[发明专利]使用多载波的改进的载波相位跟踪

说明书

一种时钟电子设备，例如无线磁共振(MR)接收线圈(20)，包括：无线接收器或收发器(30)，其被配置为接收包括第一传播延迟的载波信号和第二传播延迟的载波信号的被传播延迟的无线时钟同步信号(54)，所述第一传播延迟的载波信号和第二传播延迟的载波信号的分别处于由频率差分隔的第一载波频率和第二载波频率；时钟(60)，其包括驱动数字计数器(64)的本地振荡器(62)；以及至少一个电子信号处理部件(66)，其被配置为执行时钟同步。这包括根据在第一传播延迟的载波信号和第二传播延迟的载波信号的相位之间的相位差来确定缠绕计数(k)，使用所述缠绕计数来对所述传播延迟无线时钟同步信号的缠绕的相位进行解缠以生成经解缠的相位并使用所述经解缠的相位来同步所述时钟。

技术领域

以下总体涉及医学成像领域、无线部件同步领域、磁共振成像领域、正电子发射断层摄影(PET)成像领域、医学成像数据时间戳同步领域以及相关领域。

背景技术

在医学成像中，对采集的成像数据进行准确而精确的时间戳分配可能非常重要。在磁共振(MR)成像中，需要依靠时间戳来将获得的成像数据与MR成像数据采集序列的事件(例如射频(RF)激发脉冲的定时、施加的磁场梯度等)在时间上相关联。还依赖于准确和精确的时间戳，以准确地组合使用若干个MR接收线圈或包含线圈元件阵列的接收线圈采集的MR信号的相位分量。更一般地，诸如MR成像系统的MR发射和接收线圈、磁场梯度线圈等的部件的时钟用于生成和采样各种模拟信号，所述模拟信号被处理以产生MR图像。这些时钟应该彼此非常精确地同步以确保最佳图像质量。例如，在射频采样时钟的情况下，一个数字接收器规范要求这些时钟的最大漂移小于22ps。关于光速而言，22ps是光传播7毫米所需的时间。

同样，在飞行时间正电子发射断层扫描(TOF-PET)中，准确的飞行时间信息要求辐射检测事件的时间戳同步到类似的精度。在TOF-PET的情况下，飞行时间空间定位要求数百皮秒量级或更快的时间戳精度。

在具有有线RF线缆或光学连接的MR接收线圈的情况下，沿线缆的时钟信号传播延迟关于MR接收线圈的位置或邻近线圈的外部事件通常是不变的。在无线MR接收线圈中，可以采用无线时钟同步信号。例如，在Reykowski等人的Int’l.Publ.No.WO 2017/103759 A2，描述了这种方法的一些示例性示例。

在无线MR接收线圈的情况下，由于各种因素(例如，患者的运动，患者床的运动，成像检查室中医学专业人员的移动等)，无线时钟同步信号的传播延迟可能随时间变化。如前所述，小至7mm的空间运动会导致22ps的传播延迟发生变化，这可能会使MR成像系统超出规范。解决此问题的典型方法是测量无线时钟同步信号的相位，并根据以下关系将其转换为时间延迟：其中，Δt是要估计的传播延迟(变化)，是相对于某个参考相位的测量的相移，并且f是无线时钟同步信号的载波频率。相位可以作为相对于在指定的参考时间t₀的参考相位的时间的函数而被监测，并且在时间t的传播延迟Δt由给出。然而，可能出现的问题是，测得的相位是缠绕的相位。如果Δt足够大，那么实际载波相位可能会超出±180°的范围并发生相位缠绕。直接测量的是缠绕的相位其仅限于范围[-180°，+180°]。另一方面，要没有歧义地计算Δt，需要解缠的相位其中，k是整数值。

如果在随后的测量之间相位增加足够小，那么真正的(即解缠的)载波相位可以通过累加测量值之间的相位增量来获得。但是，此方法需要连续监视测量的(缠绕的)载波相位但并非总是可能的。例如，如果通信短暂中断，则无法确定地知晓在通信失效期间是否发生了相位缠绕。

以下公开了特定改进。

发明内容