一种结构加强模体及其结构加强方法

技术领域

本发明涉及医学成像技术领域，尤其涉及一种结构加强模体及其结构加强方法。

背景技术

在医学影像领域，正电子发射断层成像系统(Positron Emission Tomography，PET)作为一种功能成像设备正在发挥越来越重要的作用。PET成像性能与图像重建之前数据预处理方法密切相关。数据预处理包括归一化校正，随机校正，散射校正，衰减校正等。其中，归一化校正为预处理的第一步，其准确性直接决定后续散射校正和随机校正的准确性，从而影响最终重建图像的性能，如均一性、噪声特性及伪影特性等。

归一化校正需要使用一个均匀的FDG模体，这种模体通常被置于一个塑料圆筒中，圆筒中注满水，水中混有FDG放射性药物，形成一个均匀的FDG模体，然后将这种FDG模体放置在扫描设备的视野当中，进行归一化数据的采集。

应用于校准用的模体(无论是CT还是PET)，因为希望在扫描视野内形成一个均匀的物质，所以模体装置通常采用亚克力材质，因为亚克力材质密度与水接近，另外一个重要的原因是，模体不能有气泡，所以采用透明的亚克力材质在灌注的时候有利于观察是否有气泡，避免气泡存在影响校正数据。同时希望该模体的桶体其壁厚越薄越好。

现有技术，如专利CN201711487201.9中，由应用的亚克力材料加工成的模体装置存在两个问题：(1)亚克力材料是一种脆性材料，加上圆柱体部分的厚度限制，所以圆柱体部分是模体的强度最低的部分，使用过程中容易损坏断裂；(2)使用自动灌注装置之后，在灌注水的过程中，亚克力桶承受的压力比手动灌注的时候压力大，所以，对模体装置的强度也比手动灌注的时候强度要求要高。

因此需提供一种承压性能好、不易断裂的结构加强模体及其结构加强方法。

发明内容

(一)要解决的技术问题

鉴于现有技术的上述缺点、不足，本发明提供一种结构加强模体及其结构加强方法，其解决了现有的模体装置其桶体承压性差、易断裂的技术问题。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

第一方面，本发明实施例提供一种结构加强模体，所述结构加强模体包括桶状主体、与所述桶状主体一端密封连接的第一端盖，以及与所述桶状主体另一端密封连接的第二端盖；

所述桶状主体包括：透明的第一桶体，包覆于所述第一桶体外侧的透明的结构加强层，以及位于所述第一桶体和所述结构加强层之间的透明胶层；

所述结构加强层采用热塑性材料或拉伸膜材料制成。

可选地，所述热塑性材料为热缩管。

可选地，所述热缩管套于所述第一桶体外侧后，通过热缩处理使所述热缩管收缩紧贴于所述第一桶体，所述热缩处理的温度为90-130℃。

可选地，所述热缩管的材质为聚烯烃树脂。

可选地，所述拉伸膜材料为PE缠绕膜；

所述PE缠绕膜通过数层缠绕处理包覆于所述第一桶体外侧面。

可选地，所述透明胶层为气雾型喷胶或双层透明胶膜。

可选地，所述第一端盖上设置有挂钩部件，所述第二端盖包括密封所述桶状主体的圆环状的固定端盖以及与所述固定端盖可拆卸式密封连接的密封盖，所述固定端盖开设有注水孔、出水孔以及排汽孔，所述注水孔、出水孔以及排汽孔上配置有密封堵头。

第二方面，本发明实施例提供一种结构加强模体的结构加强方法，所述结构加强模体包括第一桶体及包覆于所述第一桶体外侧面的结构加强层，所述结构加强层为透明的管状热塑性材料；

所述方法包括：

形成第一桶体；

在所述第一桶体外侧形成透明胶层；

形成管状的结构加强层；

将管状的结构加强层套于所述第一桶体上；

热缩处理，使管状的结构加强层变形紧贴于所述第一桶体的外侧面上。

可选地，所述热缩处理的温度为90-130℃，时间为5-10分钟。

第三方面，本发明实施例提供另一种结构加强模体的结构加强方法，所述结构加强模体包括第一桶体及包覆于所述第一桶体外侧面的结构加强层，所述结构加强层为透明的带状拉伸膜材料；

