一种用于判断髋臼形态的系统及方法与流程

1.本发明涉及髋臼形态分析技术领域，尤其涉及一种用于判断髋臼形态的系统及方法。


背景技术：

2.在进行髋关节疾病的诊断和手术评估时，通常医护人员需要在手术前了解髋臼和股骨头的正常空间形态、髋臼对股骨头端部的覆盖情况以及髋臼与股骨头之间的适应程度。目前广泛应用的x射线片虽然能够提供一定的有用信息，但是由于将髋关节的三维结构压缩集成在了二维平面，不可避免地发生了信息丢失，因而不能详尽准确地反映髋关节的正常空间形态。
3.目前，相关研究机构虽然能够利用三维重建手段将二维平面数据转换为三维结构信息，从而进行正常髋臼和发育不良髋臼的测量和分型，但是该方法多是在计算机完成表面建模的情况下进行形态学观察与文字性描述，评价手段沿袭的是x射线片等二维平面的研究思维，即：基于三维重建模型的某个角度或者某个剖面的二维平面影像进行角度或者长度测量、而不是对三维重建模型予以整体的立体分析研究。对于描述三维结构的空间对应关系，上述方法仍然有失偏颇、也不够直观立体，需要医生发挥空间想象力。
4.公开号为cn107274389a的专利文献公开了基于ct三维序列图像的股骨头和髋臼的解剖参数的获取方法，包括以下步骤：获取具有股骨头和髋臼的ct三维序列图像；股骨头与髋臼的分割：对ct三维序列图像依次进行粗分割、分离以及精确分割，获得股骨头的精确分割图像和髋臼的精确分割图像；股骨头的解剖参数计算：根据股骨头的精确分割图像构造股骨头表面的三角网格表面模型，计算股骨头的直径参数、髓腔内径参数以及股骨头的球面拟合参数；髋臼的解剖参数计算：选择髋臼的精确分割图像构造髋臼表面的三角网格表面模型，并且选取三角网格表面模型上的若干点，计算髋臼的前后径。该发明直接对ct三维序列图像进行处理，快速、自动地实现了股骨和髋臼的精确分割及解剖参数的获取。
5.公开号为cn106388978a的专利文献公开了一种基于三维重建技术的髋臼模型和导板的制备方法，步骤一、将患者术前的髋关节三维ct数据进行加工，建立数字化三维数据模型，重建髋臼的三维骨性结构，还原疾病原始状态；步骤二、通过分析髋臼的位置、评估髋臼的状态、明确髋臼周围的骨量和计算髋臼周围的骨厚度，制定髋臼的磨锉和髋臼的螺钉植入方案，并且对这些导板和模型进行三维建模；步骤三、使用3d打印机制作术前髋臼的骨性模型、术中髋臼的螺钉导板和术后髋臼的骨性模型；步骤四、进行上述导板和模型的整合并检验。该方法虽然通过建立三维数据模型来分析髋臼位置、评估髋臼状态、明确髋臼周围的骨量和计算髋臼周围的骨厚度，但是该方法无法准确地计算出术后髋臼能够对股骨头的覆盖率，也无法评估出术后髋臼与股骨头的连接形态的稳定性。
6.因此，需要一种能够计算出髋臼对股骨头的覆盖率、髋臼的具体凹陷形态以及髋关节的稳定性的髋臼形态的判断系统，以实现对髋关节进行三维结构的整体性的衡量，避免二维测算的片面性。
7.此外，一方面由于对本领域技术人员的理解存在差异；另一方面由于发明人做出本发明时研究了大量文献和专利，但因篇幅所限并未详细罗列所有的细节与内容，然而这绝非本发明不具备这些现有技术的特征，相反本发明已经具备现有技术的所有特征，而且申请人保留在背景技术中增加相关现有技术之权利。


技术实现要素：

