全身医用PET整机机械结构设计

摘要

本文针对全身医用PET系统进行了整机的集成设计工作并对其进行了机械性能的分析。现有全身医用PET系统通常采用圆环结构，系统的环数是固定不变的，设备生产出来之后无法根据市场情况在原有的基础上进行升级。并且现有的全身PET系统的环孔径是固定不变的，当将其用于检测身体较小部位时会导致PET系统的分辨率降低。
　　首先针对现有PET系统升级的困难设计了可扩展的医用全身PET系统，实现了探测器的对中度和探测器环的同轴度要求。探测器通过销钉及螺栓和探测器环连接，并通过探测器封装盒和探测器环的制造精度保证探测器的对中度；探测器环放置在导轨上，实现可扩展和探测器的可维护性，并通过导向杆将四个探测器环串接起来，利用探测器环的定位孔和导向杆的配合保证探测器环的同轴度。为确定上述探测器的对中度和探测器环的同轴度，对探测器、探测器环和导向杆进行了详细的分析，确定了影响对中度和同轴度的因素，包括受力变形因素和零部件加工精度两个因素。并进行了定量的分析，通过分析可知，在现有常规加工方法的加工精度下，可以实现探测器对中度和探测器环同轴度的要求，成本也在可控制范围内。
　　针对不变孔径的全身医用PET系统用于检测身体较小部位时灵敏度下降问题，本文又提出了变孔径PET系统，并进行了方案设计。为了实现PET系统的可变孔径，需要设计变孔径机构和轴向伸缩机构。变孔径机构采用平面螺纹实现了只用一个电机控制24个探测器的径向移动，大大节省了成本。轴向伸缩机构采用绳索带动三个探测器环移动不同的距离，使机构大大简化。

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1. 绪论

1.1 课题研究背景与意义

1.2 医用PET系统的发展及研究现状

1.3 本论文研究内容与结构

2. 全身医用PET系统方案设计

2.1 PET系统成像原理与主要性能指标

2.2 PET系统基本结构与常见整机设计形式

2.3 PET系统设计要求

2.4 全身医用PET系统方案设计

2.5 本章小结

3. 全身医用PET系统整机详细设计

3.1 全身医用PET系统方案的实现

3.2 全身医用PET系统关键零部件详细设计

3.3 本章小结

4. 全身医用PET系统机械性能分析

4.1 零部件结构强度及变形分析

4.2 探测器对中度和探测器环的同轴度分析

4.3 探测器封装盒和探测器环的制造实现

4.4 本章小结

5. 变孔径PET系统设计

5.1 方案设计

5.2 变孔径机构的设计

5.3 轴向伸缩机构的设计

5.4 本章小结

6. 结论

6.1 全文总结

6.2 研究展望

致谢

参考文献

附录1 攻读硕士期间科研成果