本发明专利技术涉及具有数字串行通信网络(2)的磁共振成像系统(1)的传感器节点(3)的相位相干读出。根据本发明专利技术，所述网络(2)包括：多个传感器节点(3)，其用于检测来自正在接受磁共振成像系统(1)的检查的患者的射频信号，以及主机节点(4)，其经由网络链路(5)被连接到所述传感器节点(3)以用于合并和处理从所述传感器节点(3)接收的数字传感器数据，其中，所述主机节点(4)包括接收器(6)和发送器(7)，所述接收器被连接到所述网络链路(5)以用于通过所述网络链路(5)接收数据，所述发送器被连接到所述网络链路(5)以用于通过所述网络链路(5)发送数据；所述传感器节点(3)中的每个传感器节点都包括模数转换器(8)、接收器(9)、发送器(10)以及时钟和数据恢复单元(11)，所述模数转换器用于将检测到的射频信号转换为所述数字传感器数据，所述接收器被连接到所述网络链路(5)以用于通过所述网络链路(5)接收数据，所述发送器被连接到所述网络链路(5)以用于通过所述网络链路(5)发送数据，所述时钟和数据恢复单元具有被配置用于在预设的自由运行频率上运行的时钟设备；通过所述网络链路(5)发送数据的频率被设置为相对于所述时钟设备的所述预设的自由运行频率的固定频率，并且所述时钟和数据恢复单元(11)被配置用于生成恢复的时钟信号以用于通过以下操作来控制所述时钟和数据恢复单元的传感器节点的所述模数转换器(8)：调整所述时钟和数据恢复单元的传感器节点(3)的所述时钟设备的频率以锁定到通过所述网络链路(5)发送数据的频率。通过这种方式，以具有鲁棒性和成本效益的方式为磁共振成像系统提供了相位相干传感器数据采集的可能性。位相干传感器数据采集的可能性。位相干传感器数据采集的可能性。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】MRI传感器节点的相位相干读出
[0001]本专利技术涉及磁共振成像(MRI)系统和方法，并且特别涉及具有数字串行通信网络的磁共振成像系统和用于控制这样的系统的相应方法。
技术介绍
[0002]MR系统(如MR成像系统)使用多个磁性环形天线或线圈元件(也被称为传感器节点)来检测来自患者的射频(RF)信号。在现代MR系统中，在每个传感器节点处立即将接收到的RF信号数字化。传感器节点将数字数据发送到主机，在主机中将传感器数据合并以进行后续处理和图像重建。
[0003]无伪影图像重建要求相位相干MR信号采集。随着线圈元件数量的增加，维持相位相干信号采集变得越来越困难。
[0004]根据编码的串行比特流来恢复时钟和数据的过程被称为时钟和数据恢复(CDR)。传统的CDR电路利用时钟参考来提供初始频率以捕获传入的时钟。例如，CDR电路中的锁相环(PLL)用于将传感器节点的本地时钟锁定为来自传入的比特流的时钟。
[0005]为了确保无伪影图像重建，由个体线圈元件采集的信号的相对相位必须保持恒定，这种条件被称为相位相干性。这转化对每个传感器节点中的模数转换器(ADC)的采样时钟的相位相干性要求以及CDR根据传入的数据恢复的时钟与在高速读出中使用的时钟之间的受控相位偏移。
[0006]根据WO 2013/061272 A1知晓的数据通信系统和方法能够特别适用于经由高速链路从医疗器械(如导管或导丝)传送数据。该系统包括具有可控从时钟的从部件以及用于发送由该从时钟信号锁定的数据信号的发送器。此外，它还包括具有时钟控制器的主部件，该时钟控制器接收主时钟信号和数据信号，并且生成用于将从时钟调节到主时钟的时钟控制信号。因此，可以用较低的空间和能量要求(例如通过电压控制的振荡器)来实现从时钟。此外，可以仅通过两条信号线来实现交换数据信号和时钟控制信号所经由的链路。
技术实现思路
[0007]本专利技术的目的是以具有鲁棒性和成本效益的方式为磁共振成像系统提供相位相干传感器数据采集的可能性。
[0008]根据本专利技术，该目的通过独立权利要求的主题得以解决。在从属权利要求中描述了本专利技术的优选实施例。
[0009]因此，根据本专利技术，提供了一种具有数字串行通信网络的磁共振成像系统，其中，所述网络包括：多个传感器节点，其用于检测来自正在接受所述磁共振成像系统的检查的患者的射频信号，以及主机节点，其经由网络链路被连接到所述传感器节点以用于合并和处理从所述传感器节点接收的数字传感器数据；其中，所述主机节点包括接收器和发送器，所述接收器被连接到所述网络链路以用于通过所述网络链路接收数据，所述发送器被连接到所述网络链路以用于通过所述网络链路发送数据；所述传感器节点中的每个传感器节点