8.针对现有技术之不足，本发明的技术方案提供的是一种用于判断髋臼形态的系统，其至少包括能够根据螺旋ct扫描或mri数据生成三维图像的处理单元，所述处理单元能够根据预先采集的髋关节的螺旋ct扫描或mri数据生成髋关节的三维图像并将处理结果传输至分析单元；所述分析单元从接收的髋关节的三维图像中分别截取出髋臼的三维图像和股骨头的三维图像，并且通过对髋臼的三维图像和股骨头的三维图像分别进行同值切割的方式生成髋臼的等值线图像和股骨头的等值线图像；所述对比单元通过分析髋臼和股骨头在连接区域中的等值线的走势和形态是否相互吻合的方式判断髋关节的空间形态。其优势在于，髋关节的空间形态的分析结果是通过计算机模拟与计算分析获得的，摒弃了观察者间以及观察者内的偏移误差。本技术获取的髋关节的连接区域的覆盖率为真正的髋臼曲面对于股骨头的覆盖。在进行等值线的获取时，本技术是结合负重力线进行测量的，反映的是临床最为关注的髋臼穹顶周围负重结构的空间对应关系。最后，本技术是对髋关节进行的是三维结构的整体性衡量，避免了二维测算的片面性。
9.根据一种优选的实施方式，所述分析单元按照沿身体纵轴的重力线方向对髋臼和股骨头进行空间网格切割的方式生成髋臼的等值线图像和股骨头的等值线图像，其中，所述髋臼的等值线图像和股骨头的等值线图像是通过利用等间距的空间网格线在髋臼和股骨头的外轮廓上进行标记的方式获得的；所述分析单元通过将所述髋臼的等值线图像和股骨头的等值线图像在身体纵轴的重力线方向上进行投影的方式获得髋臼的等值线图形和股骨头的等值线图形。
10.根据一种优选的实施方式，所述对比单元能够依据位于连接区域内的髋臼的部分表面的等值线圈与位于连接区域内的股骨头的部分表面的等值线圈的吻合度来判断髋关节的空间形态。
11.根据一种优选的实施方式，所述连接区域是指股骨头的端部被髋臼的凹陷端面所覆盖的区域；所述等值线圈是指在髋臼的三维图像和股骨头的三维图像上的若干等值线在垂直于身体纵轴的重力线方向的平面上的投影线圈；所述吻合度是指在髋臼的等值线图形和股骨头的等值线图形中，两者均处于连接区域内的等值线圈的重合度。
12.根据一种优选的实施方式，所述等值线圈的重合度包括髋臼的等值线图形和股骨头的等值线图形在相互叠合时环状排列的等值线圈的重合度以及髋臼与股骨头相连接的边缘区域的异形等值线的重合度。
13.根据一种优选的实施方式，扫描髋关节的三维数据的螺旋ct或mri的扫描层厚能够与在髋臼和股骨头的表面切割出等值线的空间网格的格间距相匹配，使得空间网格的单位宽度至少是螺旋ct或mri的一个扫描层厚。
14.根据一种优选的实施方式，所述处理单元至少包括能够进行三维图像生成的重建单元和能够根据设定阈值对重建的三维图像中的软组织和骨性结构进行分离的分离单元。
15.本发明的技术方案还提供一种用于判断髋臼形态的方法，其至少包括以下步骤：根据预先采集的髋关节的螺旋ct扫描或mri数据生成髋关节的三维图像；从生成的髋关节的三维图像中分别截取出髋臼的三维图像和股骨头的三维图像；在髋臼的三维图像和股骨头的三维图像上利用空间网格沿身体纵轴的重力线方向截取层面；通过将在髋臼的三维图像和股骨头的三维图像上截取出的若干层面分别沿身体纵轴的重力线方向进行投影的方式获取髋臼的等值线图形和股骨头的等值线图形；将髋臼的等值线图形和股骨头的等值线图形进行叠合，通过对比髋臼与股骨头相互对应的连接区域的等值线的走势和形态是否吻合的方式判断髋关节的空间形态。
16.根据一种优选的实施方式，所述等值线是通过将截取的层面上的若干个处于髋臼或股骨头的表面轮廓上的点相互连接的方式构建出的。
17.根据一种优选的实施方式，髋关节的空间形态的判断是依据位于连接区域内的髋臼部分表面的等值线圈和股骨头部分表面的等值线圈的吻合度来判断的；所述连接区域是指股骨头的端部被髋臼的凹陷端面所覆盖的区域；所述等值线圈是指在髋臼的三维图像和股骨头的三维图像上的若干等值线在垂直于身体纵轴的重力线方向的平面上的投影线圈；所述吻合度是指在髋臼的等值线图形和股骨头的等值线图形中，两者均处于连接区域内的等值线圈的重合度。
附图说明
18.图1是本发明所提供的一种优选的用于判断髋臼形态的系统的流程示意图。
19.附图标记列表
