Corso di laurea

Ingegneria Biomedica

Università degli Studi di Roma - La Sapienza · 73 materie · 9 file condivisi

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Il corso di laurea magistrale in Ingegneria Biomedica ha l'obiettivo di fornire allo studente conoscenze approfondite sia teorico-scientifiche che professionali con competenze specifiche di tipo ingegneristico che gli consentano di interpretare, descrivere e gestire i problemi complessi dell'Ingegneria Biomedica, problemi che richiedono un approccio interdisciplinare, utilizzando metodi, strumenti e tecniche spesso innovativi. La sua formazione, volta ad ideare, pianificare, progettare e gestire sistemi tecnologici comunque complessi, è finalizzata ad interagire e ad operare con tecnologie di elevata complessità per mezzo di tutte le conoscenze di contesto e le capacità trasversali, anche inerenti il campo dell'organizzazione aziendale, attraverso l’acquisizione dei contenuti tipici della cultura d'impresa e della deontologia professionale. Si dà così modo al laureato di affrontare le problematiche più complesse della progettazione, dello sviluppo e della conduzione dei sistemi e degli apparati biomedici, nonché di contribuire fattivamente all'innovazione ed all'avanzamento scientifico e tecnologico del settore.

Gli obiettivi formativi specifici vengono completati attraverso una strutturazione del corso a curricula che aggiungono alcune competenze culturali specifiche e rendono la preparazione finale dello studente quanto più possibile vicina ai diversi ambiti professionali oggi esistenti nell’Ingegneria Biomedica. Questi obiettivi formativi sono incentrati sull'apprendimento di conoscenze (sapere) e di competenze (saper fare) specifiche per il settore.


Nel percorso formativo proposto a chi vuole conseguire la laurea magistrale in Ingegneria Biomedica è indispensabile una presenza importante di attività di formazione nelle materie caratterizzanti e affini dell’area culturale biomedica. Su questa base comune si innestano gli indirizzi che intendono fornire conoscenze avanzate in settori tradizionali e innovativi dell'ingegneria Biomedica, conoscenze che hanno un elevato grado di interdisciplinarità con le aree della meccanica, della scienza dei materiali, delle tecnologie industriali, dell'elettronica, dell'automatica, dell'informatica e della biologia. Il corso di studi si conclude con un’attività di progettazione e/o di modellazione teorica o sperimentale che comporta la stesura di un elaborato finale, dal quale si evidenzia la padronanza degli argomenti affrontati e la capacità di operare in modo autonomo.

L’impegno orario complessivo a disposizione dello studente per lo studio personale è definito nel Regolamento Didattico del corso di studio.

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Materie del corso

A SCELTA DELLO STUDENTE 1° anno · 1° semestre · 12 CFU · 0 file

Lo Studente completa la sua preparazione con 12 CFU da scegliere, purchè coerenti con il progetto formativo; lo scopo, a parte quello specifico del corso scelto, è quello di consentire l'approfondimento di tematiche di…

Scheda dell'insegnamento

Obiettivi formativi

Lo Studente completa la sua preparazione con 12 CFU da scegliere, purchè coerenti con il progetto formativo; lo scopo, a parte quello specifico del corso scelto, è quello di consentire l'approfondimento di tematiche di interesse e/o di allargare la conoscenza di temi non affrontati nel percorso seguito

Codice insegnamento AID-54d1e618-523

A SCELTA DELLO STUDENTE 1° anno · 1° semestre · 12 CFU · 0 file

Lo Studente completa la sua preparazione con 12 CFU da scegliere, purchè coerenti con il progetto formativo; lo scopo, a parte quello specifico del corso scelto, è quello di consentire l'approfondimento di tematiche di…

Scheda dell'insegnamento

Obiettivi formativi

Lo Studente completa la sua preparazione con 12 CFU da scegliere, purchè coerenti con il progetto formativo; lo scopo, a parte quello specifico del corso scelto, è quello di consentire l'approfondimento di tematiche di interesse e/o di allargare la conoscenza di temi non affrontati nel percorso seguito

