乳腺癌是当前中国女性最常见的癌症。我国乳腺癌死亡率一直居高不下,而降低乳腺癌死亡率的关键是早期发现、早期诊断、早期治疗。数字乳腺断层成像系统的应用,在提高早期乳腺癌检出率方面有了明显提升。当前系统的扫描方式是将单一热阴极X射线源固定在旋转机架上,沿设定的圆形轨迹运动来实现多角度X射线扫描。系统运行中由机械运动产生的运动伪影,会降低图像的空间分辨率,不利于图像重建；热阴极X射线源发射机制的延时性,会延长扫描时间,增加病人所受辐射剂量。本文针对当前数字乳腺断层成像系统的扫描方式进行改进,采用基于碳纳米管阴极的多光束场发射X射线源代替单一热阴极X射线源。多光束场发射X射线源具有结构紧凑、瞬时响应等优势,通过可编程控制不同分布位置X射线源的静态扫描方式取代多角度运动扫描方式,可以消除运动伪影,提高时间分辨率,从而降低辐射剂量。本文研究的主要内容有：(1)针对静态数字乳腺断层成像系统工作原理,采用虚拟样机方法并结合人机工程学设计了新型乳腺压迫器,完成静态数字乳腺断层成像系统结构设计、传动系统方案设计及选型计算。(2)采用三维电磁仿真软件CST粒子工作室进行单光束X射线源仿真,获得了最优聚焦极1孔结构、孔径尺寸、厚度及阳极电压下适合乳腺拍摄的X射线焦点面积。参照单光束仿真结果,确定相邻两X射源间的最优间距,研制出多光束场发射X射线源电子枪。(3)应用有限元分析软件ANSYS对立柱结构的力学性能及动态特性进行研究。使用点质量处理法,对系统的高度调节工况进行验证。结果表明,立柱结构强度及固有频率满足系统运行要求。(4)基于拓扑优化设计方法,对立柱结构进行材料去除。二次设计的立柱质量减小18.61%,各阶固有频率均有提高,达到立柱的轻量化设计目标。(5)对静态数字乳腺断层成像系统模型进行有限元分析,分析结果表明该系统结构满足设计要求。