Exploration for innovation opportunities in diagnostic radiology collimators

This thesis explores innovation opportunities for diagnostic radiology collimators, focusing on addressing technical limitations and enhancing functionality. Collimators are crucial in shaping X-ray beams, improving diagnostic accuracy, and minimizing patient exposure to unnecessary radiation. The study employs TRIZ methodologies to identify and resolve key challenges. The research identified significant issues in current collimator designs, including excessive weight, distortions during angled radiographs, and limited flexibility in beam shaping. A key innovation proposed is the introduction of rollable shutters, which significantly reduce weight without compromising performance. This design replaces the conventional rigid shutters, leading to a lighter collimator assembly and enhanced operational flexibility. The potential improvements suggested by the introduction of said innovative design are estimated at 10% weight reduction and 25% reduction in volume compared to existing collimators. Furthermore, a contactless system to measure SID using photogrammetry was developed, providing greater precision compared to traditional tape measures and improving usability in fast-paced clinical environments. In the evaluation of advanced X-ray optics technologies, including polycapillary lenses and compound refractive lenses, it was determined that their current state of development is insufficient for high-energy X-ray applications in radiology due to limitations in size and efficiency. These findings emphasize the challenges of adapting such technologies to practical diagnostic settings. Overall, the proposed solutions address both technical and operational challenges, presenting a pathway for enhancing collimator design. By focusing on achievable innovations and refining existing systems.

Questa tesi esplora le opportunità di innovazione per i collimatori utilizzati nella radiologia diagnostica, concentrandosi sul superamento delle limitazioni tecniche e sul miglioramento della funzionalità. I collimatori sono fondamentali per modellare i fasci di raggi X, migliorando l'accuratezza diagnostica e riducendo l'esposizione dei pazienti a radiazioni non necessarie. Lo studio impiega metodologie TRIZ per identificare e risolvere le principali sfide. La ricerca ha individuato problematiche significative nei design attuali dei collimatori, tra cui peso eccessivo, distorsioni durante radiografie angolate e flessibilità limitata nella modellazione del fascio. Un'innovazione chiave proposta è l'introduzione di otturatori arrotolabili, che riducono significativamente il peso senza compromettere le prestazioni. Questo design sostituisce gli otturatori rigidi convenzionali, portando a un assieme del collimatore più leggero e a una maggiore flessibilità operativa. Le migliorie potenziali suggerite da questo design innovativo includono una riduzione stimata del 10% del peso e del 25% del volume rispetto ai collimatori esistenti. Inoltre, è stato sviluppato un sistema senza contatto per misurare la Distanza Fuoco-Pellicola (SID) tramite fotogrammetria, che offre una maggiore precisione rispetto ai tradizionali metri a nastro e migliora l'usabilità in ambienti clinici frenetici. Nella valutazione delle tecnologie ottiche avanzate per raggi X, tra cui lenti policapillari e lenti composite rifrattive, è emerso che il loro stato attuale di sviluppo è insufficiente per applicazioni radiologiche ad alta energia a causa di limitazioni legate a dimensioni ed efficienza. Questi risultati sottolineano le difficoltà di adattare tali tecnologie a contesti diagnostici pratici. In conclusione, le soluzioni proposte affrontano sia le sfide tecniche che operative, presentando un percorso per il miglioramento del design dei collimatori, concentrandosi su innovazioni realizzabili e sul perfezionamento dei sistemi esistenti.