CN103123386A - 用于在磁共振成像系统的装置之间同步时钟的设备和方法 - Google Patents

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Abstract

提供了一种用于在磁共振成像系统的装置之间同步时钟的设备和方法。一种在磁共振成像(MRI)系统中的彼此无线连接的中央控制单元和射频(RF)线圈之间同步时钟的方法，所述方法包括：从中央控制单元接收第一时钟；使RF线圈的第二时钟与接收的第一时钟同步；当第二时钟与第一时钟同步时，中止从中央控制单元接收第一时钟。

Description

用于在磁共振成像系统的装置之间同步时钟的设备和方法
本申请要求于2011年11月17日提交到韩国知识产权局的第10-2011-0120321号韩国专利申请的优先权，所述申请的公开通过引用全部合并于此。
技术领域
与示例性实施例一致的设备和方法涉及一种用于在磁共振成像(MRI)系统中的射频(RF)线圈与中央控制单元之间同步时钟的设备和方法。
背景技术
磁共振成像(MRI)系统是一种用于通过将由特定强度的磁场产生的特定频率的射频(RF)信号的强度表现为亮度来获取将被检查的对象的层析图像的设备。
在屏蔽外部RF信号的屏蔽室中的圆筒台架(cylindrical gantry)中检查病人。所述台架中的RF线圈接收病人的图像信号并将接收的图像信号发送到中央控制单元。
最近，对RF线圈和中央控制单元之间的无线通信的研究已被广泛地执行。对于RF线圈和中央控制单元之间的无线通信，使RF线圈与中央控制单元的时钟同步非常重要。
发明内容
示例性实施例提供了一种用于在中央控制单元和射频(RF)线圈之间同步时钟的设备和方法。
此外，示例性实施例提供了一种在不影响由磁共振成像(MRI)系统执行的图像的捕获的情况下，用于在中央控制单元和射频(RF)线圈之间同步时钟的设备和方法。
根据示例性实施例，提供了一种在磁共振成像(MRI)系统中的彼此连接的中央控制单元和射频(RF)线圈之间同步时钟的方法。所述方法包括：从中央控制单元接收第一时钟；使RF线圈的第二时钟与接收的第一时钟同步；当第二时钟与第一时钟同步时，中止从中央控制单元接收第一时钟。中央控制单元和RF线圈可无线连接。
所述方法还可包括：请求中央控制单元中止第一时钟的发送。
所述方法还可包括：存储与第一时钟同步的第二时钟。
可在RF激励信号在MRI系统中被产生之前，执行请求中止第一时钟的发送。
所述方法还可包括：如果第二时钟与第一时钟不同步，则请求中央控制单元推迟RF激励信号的产生。
从中央控制单元接收第一时钟的步骤可包括：经由通过有线连接到中央控制单元的体线圈来接收第一时钟。
从中央控制单元接收第一时钟的步骤可包括：在接收第一时钟之前，使RF线圈去耦于第一时钟。
所述方法还可包括：向RF线圈提供与第一时钟同步的第二时钟。
使RF线圈的第二时钟与接收的第一时钟同步的步骤可包括：将第二时钟的频率与第一时钟的频率进行匹配。
使RF线圈的第二时钟与接收的第一时钟同步的步骤可包括：获得第一时钟和第二时钟之间的相位差；基于获得的相位差，输出控制电压以控制时钟的振荡频率；根据所述控制电压改变第二时钟，其中，第二时钟包括被反馈的改变后的第二时钟。
根据另一示例性实施例，提供了一种用于在磁共振成像(MRI)系统中的彼此连接的中央控制单元和射频(RF)线圈之间同步时钟的设备。所述设备包括：接收单元，从中央控制单元接收第一时钟；同步单元，使RF线圈的第二时钟与接收的第一时钟同步，其中，当第二时钟与第一时钟同步时，接收单元中止从中央控制单元接收第一时钟。中央控制单元与RF线圈可彼此无线连接。
所述设备还可包括：请求单元，请求中央控制单元中止第一时钟的发送。
所述设备还可包括：存储单元，存储与第一时钟同步的第二时钟。
请求单元可在RF激励信号在MRI系统中被产生之前请求中央控制单元中止第一时钟的发送。