都包括模数转换器、接收器、发送器以及时钟和数据恢复单元，所述模数转换器用于将检测到的射频信号转换为所述数字传感器数据，所述接收器被连接到所述网络链路以用于通过所述网络链路接收数据，所述发送器被连接到所述网络链路以用于通过所述网络链路发送数据，所述时钟和数据恢复单元具有被配置用于在预设的自由运行频率上运行的时钟设备；通过所述网络链路发送数据的频率被设置为相对于所述时钟设备的所述预设的自由运行频率的固定频率；并且所述时钟和数据恢复单元被配置用于生成恢复的时钟信号以用于通过以下操作来控制所述时钟和数据恢复单元的传感器节点的所述模数转换器：调整所述时钟和数据恢复单元的传感器节点的所述时钟设备的频率以锁定到通过所述网络链路发送数据的频率。
[0010]这里，就术语“时钟和数据恢复单元”而言，术语“时钟和数据恢复单元的传感器节点”是指相应的时钟和数据恢复单元所属的传感器节点。因此，时钟恢复是由相应的传感器节点独自对每个传感器节点单独执行的。时钟恢复的常规解决方案通常要求以晶体振荡器的形式提供本地时钟参考。在MR环境中使用晶体振荡器既花费高又不可靠。根据本专利技术，如果在每个传感器节点处根据传入的数据来恢复时钟，则能够避免使用本地时钟参考。因此，根据本专利技术，提出了能够直接根据输入的数据流来恢复时钟而不要求参考时钟的时钟和数据恢复单元的用法；即，将本地时钟锁定为系统时钟，而无需在每个传感器节点处求助于晶体振荡器参考。因此，根据本专利技术的传感器网络并不使用本地或外部时钟参考。
[0011]本专利技术的磁共振成像系统被提供有数字串行通信网络，所述数字串行通信网络是利用环形网络拓扑结构形成的，所述环形网络拓扑结构具有传感器节点和主机节点，所述主机节点用于合并和处理从所述传感器节点接收的数字传感器数据，所述环形网络拓扑结构利用了节点之间的单向通信。所述传感器节点中的每个传感器节点特别包括模数转换器以及时钟和数据恢复单元，所述时钟和数据恢复单元具有被配置用于在预设的自由运行频率上运行的时钟设备。所述时钟和数据恢复单元被配置用于生成恢复的时钟信号以用于通过以下操作来控制所述时钟和数据恢复单元的传感器节点的所述模数转换器：调整所述时钟和数据恢复单元的传感器节点的所述时钟设备的频率以锁定到通过所述网络链路发送数据的频率；并且由于操作条件引起的时钟相位的变化是通过以下操作来补偿的：检测绕所述主机节点中的环路的传播延迟的变化，以及调节采集的信号的相位的每个本地时钟相位。
[0012]虽然通过这种方式传感器节点可能不会彼此同步，但是能够确保所有传感器节点以相同的速率运行。换句话说，传感器节点相互之间以固定但未定义的相位差工作。因此，根据本专利技术，能够在由于工艺、电压和温度(PVT)变化引起的频率变化的情形下确保时钟恢复可靠地操作。由于网络链路上的发送延迟通常随PVT变化而变化，因此补偿这些变化有助于减少甚至避免所采集的MR图像中的伪影。在这方面，本专利技术提供了通过检测绕所述主机节点中的所述网络的传播延迟的变化并调节采集的信号的相位的每个本地时钟相位来补偿由于操作条件引起的时钟相位的任何变化的可能性。
[0013]根据本专利技术的数字串行链路提供了使用编码方案来实现恢复用于发送数据的时钟的可能性。这个恢复的时钟随后可以用于可靠地检索所发送的数据。使用这样的数据编码使得能够在单个串行比特流中的同一串行链路上发送时钟和数据这两者。
[0014]一般来说，可以以不同的方式设计传感器节点的时钟单元。然而，根据本专利技术的优
选实施例，每个数据恢复单元的所述时钟设备包括锁相环电路，所述锁相环电路具有电压控制的振荡器，所述电压控制的振荡器被配置用于在所述预设的自由运行频率上运行；并且所述时钟和数据恢复单元被配置用于生成所述恢复的时钟信号以用于通过以下操作来控制所述时钟和数据恢复单元的传感器节点的所述模数转换器：调整所述时钟和数据恢复单元的传感器节点的所述电压控制的振荡器的频率以锁定到通过所述网络链路发送数据的频率。根据本专利技术的优选实施例，所述锁相环电路包括被布置在所述电压控制的振荡器下游的时钟分频器，这使得能够使用高频电压控制的振荡器来减少相位噪声或减轻实施挑战性。本专利技术的优选实施例让数据频率为电压控制的振荡器的频率的分数。