20.1：处理单元；2：分析单元；3：对比单元；4：控制单元；11：重建单元；12：分离单元。
具体实施方式
21.下面结合附图进行详细说明。
22.发育性髋关节发育不良(developmental dysplasia of the hip，ddh)是一类常见的人体发育畸形疾病，主要包括股骨头半脱位、全脱位以及髋臼发育不良。发育不良的髋关节会因受力不均而发生形变，造成髋臼和股骨头的不匹配，最终因关节磨损产生严重的骨关节炎(oa)问题，从而大大降低了患者的生活水平。ddh是由于髋臼与股骨头之间的对位异常或覆盖不良造成的。髋关节是机体承重与活动的最大关节，由髋臼与股骨头构成，正常情况下两者构成同心圆关系。当发生ddh后，同心圆的对位关系被破坏，髋臼将会变小变浅、同时其边缘产生不同程度的缺损，股骨头颈部的前倾角也会产生变化，最终因为髋关节的不匹配导致骨性关节炎，对患者的生活产生了严重的影响。传统的x射线片检查因操作便捷或观察简单在临床上受到广泛运用，其通过将机体的三维立体结构转化到二维平面上，得到患者待检测部位的相关信息，为疾病的诊断以及后期手术方案的选择提供了重要的指导信息，但是从空间立体信息转化为平面图像会丢失掉一些形态特征信息，导致医护人员的判断具有一定的局限性。
23.螺旋ct扫描或mri获得的观察结果更为直观，它对常规检查难以诊断出的异常软组织或其他方面具有很重要的作用。螺旋ct扫描或mri数据的三维重建是在对原始数据进行后期处理的基础上利用容积重建技术生成三维图像，该技术通过对容积数据的有效利
用，在不用标注表面信息的前提下即可显示出所有像素的总和，原始数据涵盖了三维立体结构的空间解剖关系，相较于平面图形具有更为逼真的效果，它能充分地显示病变部位、病变周围组织以及病变程度等，也能清晰地显示出关节内的钙化类型和复位类型等信息，具有很高的确诊率。本技术在利用螺旋ct扫描或mri数据构建的三维图像的基础上，通过引入等值线对髋臼和股骨头进行同值切割，并且将完成同值切割处理的髋臼和股骨头进行平行光投影处理，从而获得能够与地势等高线表征方式相似的等值线图形。
24.实施例1
25.本技术涉及一种用于判断髋臼形态的系统，系统能够依据预先采集的螺旋ct扫描或mri数据建立髋关节的三维图像，并且通过对建立的髋关节的三维图像进行同值切割和平行光投影处理的方式获取利用等值线的排布情况来表征髋臼的空间形态的等值线图形，通过将髋臼的等值线图像和股骨头的等值线图像叠合在一起的方式分析叠合的等值线的吻合度和稀疏变化趋势，从而辅助医护人员准确地判断出髋臼与股骨头的相对位置和髋臼发育不良的程度。系统至少包括处理单元1、分析单元2、对比单元3和控制单元4。
26.根据一种具体的实施方式，处理单元1能够根据预先采集的髋关节的螺旋ct扫描或mri数据生成髋关节的三维图像，并且通过对髋关节的三维图像进行二次处理的方式分离出髋关节的骨性结构的三维图像。处理单元1将其处理后的髋关节的骨性结构的三维图像传输至分析单元2进行三维图像中的髋关节的空间形态的量化处理。分析单元2从接收的髋关节的三维图像中分别选择性地截取出具有一定空间尺寸的单独的髋臼的三维图像和股骨头的三维图像。分析单元2还通过对髋臼的三维图像和股骨头的三维图像分别进行同值切割的方式生成髋臼的等值线图像和股骨头的等值线图像。分析单元2通过平行光投影的方式将在三维空间中切割出的等值线图像投影至同一平面上，从而形成具有表征髋臼和股骨头的表面轮廓的变化趋势的等值线圈的等值线图形。对比单元3能够接收由分析单元2计算出的髋臼的等值线图形和股骨头的等值线图形。对比单元3通过将髋臼的等值线图形和股骨头的等值线图形叠合在一起的方式分析髋臼和股骨头在连接区域中的部分等值线图形中的等值线的走势和形态是否吻合。通过分析髋臼和股骨头的连接区域的等值线的稀疏变化趋势以及两个等值线图形的面心区域的等值线圈是否构成同心圆的方式对髋臼的发育情况进行判断，并且能够准确地判断出髋臼与股骨头的连接形态是否满足人体重力学需求，从而以量化的方式获得能够表征髋臼与股骨头的空间关系的数学模型以及数学模型的表述方式和数值。