如果第二时钟与第一时钟不同步，则请求单元可请求中央控制单元推迟RF激励信号的产生。
接收单元可经由连接到中央控制单元的体线圈来接收第一时钟。体线圈和中央控制单元可通过有线连接。
同步单元还可包括：去耦单元，在第一时钟被接收之前使RF线圈去耦于第一时钟。
同步单元还可包括：发送单元，向RF线圈提供已与第一时钟同步的第二时钟。
同步单元可将第二时钟的频率与第一时钟的频率进行匹配。
同步单元可包括：相位比较单元，获得第一时钟和第二时钟之间的相位差；控制电压输出单元，基于获得的相位差，输出控制电压以控制时钟的振荡频率；数控振荡器，根据所述控制电压改变第二时钟，其中，改变后的第二时钟被反馈给相位比较单元。
根据另一示例性实施例，提供了一种用于在磁共振成像(MRI)系统中的彼此连接的中央控制单元和射频(RF)线圈之间同步时钟的设备，所述设备包括：发送单元，将参考时钟发送到RF线圈；控制单元，控制发送单元以允许在RF激励信号在MRI系统中被产生之前发送参考时钟。中央控制单元与RF线圈可无线连接。
根据另一示例性实施例，提供了一种在磁共振成像(MRI)系统中的彼此连接的中央控制单元和射频(RF)线圈之间同步时钟的方法，所述方法包括：使用中央控制单元将第一时钟发送到RF线圈；使用RF线圈使RF线圈的第二时钟与接收的第一时钟同步；当第二时钟与第一时钟同步时，使用中央控制单元中止第一时钟的发送。
所述方法还可包括：将指示同步的完成的帧发送到中央控制单元。
根据另一示例性实施例，用于执行上述同步方法的程序可被记录在计算机可读记录介质上。
根据本发明的另一方面，RF线圈可包括上述设备。
附图说明
通过参照附图对示例性实施例进行的详细描述，上述和其他特征将会变得更加清楚，其中：
图1是示意性地示出磁共振成像(MRI)系统的示图；
图2是示意性地示出根据示例性实施例的同步设备的结构的框图；
图3是示意性地示出根据另一示例性实施例的同步设备的结构的框图；
图4是示意性地示出图2和图3的同步设备中的每一个中的同步单元的结构的框图；
图5是示意性地示出根据另一示例性实施例的同步设备的结构的框图；
图6是用于解释根据示例性实施例的同步方法的流程图；
图7是用于解释根据另一示例性实施例的同步方法的同步操作的流程图。
具体实施方式
参照用于示出示例性实施例的附图以获得对示例性实施例的充分理解、示例性实施例的优点以及通过示例性实施例的实施而完成的目标。在下文中，将参照附图详细描述示例性实施例。附图中相同的标号表示相同的元件。
当诸如“...中的至少一个”的表述在一列元素之后时，所述表述修饰整列元素而不是修饰所述列中的单个元素。
当部件可“包括”特定组成元件时，除非另有指定，否则可不将其解释为不包括另外的组成元件，而是可将其解释为进一步包括其他组成元件。在说明书中叙述的诸如“～部”、“～单元”、“～模块”和“～块”的术语可表示用于处理至少一个功能或操作的单元，并且所述单元可通过硬件(诸如现场可编程门阵列(FPGA)或专用集成电路(ASIC))、软件、或硬件和软件的组合来实现。此外，为了实现示例性实施例，硬件、软件、或硬件和软件的组合可被用于代替编程处理器/控制器。因此，示例性实施例不受硬件和软件的特定组合限制。
图1示出磁共振成像(MRI)系统。参照图1，在屏蔽外部射频(RF)信号的屏蔽室中的圆筒台架中对病人进行检查。在所述台架中，通过主磁体40形成静态磁场，并通过发送磁场梯度脉冲的梯度线圈30形成梯度磁场。RF线圈10或体线圈20将特定频率的RF激励信号施加到病人以获取病人的特定部位的层析图像。由于磁共振现象而从病人的所述特定部位产生的MR回波信号由RF线圈10接收并被传送到与屏蔽室分开的操作室中的中央控制单元50。MR回波信号经过信号处理过程，随后MR图像被获取。