所述方法包括：

形成第一桶体；

在所述第一桶体外侧形成透明胶层；

形成带状的结构加强层；

缠绕处理，将带状的结构加强层紧密缠绕数层于所述第一桶体的外侧面。

(三)有益效果

本发明的有益效果是：本发明的一种结构加强模体，由于采用在第一桶体的外侧面上设置结构加强层，相对于现有技术而言，其承压性能好，即使模体过度承压而破裂，模体上的裂纹扩张缓慢，模体不会快速断裂，有效提高了模体结构强度。

附图说明

图1为本发明的结构加强模体的实施例1的立体结构示意图，其中第一桶体外侧未包履结构加强层；

图2为本发明的结构加强模体的实施例1另一视角的立体结构示意图，其中第一桶体外侧未包履结构加强层；

图3为本发明的结构加强模体的实施例2的立体结构示意图，其中第一桶体外侧包履有结构加强层；

图4为本发明的结构加强模体的密封盖的立体示意图；

图5为本发明的结构加强模体的密封堵头的立体示意图；

图6为图3中的结构加强模体的剖视图；

图7为本发明的结构加强模体的实施例3的侧视示意图，其中第一桶体外侧包履有结构加强层；

图8为本发明的结构加强模体的实施例4的立体结构示意图。

【附图标记说明】

1：桶状主体；2：固定端盖；3：第一端盖；4：挂钩部件；5：热缩管；6：PE缠绕膜；7：非圆柱形模体；8：第一桶体；9：密封盖；10：密封堵头；11：第一环形槽；12：第二环形槽；13：第一螺纹孔。

具体实施方式

为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。

实施例1：

参照图1、图3和图6，本发明实施例提供一种结构加强模体，该结构加强模体至少包括桶状主体1、设置在桶状主体1一端且与该桶状主体1一端密封连接的第一端盖3、设置在桶状主体1另一端且与该桶状主体1另一端密封连接的第二端盖。所述第一端盖3上设置有挂钩部件4，所述挂钩部件4可以将所述结构加强模体挂接于模体支架的挂接组件(未示出)上。所述第二端盖包括：密封所述桶状主体1的圆环状的固定端盖2以及与所述固定端盖2可拆卸式密封连接的密封盖9；在所述结构加强模体清洗时，所述密封盖9与所述固定端盖2分离；在所述结构加强模体使用时，所述密封盖9与所述固定端盖2密封连接。

本实施例中的结构加强模体，可以用于PET探测器的归一化校正。其中第二端盖由固定端盖2以及与固定端盖2可拆卸式密封连接的密封盖9构成，方便地满足了结构加强模体的清洗需求。

优选地，桶状主体1包括第一桶体8，包覆于第一桶体8外侧的结构加强层，以及位于第一桶体8和结构加强层之间的透明胶层。所述结构加强层优选采用热塑性材料或拉伸膜材料制成。

本实施例中，由于在第一桶体8的整个外侧包覆了结构加强层，大幅提高了壁厚较薄的桶状主体1的强度，相对于现有技术而言，其承压性能好，即使结构加强模体由于过度承压而破裂，其裂纹扩张也将非常缓慢，不会导致结构加强模体快速断裂。

其中，第一桶体8可以采用透明的亚克力材料制备，其内径可以为180-200mm；由于第一桶体8在扫描时处于视野当中，因此对于第一桶体8的壁厚要求是越薄越好，一般壁厚可以为3-5mm。

之所以采用亚克力材料是因为其透明结构使操作人员容易观察第一桶体1内部的水体是否有气泡和杂质，避免气泡和杂质的存在导致水模的不均匀，影响归一化校正的准确性。

可以理解的是，第一桶体8也可以使用其他透明的工程塑料材料。此外，第一桶体8的轴向长度大于PET设备的轴向长度。

参照图2和图4，固定端盖2的中部开设有圆孔，圆孔处可拆卸安装有密封盖9。圆孔是清洗孔，直径为100mm，也可以采用更大的圆孔设计，方便清洗时手臂深入到第一桶体8内的任何部分。固定端盖2在圆孔周围设有8个第一螺纹孔13，也可采用6个或者12个，该第一螺纹孔13为盲孔螺纹孔，密封盖9上设置有与第一螺纹孔13配合的通孔，多个螺栓一一对应地穿过密封盖9旋拧进第一螺纹孔13，从而将密封盖9与固定端盖2固定连接在一起。

为提高固定端盖2与密封盖9之间的密封效果，在密封盖9上的连接区域设置有放置密封垫圈的第一环形槽11。当通过螺栓将固定端盖2与密封盖9连接固定后，将压缩放置于第一环形槽11内的密封垫圈，使固定端盖2具备优良的密封效果，防止主体1内部液体的渗漏。