[0015]另外，根据本专利技术的优选实施例，所述传感本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种具有数字串行通信网络(2)的磁共振成像系统(1)，其中，所述网络(2)包括：多个传感器节点(3)，其用于检测来自正在接受所述磁共振成像系统(1)的检查的患者的射频信号，以及主机节点(4)，其经由网络链路(5)被连接到所述传感器节点(3)以用于合并和处理从所述传感器节点(3)接收的数字传感器数据，所述网络链路是利用环形网络拓扑结构形成的，所述环形网络拓扑结构利用了节点之间的单向通信，其中，所述主机节点(4)包括接收器(6)和发送器(7)，所述接收器被连接到所述网络链路(5)以用于通过所述网络链路(5)接收数据，所述发送器被连接到所述网络链路(5)以用于通过所述网络链路(5)发送数据，所述传感器节点(3)中的每个传感器节点都包括模数转换器(8)、接收器(9)、发送器(10)以及时钟和数据恢复单元(11)，所述模数转换器用于将检测到的射频信号转换为所述数字传感器数据，所述接收器被连接到所述网络链路(5)以用于通过所述网络链路(5)接收数据，所述发送器被连接到所述网络链路(5)以用于通过所述网络链路(5)发送数据，所述时钟和数据恢复单元具有被配置用于在预设的自由运行频率上运行的时钟设备，通过所述网络链路(5)发送数据的频率被设置为相对于所述时钟设备的所述预设的自由运行频率的固定频率，并且所述时钟和数据恢复单元(11)被配置用于生成恢复的时钟信号以用于通过以下操作来控制所述时钟和数据恢复单元的传感器节点的所述模数转换器(8)：调整所述时钟和数据恢复单元的传感器节点(3)的所述时钟设备的频率以锁定到通过所述网络链路(5)发送数据的频率，并且其中，由于操作条件引起的时钟相位的变化是通过以下操作来补偿的：检测绕所述主机节点中的环路的传播延迟的变化，以及调节采集的信号的相位的每个本地时钟相位。2.根据权利要求1所述的磁共振成像系统(1)，其中，每个数据恢复单元(11)的所述时钟设备包括锁相环电路(12)，所述锁相环电路具有电压控制的振荡器(13)，所述电压控制的振荡器被配置用于在所述预设的自由运行频率上运行，并且所述时钟和数据恢复单元(11)被配置用于生成所述恢复的时钟信号以用于通过以下操作来控制所述时钟和数据恢复单元的传感器节点的所述模数转换器(8)：调整所述时钟和数据恢复单元的传感器节点的所述电压控制的振荡器(13)的频率以锁定到通过所述网络链路(5)发送数据的频率。3.根据权利要求1或2所述的磁共振成像系统(1)，其中，所述传感器节点(3)的所述发送器(10)被配置用于通过所述网络链路(5)将所述恢复的时钟信号发送到环形网络(2)中的相应的下一节点(3、4)。4.根据权利要求2或3中的任一项所述的磁共振成像系统(1)，其中，通过所述网络链路(5)发送数据的频率被设置为高于所述锁相环电路(12)的所述预设的自由运行频率。5.根据前述权利要求中的任一项所述的磁共振成像系统(1)，其中，所述主机节点(4)包括用于提供用于所述网络(2)的时钟参考的时钟参考单元(18)。6.根据前述权利要求中的任一项所述的磁共振成像系统(1)，其中，所述主机节点(4)和所述传感器节点(3)被布置在所述环形网络拓扑结构中，其中，每个传感器节点(3)经由相应的单向数字串行子链路(20)被链接到两个其他传感器节点(3)或者被链接到一个传感
器节点(3)和所述主机节点(4)。7.一种用于控制包括数字串行通信网络(2)的磁共振成像系统(1)的方法，所述数字串行通信网络是利用环形网络拓扑结构形成的，所述环形网络拓扑结构利用了节点之间的单向通信，所述方法包括以下方法步骤：利用多个传感器节点(3)检测来自正在接受所述磁共振成像系统(1)的检查的患者的射频信号，利用每个传感器节点(3)中的相应的模数转换器(8)将检测到的射频信号转换为数字传感器数据，将来自所述传感器节点(3)的所述数字传感器数据发送到主机节点(4)，在每个传感器节点(3)中...
【专利技术属性】
技术研发人员：F，
申请(专利权)人：皇家飞利浦有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。