近来，与屏蔽室中的RF线圈10和操作室中的中央控制单元50之间的无线通信相关的技术已被研究。根据所述技术，在屏蔽室中执行MR回波信号的数字转换，从而可降低由于模拟线缆而引起的噪声。也就是说，在中央控制单元50中无线地控制RF线圈10的去耦以及MR回波信号的接收。在屏蔽室中执行对RF线圈10接收的MR回波信号的放大、将放大的MR回波信号解调至基带、以及将解调至基带的MR回波信号转换为数字信号。所述数字信号通过无线信道被发送到中央控制单元50。
为流畅地执行中央控制单元50和RF线圈10之间的无线通信，首先执行中央控制单元50和RF线圈10之间的时钟同步。
图2是示意性地示出根据示例性实施例的同步设备100的结构的框图。在本示例性实施例中，同步设备100可包括在RF线圈10中，可以是连接到RF线圈10的独立设备或者可由微型芯片来实现。
参照图2，根据本示例性实施例的同步设备100包括接收单元110和同步单元120。接收单元110从中央控制单元50接收第一时钟。接收单元110可通过无线通信从中央控制单元50接收第一时钟。第一时钟是用于RF线圈10的第二时钟的同步的参考时钟。接收单元110可包括用于接收第一时钟的天线。
当第二时钟与第一时钟同步时，接收单元110停止从中央控制单元50接收第一时钟。如果即使在第二时钟与第一时钟同步之后接收单元110还继续接收第一时钟，则第一时钟可能对RF激励信号和RF回波信号有影响。
当第二时钟与第一时钟同步时，中央控制单元50可停止将第一时钟发送给RF线圈10，并且RF线圈10可将指示同步的完成的帧发送到中央控制单元50。此外，接收单元110可经由通过有线连接至中央控制单元50的体线圈20接收第一时钟。
一般而言，RF线圈10使用高灵敏度线圈和高放大倍数放大器来接收强度非常弱的MR回波信号。由于经由体线圈20接收的第一时钟的强度可能比MR回波信号的强度强的多，因此当RF线圈10接收到第一时钟时，RF线圈10可能被损坏。
因此，如图3中所示，根据另一示例性实施例的同步设备200还可包括去耦单元240。在从中央控制单元50接收到第一时钟之前，通过去耦单元140使RF线圈10去耦于第一时钟。
术语“去耦”表示操作RF线圈10以防止RF线圈10被RF激励信号或第一时钟损坏的一般处理。例如，当接收到RF激励信号或第一时钟时，切断对RF线圈10的供电，或者RF线圈10的接收信道或接收频率被设置为与RF激励信号或第一时钟的接收信道或接收频率非常不同。
同步单元220将RF线圈10的第二时钟同步到接收单元210接收的第一时钟。同步单元220可将第二时钟的频率与第一时钟的频率进行匹配。例如，同步单元220可使第二时钟的频率与第一时钟的频率相同，或者使第二时钟的频率是第一时钟的频率的预定倍。
以下描述使第二时钟与第一时钟同步的方法。
参照图3，同步设备200还可包括请求单元230。当第二时钟与第一时钟同步时，请求单元230请求中央控制单元50停止第一时钟的发送。可选择地，请求单元230可将用于请求中止第一时钟的发送的帧发送到中央控制单元50。
在MRI系统产生RF激励信号之前，请求单元230可请求中止将第一时钟发送到中央控制单元50。
在MRI系统中，当在RF激励信号被产生之后RF线圈10连续接收第一时钟时，第一时钟可能对RF激励信号产生的RF回波信号有影响。
如上所述，在MRI系统中，为了获取病人的图像，体线圈20或RF线圈10发送RF激励信号，RF线圈10接收RF回波信号。当在获取病人的图像的时候具有预定频率的第一时钟被连续发送到RF线圈10时，第一时钟可能对RF激励信号和RF回波信号有影响。因此，在病人的图像中可能产生噪声。也就是说，由于第一时钟的发送可能使病人的图像的质量恶化，因此在RF激励信号被产生之前，请求单元130请求中央控制单元50停止第一时钟的发送。
如果在RF激励信号将被产生之前第二时钟还没有与第一时钟同步，则请求单元130可请求中央控制单元50推迟RF激励信号的产生。当接收到用于推迟RF激励信号的产生的请求时，中央控制单元50通过控制体线圈20或RF线圈10来推迟RF激励信号的产生。这是因为通过在第一时钟与第二时钟彼此同步之后捕获图像可获得高质量图像。