固定端盖2上还开设有三个螺纹通孔，分别用作注水孔、出水孔以及排汽孔。参照图5，模体注满水之后，三个螺纹通孔处旋拧有密封堵头10，防止模体内的水泄漏。密封堵头10与固定端盖2接触区域设置有放置密封垫圈的第二环形槽12。当密封堵头10拧进三个螺纹通孔后，压缩放置于第二环形槽12内的密封垫圈，使固定端盖2具备优良的密封效果，防止主体1内部液体从螺纹通孔处渗漏。当其中一个螺纹通孔为注水孔的时候，另外的两个当中的任何一个可当做排气孔，之所以设计三个螺纹通孔，在于模体注满水之后，方便利用螺纹通孔处的三个堵头支撑放置于任何桌子表面或者地面。

将现有技术中与桶状主体1连接的法兰装置去掉，代之为与桶状主体1密封连接的第一端盖3，以及第一端盖3上的挂钩部件4，提高了结构加强模体的连接和使用的可靠性，降低了结构加强模体的成本。第二端盖远离挂钩部件4设置，在模体需要挂接时，第二端盖中的密封盖9与固定端盖2的连接结构不需要承受结构加强模体的重力和旋转力矩，因此不存在桶状主体1内液体泄漏的可能，提高了结构加强模体长时间使用的可靠性。

实施例2

本实施例提供了一种结构加强模体，该结构加强模体包括如实施例1中的桶状主体1、第一端盖3和第二端盖。

其中，桶状主体1包括：第一桶体8，包覆于第一桶体8外侧的结构加强层，以及位于第一桶体8和结构加强层之间的透明胶层。所述结构加强层优选采用热塑性材料制成。

优选地，所述热塑性材料可以采用透明的热缩管5。在第一桶体8的外圆周面上紧密套设透明的热缩管5，用以加强桶状主体1结构强度。

优选地，所述透明胶层可以采用喷胶，通过喷涂的方式形成在第一桶体8外侧面上，用以粘合第一桶体8和热缩管5，同时胶层的设置也有助于桶体强度的提高。喷胶可以采用高粘度合成橡胶，如气雾型喷胶，优选可以采用3M Super 77。本实施例对所述喷胶不作具体限定，能够满足第一桶体8和结构加强层之间的粘合要求即可。

所述热缩管5套于所述第一桶体8外侧后，通过热缩处理使所述热缩管收缩并紧贴于所述第一桶体8的整个外侧面上，热缩管5可由单层的热塑性薄膜制成，或由两层或更多层的层压材料制成。所述热缩处理的设备可以选择热风枪或者专用的热缩装置，热缩时，所述热缩处理的温度为90-130℃，时间为5-10分钟。

其中，热缩管5未热缩前的直径可以但不限定为300mm，其可根据第一桶体8的外径进行选择，一般为第一桶体8外径的1.5倍；热缩管5的壁厚可以为0.2mm；热缩处理前，该热缩管5的长度比第一桶体8的长度长100mm左右，如通过剪裁大于第一桶体8长度每侧50mm，以保证热缩处理后，该热缩管5能够收缩紧密地包覆于所述第一桶体8的整个外侧面。

优选地，通过将第一桶体8和热缩管5穿过热缩通道以使套设在第一桶体8外表面的热缩管5热缩。在热缩通道中，将或热空气吹向热缩管5，使其热缩并呈桶状。可供选择地，可利用红外辐射加热。加工完成的带热缩管5的桶状主体1如图3所示。

进一步优选地，热缩管5可以选择聚烯烃树脂材料。

本实施例中，通过热缩处理在第一桶体8的整个外侧紧密包覆热缩管5，大幅提高了桶状主体1的强度，该结构加强模体承压性能好，即使由于过度承压而破裂，裂纹扩张也非常缓慢，不会导致结构加强模体快速断裂。

具体的，本实施提供的结构加强模体的结构加强方法，包括如下步骤：

S1、形成第一桶体8、固定端盖2和第二端盖3，分别将固定端盖2和第二端盖3装配在第一桶体8的两侧，选取热缩管5，通过剪裁热缩管5，使热缩管5的长度比第一桶体8长100mm；