Codice insegnamento AID-4208b629-ce3

A SCELTA DELLO STUDENTE 1° anno · 1° semestre · 12 CFU · 0 file

Lo Studente completa la sua preparazione con 12 CFU da scegliere, purchè coerenti con il progetto formativo; lo scopo, a parte quello specifico del corso scelto, è quello di consentire l'approfondimento di tematiche di…

Scheda dell'insegnamento

Obiettivi formativi

Lo Studente completa la sua preparazione con 12 CFU da scegliere, purchè coerenti con il progetto formativo; lo scopo, a parte quello specifico del corso scelto, è quello di consentire l'approfondimento di tematiche di interesse e/o di allargare la conoscenza di temi non affrontati nel percorso seguito

Codice insegnamento AID-8e325267-e22

A SCELTA DELLO STUDENTE 1° anno · 1° semestre · 12 CFU · 0 file

Lo Studente completa la sua preparazione con 12 CFU da scegliere, purchè coerenti con il progetto formativo; lo scopo, a parte quello specifico del corso scelto, è quello di consentire l'approfondimento di tematiche di…

Scheda dell'insegnamento

Obiettivi formativi

Lo Studente completa la sua preparazione con 12 CFU da scegliere, purchè coerenti con il progetto formativo; lo scopo, a parte quello specifico del corso scelto, è quello di consentire l'approfondimento di tematiche di interesse e/o di allargare la conoscenza di temi non affrontati nel percorso seguito

Codice insegnamento AID-6c581d67-c4d

A SCELTA DELLO STUDENTE 1° anno · 1° semestre · 12 CFU · 0 file

Lo Studente completa la sua preparazione con 12 CFU da scegliere, purchè coerenti con il progetto formativo; lo scopo, a parte quello specifico del corso scelto, è quello di consentire l'approfondimento di tematiche di…

Scheda dell'insegnamento

Obiettivi formativi

Lo Studente completa la sua preparazione con 12 CFU da scegliere, purchè coerenti con il progetto formativo; lo scopo, a parte quello specifico del corso scelto, è quello di consentire l'approfondimento di tematiche di interesse e/o di allargare la conoscenza di temi non affrontati nel percorso seguito

Codice insegnamento AID-a4cdaf40-d30

A SCELTA DELLO STUDENTE 1° anno · 1° semestre · 12 CFU · 0 file

Lo Studente completa la sua preparazione con 12 CFU da scegliere, purchè coerenti con il progetto formativo; lo scopo, a parte quello specifico del corso scelto, è quello di consentire l'approfondimento di tematiche di…

Scheda dell'insegnamento

Obiettivi formativi

Lo Studente completa la sua preparazione con 12 CFU da scegliere, purchè coerenti con il progetto formativo; lo scopo, a parte quello specifico del corso scelto, è quello di consentire l'approfondimento di tematiche di interesse e/o di allargare la conoscenza di temi non affrontati nel percorso seguito

Codice insegnamento AID-1d10deb0-636

A SCELTA DELLO STUDENTE 1° anno · 1° semestre · 12 CFU · 0 file

Lo Studente completa la sua preparazione con 12 CFU da scegliere, purchè coerenti con il progetto formativo; lo scopo, a parte quello specifico del corso scelto, è quello di consentire l'approfondimento di tematiche di…

Scheda dell'insegnamento

Obiettivi formativi

Lo Studente completa la sua preparazione con 12 CFU da scegliere, purchè coerenti con il progetto formativo; lo scopo, a parte quello specifico del corso scelto, è quello di consentire l'approfondimento di tematiche di interesse e/o di allargare la conoscenza di temi non affrontati nel percorso seguito

Codice insegnamento AID-7130d664-ef3

A SCELTA DELLO STUDENTE 1° anno · 1° semestre · 12 CFU · 0 file

Lo Studente completa la sua preparazione con 12 CFU da scegliere, purchè coerenti con il progetto formativo; lo scopo, a parte quello specifico del corso scelto, è quello di consentire l'approfondimento di tematiche di…

