ＭＲＩ接收器中改進的時鐘發生器制造技術

本發明專利技術涉及一種核磁共振成像射頻接收器，該接收器適于從至少一個射頻接收線圈（１２２；２０４；３０６）接收模擬信號，射頻接收器包括：模數轉換器（４０８），其將模擬磁共振信號轉換為第一數字信號；重采樣和解調單元（４１４），其將第一數字信號轉換為第二數字信號；通信接（４００；６００；６０２），其適于經由通信鏈路（２０２）傳輸第二數字信號；以及第一時鐘發生器（４０６），其生成采樣時鐘，該采樣時鐘作為模數轉換器（４０８）的直接時鐘源，第一時鐘發生器（４０６）適于使用數字定時參考生成采樣時鐘，數字定時參考由通信接（４００；６００；６０２）經由通信鏈路（２０２）數字化接收，其中，接收器還包括用于生成系統時鐘的第二時鐘發生器（４１０），系統時鐘是重采樣和解調單元（４１４）的直接時鐘源，第二時鐘發生器（４１０）適于使用采樣時鐘生成系統時鐘。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及核磁共振成像射頻接收器，從磁共振成像接收器線圈接收射頻信號的 方法以及計算機程序產品。
技術介紹
磁共振成像(MRI)是一種先進的成像技術，它可以通過前所未有的組織對比，對 諸如人體的對象進行橫截面觀察。MRI是基于核磁共振(NMR)原理的，核磁共振為科學家用 來獲得關于分子的微觀化學和物理信息的光譜技術。NMR和MRI的基礎是具有非零自旋的 原子核存在磁矩這一事實。在醫學成像中，通常研究的是氫原子的原子核(即，質子1H)，因 為其以高濃度存在于人體內，如水。將射頻波引導至強大的外部磁場中的原子核，這導致質 子的激發和弛豫(relax)。由于質子的弛豫，發射被探測并且被計算機處理以形成圖像的射 頻信號。磁共振(MR)射頻(RF)接收線圈是接收特定MR實驗中傳輸的所述RF信號的必要 部分。最好的天線單元位置是靠近被掃描的人體，因此大多數MR接收線圈由掃描器操作員 放置在患者上。由于MR接收線圈或包括線圈和多種電子部件，如放大器、開關等的一般MR接收鏈 對外部射頻波的干擾高度敏感，因此必須對所述MR接收鏈進行電磁屏蔽，這要求檢查室中 的MR接收鏈與在分開的技術室中的控制系統之間的空間分離。如今，先進的MR接收鏈的特征在于，使用許多昂貴的模擬設計元件的大規模并行 模擬解決方案，如RF開關、RF放大器、RF電源、RF線纜和RF連接器等。所有這些部件通常 分布在檢查室的接收鏈和技術室的模數轉換器之間10-20米的距離里，這使得由于部件散 布和許多電偶(galvanic)部分之間的不期望的相互作用而導致成本效益的設計以及生產 MR掃描器成為最復雜且最具挑戰的部分之一。在線圈中的元件數量更大，即線圈系統包含多個獨立線圈而需要使用先進的繞線 技術合理地結合的情況下，這些問題變得更為嚴重。此外，在MRI系統中，每一段電偶線都 需要考慮懸垂和精密的設計以避免由于電偶線耦合效應而給圖像質量帶來的不良影響。另外，特定線圈實施的實際工作流程效率對MR掃描操作也十分重要，因為它很大 程度上決定了 MR掃描器的患者周轉量。另外，患者得益于具有改進的患者舒適度的接收線 圈，所述舒適度主要取決于高效的工作流程，如減少或減輕潛在的幽閉感，以及減少線纜雜 亂的人體工程學設計，其對于不同的體型使用更靈活，更輕量。這些問題可以使用接收線圈的數字接口解決。在這種情況下，模數轉換已經在線 圈內執行。通過有效地將多元件信息結合到僅一些的光纖或電偶線可以克服即便是線圈中 高元件數量而言的連接器、線纜尺寸和處理的問題。US 6，339，717 B1公開一種醫學檢查系統，特別是包括主機單元、控制計算機單元 和圖像計算機單元的磁共振系統。將模數轉換器布置為靠近圖像信號接收系統的射頻線 圈，其中，此檢查系統形式上為磁共振系統。US 4，879. 514公開一種包括除個別部件外均為數字式的發射器/接收器的MRI設備。遠離技術室的數字化要求本地(遠程)模數轉換器處的系統(主)時鐘，以進行 合適的數字采樣，如在接收器線圈的板子上。這意味著，主系統時鐘信息需要由技術室提供 給檢查室中的接收元件。US2007/0224698A1公開一種適于對NMR信號進行直接數字化的磁共振成像系統。W02007/043009A2公開一種射頻天線，其包括布置為獲取磁共振信號的共振獲取 電路、布置為將磁共振信號轉換為數字數據的模數轉換器和布置為轉換數字數據的主要頻 率波段的頻率轉換器。
技術實現思路