参照图3，同步设备200还可包括发送单元250和存储单元260。当第二时钟与第一时钟同步时，存储单元260存储被同步的第二时钟。存储的第二时钟可被发送单元250提供给RF线圈10。可基于已同步的第二时钟来操作RF线圈10。
图4是示意性地示出图2的同步设备100和图3的同步设备200中的每一个中的同步单元220的结构的框图。参照图4，同步单元220包括相位比较单元222、控制电压输出单元224和数控振荡器(numerical controloscillator)226。
如图4中所示，相位比较单元222可通过接收单元210接收第一时钟，已同步的第二时钟可经由发送单元250被提供给RF线圈10。
相位比较单元222获得第一时钟和第二时钟之间的相位差。相位比较单元222可输出与第一时钟和第二时钟之间的相位差对应的电压或电流。相位比较单元222可确定第一时钟和第二时钟是否被同步。
控制电压输出单元224基于由相位比较单元222获得的相位差，输出控制电压来控制时钟的振荡频率。控制电压输出单元224输出控制电压以减小第一时钟和第二时钟之间的相位差。
数控振荡器226基于由控制电压输出单元224输出的控制电压来改变第二时钟。
如图4中所示，改变后的第二时钟被反馈给相位比较单元222。通过获得第一时钟与改变后的第二时钟之间的相位差来确定第二时钟是否被同步。
图5是示意性地示出根据另一示例性实施例的同步设备400的结构的框图。参照图5，根据本示例性实施例的同步设备400包括发送单元410和控制单元420。同步设备400可包括在中央控制单元50中，或者可以是连接到中央控制单元50的设备。
发送单元410将参考时钟发送到RF线圈10。RF线圈10可基于参考时钟来同步RF线圈10的时钟。控制单元420控制发送单元410以使得在RF激励信号在MRI系统中被产生之前发送参考时钟。
如果在MRI系统中的RF激励信号的产生期间或者在MRI系统中的RF激励信号产生之后，发送单元420继续将参考时钟发送到RF线圈10，则参考时钟可能对RF激励信号或RF回波信号有影响，使得可能恶化图像的质量。
图6是用于解释根据示例性实施例的同步方法的流程图。参照图6，根据本示例性实施例的同步方法包括由图2的同步设备100和图3的同步设备200在时间上串行处理的操作。因此，可看出：即使在以下描述中省略了图2的同步设备100和图3的同步设备200的上述特征，但图2的同步设备100和图3的同步设备200的上述特征可被应用于图6的同步方法。
在S10，接收单元210从中央控制单元50接收第一时钟。接收单元210可经由通过有线连接到中央控制单元50的体线圈20接收第一时钟。接收单元210在接收第一时钟之前使RF线圈10去耦于第一时钟，从而防止RF线圈10被第一时钟损坏。
在S20，同步单元220将RF线圈10的第二时钟同步到接收的第一时钟。同步单元220可将第二时钟的频率匹配至第一时钟的频率。例如，同步单元220可使第二时钟的频率与第一时钟的频率相同，或者可使第二时钟的频率同步为第一时钟的频率的预定倍。
在S30，当第二时钟与第一时钟同步时，接收单元210停止从中央控制单元50接收第一时钟。这是为了在通过MRI系统捕获图像期间防止RF激励信号和RF回波信号被第一时钟影响。请求单元230可将用于请求中止第一时钟的发送的帧发送到中央控制单元50。
如果在RF激励信号将被产生之前第二时钟还没有与第一时钟同步，则请求单元230可向中央控制单元50请求推迟RF激励信号的产生。当接收到用于推迟RF激励信号的产生的请求时，中央控制单元50控制体线圈20或RF线圈10以推迟RF激励信号的产生。这是因为通过在第一时钟和第二时钟彼此同步之后捕获图像可获得高质量图像。
图7是用于解释根据另一示例性实施例的同步方法的同步操作的流程图。