S2、通过喷涂的方式在第一桶体8的外侧形成透明胶层；

S3、将第一桶体8放置于热缩管5内，且处于热缩管5的中间，热缩管5每侧比第一桶体8长出50mm，热缩管的两侧通过透明胶带分别简单固定在固定端盖2和第二端盖3处；

S4、使用热风枪或者专用的热缩装置，对第一桶体8和热缩管5进行热缩操作，聚烯烃树脂材料的热缩管的热缩温度约90-130℃，温度越高热缩越快，大约5分钟后，结构加强完成。

实施例3：

参照图7，本实施例提供另一种结构加强模体，该模体用拉伸膜材料的结构加强层替代实施例2中的热塑性材料的结构加强层，拉伸膜材料的结构加强层优选采用带状的PE缠绕膜6。同时，透明胶层也可以采用双层透明胶膜。当然，也可以还是采用喷胶。

若采用双层透明胶膜，可在第一桶体8外侧先缠绕该双层透明胶膜，用以粘合第一桶体8和结构加强层。双层透明胶膜未缠绕前的宽度大于第一桶体8的轴向长度，在第一桶体8的外圆周面上缠绕一层切断形成一条接缝，再缠绕一层切断形成一条接缝，接缝沿第一桶体8的轴向延伸。PE缠绕膜6的缠绕方式和上述双层透明胶膜的缠绕方式相同。

为了解决搭边的问题，双层透明胶膜采用粘接两层的方式，整周粘接，不搭接，两层的接缝处错开90度至180度。双层透明胶膜可以是事先粘贴在第一桶体8外圆周面上。

第一桶体8外圆周面上通过缠绕机缠绕有透明的PE缠绕膜6，用以加强模体的结构强度。PE缠绕膜6具有自粘特性，且PE缠绕膜6的宽度优选大于300mm。宽度过窄的PE缠绕膜6，在缠绕过程中，不可避免需要增加缠绕次数，容易削弱第一桶体8的清晰视野；且形成的接缝过多，不利于对模体结构强度的加强。

优选地，根据该结构加强模体的强度要求，可以进行数层缠绕，且缠绕过程中，每一层所形成的接缝应错开，避免在PE缠绕膜6缠绕所形成的接缝处出现强度不足的现象，反而在结构加强模体由于过度承压而破裂时，裂纹在接缝处的扩张加快，导致不希望出现的液体泄漏。

本实施例的结构加强模体的结构加强方法如下：

S1、形成第一桶体8、固定端盖2和第二端盖3，分别将固定端盖2和第二端盖3装配在第一桶体8的两侧，选取具有自粘特性的带状的PE缠绕膜6；

S2、将开有孔的固定端盖2放置在缠绕机的旋转台上，通过孔与缠绕机的旋转台配合，使第一桶体8固定在缠绕机上；

S3、在第一桶体8外侧面上缠绕胶膜后，启动缠绕机，缠绕PE缠绕膜6，缠绕10圈后，切断PE缠绕膜6。

S4、沿主体1轴向边沿切割长出的PE缠绕膜6，结构加强完成。

实施例4：

本实施例提供另一种结构加强模体，该模体与实施例1中的模体不同的是，其横截面的形状不是圆形的，而是非圆形，例如NEMA当中的质量模体，参照图8所示的非圆柱形模体7，这种模体的要求：第一，就是整个长度方向截面相同；第二，模体截面不能有直角或锐角，因为当进行热缩或缠绕处理时，直角或锐角处容易变形或撕裂热塑性材料或拉伸膜材料。满足如上两个条件的模体，无论是CT模体，PET模体，PETCT模体，SPECT模体等，都可以用实施例1-3中的方法进行结构加强。

上述实施例的模体制作完成之后，为了验证技术效果，对模体进行组装，进行承载的破坏性试验，为了验证模体本身承压的效果，采用气体破坏性试验，使用带有压力表的打气筒，通过前端盖上的一个孔进行打气，直到打坏，一共6个模体，二个是普通模体，四个加强的模体。

对于模体装置破裂之后的状态，技术人员通过自动灌注装置向模体内灌水，对模体进行了破坏性的模拟。为了评估模体裂开时的状态，在模体灌满水之后，将出水管进行折弯，入水管仍然保持进水状态，由于此时模体承受压力，很快普通的模体就出现裂纹，然后模体在裂纹处快速断裂，水瞬时流出。同样的试验方法在针对于实施例2和实施例3的模体进行试验，结构加强模体出现裂纹时，裂纹没有快速地扩大，渗出的水沿着热酸性塑料外层流动，流到边缘处滴落，呈现出明显不同的状态。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行改动、修改、替换和变型。