27.构成处理单元1的重建单元11和分离单元12均可以是中央处理单元(cpu)、数字信号处理器(dsp)、微处理器、服务器、云服务器以及专用集成芯片中的一种或几种。
28.分析单元2可以是中央处理单元(cpu)、数字信号处理器(dsp)、微处理器以及专用集成芯片中的一种或几种。
29.对比单元3也可以是中央处理单元(cpu)、数字信号处理器(dsp)、微处理器、服务器、云服务器以及专用集成芯片中的一种或几种。
30.优选地，处理单元1至少包括能够依据螺旋ct扫描或mri数据重建出髋关节的完整的三维图像的重建单元11和能够根据设定阈值对重建的髋关节的三维图像中的软组织和骨性结构进行分离的分离单元12。优选地，螺旋ct或mri所进行的断层扫描是能够直接输出患者被扫描部位的三维数据的，使得重建单元11通过将扫描到的三维数据直接进行三维空
间结构的重建的方式获取骨骼的三维图像。优选地，骨骼包括骨组织与骨连接(骨连接是指：关节及其附属结构，附属结构包括软骨、关节内韧带、关节囊等)。因此，在重建单元11重建出与髋关节相对应的骨骼的三维图像的情况下，分离单元12需要对重建出的骨骼的三维图像进行二次处理获取仅具有髋关节的骨性结构的三维图像。具体地，分离单元12能够根据设定的阈值对重建单元11重建出的骨骼的三维图像中的软组织和骨性结构进行分离，从而输出仅具有髋关节的骨性结构的三维图像。优选地，分离单元12所涉及的对软组织和骨性结构进行分离的阈值分割操作可以直接依据公开号为cn107016666a中所公开的阈值分割方法进行相关的数据处理。
31.优选地，分析单元2按照沿身体纵轴的重力线方向对髋臼和股骨头进行空间网格切割的方式生成髋臼的等值线图像和股骨头的等值线图像。具体地，髋臼的等值线图像和股骨头的等值线图像是通过利用等间距的空间网格线在髋臼和股骨头的外轮廓上进行标记的方式获得的。将髋臼的等值线图像和股骨头的等值线图像分别在身体纵轴的重力线方向上进行投影可以直接获得髋臼的等值线图形和股骨头的等值线图形。优选地，髋臼的等值线图像和股骨头的等值线图像还可以理解为是利用与身体纵轴的重力线方向相互平行的平面网格沿该平面网格的法线方向分别对髋臼的三维图像和股骨头的三维图像进行分层切割的方式获取的。优选地，扫描髋关节的三维数据的螺旋ct或mri的扫描层厚能够与在髋臼和股骨头的表面切割出等值线的空间网格的格间距相匹配，使得空间网格的单位宽度至少是螺旋ct或mri的一个扫描层厚。优选地，空间网格的格间距和平面网格的格间距均可以与螺栓ct进行断层扫描的层厚相等，即，分层切割的层间距与螺旋ct或mri进行断层扫描的层厚相等。优选地，根据相关行业协会调查报告数据，正常人的股骨头的直径为40-55mm，本技术所涉及的螺旋ct或mri采取的扫描层厚为0.5-2mm。因此，分析单元2获取的等值线图像中相邻的等值线在身体纵轴的重力线方向上的间距为0.5-2mm。因此，截取出的具有一定空间尺寸的髋臼是根据股骨头的直径进行髋臼的分层切割的层数的设定，使得截取的髋臼既能够用于计算其与股骨头之间的形态稳定性，又能够避免髋骨的其他骨结构影响髋臼的同值切割，从而在准确地得出髋关节的三维覆盖率的同时，消除了截取层面选取过大导致覆盖率计算不准确的缺陷。
