的系统、方法和/或计算机程序产品的可能实施例的架构、功能和操作。因此，这些流程图和/或框图可以是根据本技术各方面的方法、装置(系统)和/或计算机程序产品。
[0096]
在一些实施例中，如上所述，流程图或框图中的每一块可表示模块、段或代码的一部分，其包括用于实现块的特定行为和/或逻辑功能的一个或多个可执行指令。本领域普通技术人员将理解，由块指定或执行的行为/功能可以以不同于所示出和/或描述的顺序进行，或者可以与一个或多个其他块同时或部分/完全同时发生。连续的两个块实际上基本上可以同时执行，或者有时可以以相反的顺序执行。此外，框图和/或流程图的每个块，以及框图和/或流程图中的块的组合，可以完全由基于专用硬件的系统来实现，或者与计算机指令结合，执行由块或整个框图或流程图指定的行为/功能。
[0097]
应当理解，以上内容旨在说明本技术，而非限制本技术。在不脱离由以下权利要求及其等效内容限定的本技术的一般精神和范围的情况下，本领域的普通技术人员可以在本技术中做出多种改变和修改。例如，上述实施例(和/或其方面)可以相互组合使用。此外，在不脱离其范围的情况下，可以进行许多修改以使特定情况或材料适应各种实施例的教导。虽然本技术描述的材料的尺寸和类型旨在定义不同实施例的参数，但其绝不是限制性的，而仅仅是示例性的。在阅读以上说明后，许多其他实施例对于本领域技术人员来说将是显而易见的。因此，各实施例的范围应当参考所附权利要求以及这些权利要求所包含的等效内容的完整范围来确定。
[0098]
本技术中使用的术语仅用于描述特定实施例，并不旨在限制本技术。本文所用单数形式“a”、“an”和“the”也旨在包括复数形式，除非上下文另有明确指示。将进一步理解，术语“包括”(任何形式的“包括”，例如“comprises”和“comprising”)、“具有”(任何形式的“具有”，例如“has”和“having”)，“包括”(任何形式的“包括”，例如“includes”和“including”)、“包含”(任何形式的“包含”，例如“contains”和“containing”)及其任何其他语法变体都是开放的结尾连接动词。因此，“具有”、“包括”或“包含”一个或多个步骤或元件的方法或事物拥有这一个或多个步骤或元件，但不限于仅拥有这一个或多个步骤或元件。同样，“包括”、“具有”或“包含”一个或多个特征的方法的步骤或事物的元件具有不限于这一个或多个特征。
[0099]
如本文所用，术语“包括”、“具有”、“包含”及其其他语法变体包括术语“由
……
组成”和“基本上由
……
组成”。
[0100]
短语“基本上由
……
组成”或其语法变体在本文中使用时被视为指定特征、整数、步骤或组件，但不排除添加一个或多个附加特征、整数、步骤、组件或其组，但前提是其附加特征、整体、步骤、组件或组实质上不改变要求保护的组或方法的基本特征和新颖特征。
[0101]
在本技术中引用的所有文献都通过引用并入本技术，相当于每个单独的文献都被具体地和单独地指示为通过引用并入本技术，相当于完全阐述。
[0102]
不应认为以引用方式并入的主题是对任何权利要求限制的替代，除非另外明确指出。
[0103]
在本说明书中提及一个或多个范围的情况下，每个范围旨在作为用于呈现信息的缩略版，其中将该范围理解为包含该范围内的每个离散点，相当于其在本技术中进行了完全阐述。
[0104]
虽然本技术已经描述和示出了本技术的几个方面和实施例，但是本领域技术人员可以影响替代方面和实施例以实现相同的目的。因此，本技术和所附权利要求旨在覆盖落入本技术的精神和范围内的所有这些进一步的和替代的方面和实施例。