在S40，相位比较单元222获得第一时钟和第二时钟之间的相位差。相位比较单元222可输出与第一时钟和第二时钟之间的相位差对应的电压或电流，或者可确定第一时钟与第二时钟是否彼此同步。
在S50，控制电压输出单元224基于由相位比较单元222获得的相位差，输出用于控制时钟的振荡频率的控制电压。控制电压输出单元224输出控制电压以减少第一时钟和第二时钟之间的相位差。
在S60，数控振荡器226根据由控制电压输出单元224输出的控制电压来改变第二时钟。改变后的第二时钟被反馈给相位比较单元222。相位比较单元222通过获得第一时钟和改变后的第二时钟之间的相位差，确定第二时钟是否被同步。
如上所示，在根据本发明的同步设备和方法中，可在中央控制设备和RF线圈之间同步时钟。
此外，在根据示例性实施例的同步设备和方法中，可在不影响由MRI系统执行的图像的捕获的情况下，在中央控制设备和RF线圈之间同步时钟。
示例性实施例还可被实现为计算机可读记录介质上的计算机可读代码。计算机可读记录介质是可存储其后可由计算机系统读取的数据的任何数据存储装置。计算机可读记录介质的示例包括只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、CD-ROM、磁带、软盘、光学数据存储装置等。计算机可读记录介质还可分布在联网的计算机系统上，从而计算机可读代码以分布式方式被存储和执行。
尽管已具体示出和描述了示例性实施例，但本领域普通技术人员将理解，在不脱离由权利要求限定的示例性实施例的精神和范围的情况下，可对其进行形式和细节上的各种改变。

Claims (14)

1.一种在磁共振成像MRI系统中的彼此连接的中央控制单元和射频RF线圈之间同步时钟的方法，所述方法包括：
从中央控制单元接收第一时钟；
使RF线圈的第二时钟与接收的第一时钟同步；
当第二时钟与第一时钟同步时，中止从中央控制单元接收第一时钟。
2.如权利要求1所述的方法，其中，中央控制单元和RF线圈彼此无线连接。
3.如权利要求1所述的方法，还包括：请求中央控制单元中止第一时钟的发送。
4.如权利要求1所述的方法，还包括：存储与第一时钟同步的第二时钟。
5.如权利要求3所述的方法，其中，在RF激励信号在MRI系统中被产生之前，执行请求中止第一时钟的发送。
6.如权利要求5所述的方法，还包括：如果第二时钟与第一时钟不同步，则请求中央控制单元推迟RF激励信号的产生。
7.如权利要求1所述的方法，其中，从中央控制单元接收第一时钟的步骤包括：经由连接到中央控制单元的体线圈来接收第一时钟。
8.如权利要求7所述的方法，其中，体线圈通过有线被连接到中央控制单元。
9.如权利要求7所述的方法，其中，从中央控制单元接收第一时钟的步骤包括：在接收第一时钟之前，使RF线圈去耦于第一时钟。
10.如权利要求1所述的方法，还包括：向RF线圈提供与第一时钟同步的第二时钟。
11.如权利要求1所述的方法，其中，使RF线圈的第二时钟与接收的第一时钟同步的步骤包括：将第二时钟的频率与第一时钟的频率进行匹配。
12.如权利要求1所述的方法，其中，使RF线圈的第二时钟与接收的第一时钟同步的步骤包括：
获得第一时钟和第二时钟之间的相位差；
基于获得的相位差，输出控制电压以控制时钟的振荡频率；
根据所述控制电压改变第二时钟，
其中，第二时钟包括被反馈的改变后的第二时钟。
13.一种用于在磁共振成像MRI系统中的彼此连接的中央控制单元和射频RF线圈之间同步时钟的设备，所述设备包括：
接收单元，从中央控制单元接收第一时钟；
同步单元，使RF线圈的第二时钟与接收的第一时钟同步，
其中，当第二时钟与第一时钟同步时，接收单元中止从中央控制单元接收第一时钟。
14.如权利要求13所述的设备，其中，中央控制单元与RF线圈彼此无线连接。
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