32.优选地，髋臼的三维图像和股骨头的三维图像是在身体纵轴的重力线方向上对三维立体结构进行等间距的分层切割操作的，从而分析单元2在进行分层切割操作时得到的骨切割面的平面边缘线即为等值线。优选地，等值线也可以是将与螺旋ct扫描或mri层厚相同的点依次连接构成的曲线。优选地，等值线图像利用平行光在身体纵轴的重力线方向进行投影得到的具有若干个同心圆等值线的图形即为等值线图形。优选地，髋臼的等值线图形和股骨头的等值线图形能够以叠合的方式进行等值线的吻合度的判断。优选地，髋臼与股骨头的连接区域是指股骨头的端部被髋臼的凹陷端面所覆盖的区域。优选地，正常髋臼与股骨头进行对接的区域都是具有能够相互适配的“穹顶样”空间轮廓，并且穹顶的顶点位置是向内偏离边缘的。穹顶周围的等值线间距较大、彼此稀疏，表示该部位的曲率小、曲面形态变化平缓。髋臼的底部边缘与股骨头的周缘区域的等值线间距小、彼此密集，则表示该部位的曲率大、空间形态变化显著以及曲面形状陡峭。优选地，髋臼前、后缘的等值线形成多个“v”形，该“v”形拐点连成的弧线与髋臼外上缘的等值线平滑地延续。
33.对比单元3能够依据髋臼位于连接区域内的等值线圈和股骨头位于连接区域内的
等值线圈的吻合度来判断髋关节的空间形态。优选地，等值线圈是指在髋臼的三维图像和股骨头的三维图像上的若干等值线在垂直于身体纵轴的重力线方向的平面上的投影线圈。等值线圈是指在髋臼的等值线图形和股骨头的等值线图形中能够排列成多个同心“c”和“卵圆o”形的等值线。优选地，吻合度是指在髋臼和股骨头的等值线图形中，两者均处于连接区域内的等值线圈的重合度。优选地，等值线圈的重合度包括髋臼的等值线图形和股骨头的等值线图形在相互叠合时环状排列的等值线圈的重合度以及髋臼与股骨头连接的边缘区域的异形等值线的重合度。优选地，环状排列的等值线圈可以是同心“c”和“卵圆o”形的等值线。异形等值线可以是与髋臼前、后缘的“v”形的等值线相连接的部分呈“c”形的等值线。在髋臼的等值线图形中排列成多个同心“c”和“卵圆o”形的等值线能够与在股骨头的等值线图形中的若干个“卵圆o”形的等值线相互叠合和/或共同构成同心等值线圈，则髋臼与股骨头的连接区域的吻合度高，此时，髋臼和股骨头能够形成一个完整的穹顶结构，髋关节的形态稳定性高。
34.优选地，控制单元4能够根据对比单元3的对比结果进行髋臼与股骨头之间连接形态的稳定性的展示，方便医护人员根据控制单元4展出的分析结果判断髋臼的形态，并且医护人员还能够评估髋臼相对于股骨头需要进行的形态调节是否能够形成稳定的连接形态。优选地，医护人员还能够在控制单元4上进行髋关节的三维图像的手动调整，从而方便医护人员获取髋臼的最佳支撑位置。
35.实施例2
36.本实施例是对实施例1的进一步改进，重复的内容不再赘述。
37.针对髋关节发育不良的患者而言，髋臼是无法有效地对股骨头的端部进行覆盖的，髋臼与股骨头无法构成相互适配的“穹顶样”空间轮廓。在上述情况中，股骨头的端部虽然部分位于髋臼的凹陷空间中，但是髋臼相对于股骨头的轴线方向而言是处于一个倾斜的状态，即，髋臼的穹顶顶点位置无法与股骨头的穹顶顶点位置相互对应，髋臼的穹顶顶点位置严重向内偏离边缘，从而导致髋臼与股骨头的“穹顶样”空间轮廓无法进行有效匹配。当患者处于站立状态时，体重对髋关节的压力会分解出较大的横向分力。横向分力的存在会导致股骨头的端部出现脱离髋臼的凹陷空间的趋势，从而造成了髋臼与股骨头的连接形态无法保持稳定。
38.在现有技术中，医护人员通过在垂直于患者身体的冠状面和矢状面的两个方向上分别获取患者髋关节的x射线片，医护人员通过观察x射线片中髋臼外缘对股骨头端部的覆盖程度和髋臼前缘对股骨头端部的覆盖程度来分别判断髋关节前向和侧向的稳定性，但是髋臼是一个三维的结构，即使前向和侧向的观测角度完全相同，计算出的髋关节的稳定性也由于三维结构的不同而与髋关节实际的稳定性存在明显的出入，根据该判断结果进行形态调节后的髋臼也不一定能够与股骨头建立起稳定的连接形态。