本專利技術提供一種核磁共振成像射頻接收器，該接收器適于從至少一個射頻接收線 圈接收模擬信號，射頻接收器包括模數轉換器，其將模擬磁共振信號轉換為第一數字信 號；重采樣和數字解調單元，其將第一數字信號轉換為第二數字信號；通信接口，其適于經 由通信鏈路傳輸第二數字信號；以及第一時鐘發生器，其生成采樣時鐘。該采樣時鐘是模數 轉換器的直接時鐘源，第一時鐘發生器適于使用數字定時參考生成采樣時鐘，并且數字定 時參考由通信接口經由通信鏈路數字化接收。接收器還包括用于生成系統時鐘的第二時鐘 發生器，系統時鐘是重采樣和數字解調單元的直接時鐘源，并且第二時鐘發生器適于使用 采樣時鐘生成系統時鐘。例如通過壓控晶體振蕩器(VCX0)生成的采樣時鐘為模數轉換器的直接時鐘源， 并且采樣時鐘由經由通信鏈路而被數字地接收的數字定時參考直接生成，因此，用于模數 轉換器的時鐘具有最高的準確性并在接收器的時鐘系統中實現最小的起伏(jitter)。這十 分重要，因為數字化的信號質量很大程度上取決于ADC采樣時鐘的質量。利用根據本專利技術 的接收器，可提供高質量的數字轉換。根據本專利技術的實施例，接收器還包括用于生成數據時鐘的第三時鐘發生器，該數 據時鐘為通信接口的直接時鐘源，第三時鐘發生器適于使用采樣時鐘或系統時鐘生成數據 時鐘。這意味著，系統時鐘和數據時鐘是基于采樣時鐘而生成的。如上述，高質量的ADC采 樣時鐘顯著提高MR接收器中所采集的RF的質量。因此，第一個選擇是直接從經由通信鏈路 而被數字地接收的數字定時參考來生成采集時鐘，并基于所述采集時鐘生成系統時鐘和數 據時鐘。系統時鐘的起伏的增加遠沒有采樣時鐘起伏要緊，因為它只關系到數字處理過程。 相較之下，通常針對時鐘的起伏和相位噪聲，就準確度而言，對ADC時鐘的要求是1-lOps， 對系統時鐘的要求是100-500ps。根據本專利技術的實施例，第一時鐘發生器和第三時鐘發生器形成反饋回路，其中，第 一時鐘發生器是由反饋回路控制的。可選地，第二時鐘發生器也包含于反饋回路。使用反 饋回路具有的優勢為，采樣時鐘和系統時鐘相對于中央定時參考處于恒定頻率鎖定中，因 此系統中所有(遠程)MRI接收器在同步狀態下運行，允許對所有接收器進行中央實時(軟 件)控制。根據本專利技術的實施例，反饋回路是相位鎖定回路。在所有在實施例，通過將基于 VCX0的采樣時鐘作為ADC采樣過程的直接時鐘源，去除了可能在采樣時鐘中增加相位噪聲 的任何電路。根據本專利技術的實施例，經由通信鏈路而被數字地接收的數字定時參考是作為串行 位流而接收的。根據本專利技術的實施例，數據時鐘是多相位時鐘，其中通信接口適于使數據時鐘從 多相位時鐘恢復，其中恢復后的數據時鐘用于恢復包含于串行數據比特流中的數據。例如，通信鏈路的數據時鐘恢復的基礎是在串行數據率頻率上的八相位時鐘。數 據接收器以八個時鐘相位中的一個對數據進行采樣，并對所選的相位進行動態調整。使用 此方法，即便本地參考時鐘不是與數據率鎖定的頻率，數據恢復依然能夠進行。之后，數據 “并行化”，時鐘被相應分開。這就是“恢復的數據時鐘”。 根據本專利技術的實施例，接收器包括多個通信接口，該多個重通信接口適于菊鏈合 (daisy chaining)另外的接收器。能夠執行的菊鏈合的限度取決于所使用的通信鏈路的帶 寬，并且幾乎任意數量的接收器和線圈能夠與信號輸出光纖鏈相連接。菊鏈合減少內部繞 線的長度，甚至在一些情況下可完全擺脫電線。使用配備了無線數據傳輸技術的MR接收器 可進一步減少繞線。根據本專利技術的實施例，每個通信接口包含一個獨立分配的多相位時鐘。根據本專利技術的實施例，系統時鐘和采樣時鐘遵循同一頻率。其優勢是可不需要重 采樣功能。例如，在1. 5T質子MRI系統中，采樣時鐘和系統時鐘都是50MHz本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種核磁共振成像射頻接收器，所述接收器適于從至少一個射頻接收器線圈單元（１２２；２０４；３０６）接收模擬信號，所述射頻接收器包括：模數轉換器（４０８），其將所述模擬磁共振信號轉換為第一數字信號；重采樣和數字解調單元（４１４），其將所述第一數字信號轉換為第二數字信號；通信接口（４００；６００；６０２），其適于經由通信鏈路（２０２）傳輸所述第二數字信號；以及第一時鐘發生器（４０６），其用于生成采樣時鐘，所述采樣時鐘為所述模數轉換器（４０８）的直接時鐘源，所述第一時鐘發生器（４０６）適于使用數字定時參考生成所述采樣時鐘，所述數字定時參考是由所述通信接口（４００；６００；６０２）經由所述通信鏈路（２０２）而數字接收的，其中，所述接收器還包括第二時鐘發生器（４１０），其用于生成系統時鐘，所述系統時鐘是所述重采樣和解調單元（４１４）的直接時鐘源，所述第二時鐘發生器（４１０）適于使用所述采樣時鐘生成所述系統時鐘。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...

【專利技術屬性】
技術研發人員：HG羅弗，
申請(專利權)人：皇家飛利浦電子股份有限公司，
類型：發明
國別省市：NL[荷蘭]