39.因此，针对现有技术的缺陷，本技术的对比单元3还能够在髋臼的等值线图形和股骨头的等值线图形相互重叠时，通过计算在髋臼与股骨头的连接区域内的等值线圈的重合度来获取髋臼的凹陷空间对股骨头的端面的覆盖率，从而利用量化数据来衡量髋关节的三维结构的稳定性。
40.实施例3
41.本技术涉及一种用于判断髋臼形态的方法，此外，本发明还可以涉及一种衡量髋
关节的稳定性的方法。其至少包括以下步骤：
42.根据预先采集的髋关节的螺旋ct扫描或mri数据生成髋关节的三维图像；
43.从生成的髋关节的三维图像中分别截取出髋臼的三维图像和股骨头的三维图像；
44.在髋臼的三维图像和股骨头的三维图像上利用空间网格沿身体纵轴的重力线方向截取层面；
45.通过将在髋臼的三维图像和股骨头的三维图像上截取出的若干层面分别沿身体纵轴的重力线方向进行投影的方式获取髋臼的等值线图形和股骨头的等值线图形；
46.将髋臼的等值线图形和股骨头的等值线图形进行叠合，通过对比髋臼与股骨头相互对应的连接区域的等值线的走势和形态是否吻合的方式判断髋关节的空间形态。
47.优选地，等值线是通过将截取的若干个处于髋臼或股骨头的表面轮廓上的点进行连接的方式构建出的。相互连接构成等值线的点还处于同一截取层面上。优选地，等值线也可以是将与螺旋ct扫描或mri层厚相同的点依次连接构成的曲线。优选地，等值线图像利用平行光在身体纵轴的重力线方向上进行投影得到的具有若干个同心圆等值线的图形即为等值线图形。优选地，髋臼的等值线图形和股骨头的等值线图形能够以叠合的方式进行等值线的吻合度的判断。优选地，髋臼与股骨头的连接区域是指股骨头的端部被髋臼的凹陷端面所覆盖的区域。
48.实施例4
49.在截取出髋臼的三维图像和股骨头的三维图像的情况下，通过同值切割的方式获取患者的髋臼的端面和股骨头的端面在初始状态下的匹配程度以及连接区域的形状，从而针对性地对髋臼进行逐步地调整，进而生成多组髋臼相对于股骨头发生一定程度的位置变动后的髋臼与股骨头相互连接的三维图像。优选地，髋臼的位置变动可以是绕特定的轴线旋转或绕特定的点进行偏转，使得髋臼既能够与股骨头构建出相对位置发生变化的连接结构，还能够保持髋臼能够在外接固定件的情况下与髋骨形成完整且稳定的骨连接。
50.优选地，在获取到多组髋臼与股骨头的相对位置不同的髋臼与股骨头相连接的三维图像的情况下，分别对每组髋臼与股骨头的三维图像中的髋臼和股骨头进行单独的同值切割，从而获取各自的等值线图形，进而通过对同一组中髋臼的等值线图形和股骨头图形进行叠合的方式对髋臼与股骨头相互对应的连接区域的等值线的走势和形态进行分析，从而判断出每组髋臼与股骨头的匹配程度以及在该连接形态下髋关节的稳定性。优选地，通过对多组髋臼与股骨头的等值线图形的匹配程度进行比较，从而获得髋臼相对于股骨头的最佳位置，使得医护人员能够依据分析得到的髋臼调整到最佳位置的修正参数进行术前的分析和术后结果的预测，方便医护人员能够更加直观地获取到髋臼的修正参数，并且能够依据量化数据对术后髋臼与股骨头的匹配程度和髋关节的稳定性做出准确地预测。
51.需要注意的是，上述具体实施例是示例性的，本领域技术人员可以在本发明公开内容的启发下想出各种解决方案，而这些解决方案也都属于本发明的公开范围并落入本发明的保护范围之内。本领域技术人员应该明白，本发明说明书及其附图均为说明性而并非构成对权利要求的限制。本发明的保护范围由权利要求及其等同物限定。在全文中，“优选地”所引导的特征仅为一种可选方式，不应理解为必须设置，故此申请人保留随时放弃或删除相关优选特征之权利。