Scheda dell'insegnamento

Obiettivi formativi

Lo Studente completa la sua preparazione con 12 CFU da scegliere, purchè coerenti con il progetto formativo; lo scopo, a parte quello specifico del corso scelto, è quello di consentire l'approfondimento di tematiche di interesse e/o di allargare la conoscenza di temi non affrontati nel percorso seguito

Codice insegnamento AID-27807e2e-cef

ALTRE CONOSCENZE UTILI PER L'INSERIMENTO NEL MONDO DEL LAVORO 1° anno · 1° semestre · 1 CFU · 0 file

L’obiettivo di questa attività, per la quale è riconosciuto 1 CFU, è quello di consentire allo studente di acquisire conoscenze specifiche, utili per l'inserimento nel futuro mondo del lavoro.

Scheda dell'insegnamento

Obiettivi formativi

L’obiettivo di questa attività, per la quale è riconosciuto 1 CFU, è quello di consentire allo studente di acquisire conoscenze specifiche, utili per l'inserimento nel futuro mondo del lavoro.

Programma

Le esperienze formative riconoscibili riguardano la partecipazione ad iniziative e percorsi finalizzati all'approfondimento di conoscenze e/o allo sviluppo di competenze trasversali coerenti e funzionali al proprio percorso di studio.

Modalità d'esame

Per il riconoscimento del CFU occorre presentare una domanda indirizzata al Consiglio di Area in Ingegneria Clinica e Biomedica, la cui documentazione è reperibile al link http://clinica-biomedica.ing.uniroma1.it/index.php/area-documentale

Testi di riferimento

Attestati di certificazione alla partecipazione dell’attività.

Codice insegnamento AAF1147

APPLICAZIONI TECNOLOGICHE IN CHIRURGIA E PATOLOGIE DA AMBIENTE OSPEDALIERO 1° anno · 1° semestre · 6 CFU · IBIO-01/A · 1 file

Il corso ha come obiettivi la conoscenza della fisiopatologia degli organi in particolare, le sindromi che comportano la perdita della funzione dell’organo malato e la possibile sostituzione con device. Altri obiettivi…

Scheda dell'insegnamento

Obiettivi formativi

Il corso ha come obiettivi la conoscenza della fisiopatologia degli organi in particolare, le sindromi che comportano la perdita della funzione dell’organo malato e la possibile sostituzione con device.
Altri obiettivi sono l’analisi delle reazioni ai materiali non biologici, il possibile impiego della stampa 3D a supporto della medicina e l’utilizzo dell’intelligenza artificiale

Programma

1. Anatomia e fisiologia dell’apparato urinario

2. Patologie renali e insufficienza renale acuta e cronica

3. Terapia conservativa e sostitutiva della patologia renale

4. Tecniche dialitiche e possibili incidenti d’applicazione

5. Tecniche di conservazione degli organi: cold storage e perfusion machine

6. Anatomia e fisiologia del fegato

7. Patologie epatiche ed insufficienza epatica acuta e cronica

8. Terapia conservativa e device di supporto

9. MARS (Molecular Adsorbent Recirculating System)

10. Trapianto di fegato

11. Trattamento della sepsi con device

12. Anatomia e fisiologia del pancreas

13. Diabete mellito

14. Dispositivi di controllo e trattamento del diabete

15. Trapianto di pancreas

16. Anatomia e fisiologia dell’apparato respiratorio

17. Insufficienza respiratoria

18. Device per il trattamento dell’insufficienza respiratoria

19. Trapianto di polmone

20. Applicazione delle tecnologie indossabili in vari ambiti del settore medico. Approfondimento sulla tecnologia della Realtà Estesa, sulle sue potenzialità e sui suoi limiti. Realizzazione di una esperienza in Realtà Mista su piattaforma Unity Engine (linguaggio C#) per visore olografico in gradi di rappresentazione in tempo reale i dati acquisiti da un bracciale sensorizzato per il monitoraggio dei parametri vitali.

o Stato dell’arte dell’utilizzo di tecnologie indossabili e di realtà estesa in sanità

o Funzionamento del braccialetto sensorizzato MAXREFDES104 per l’acquisizione dei segnali vitali (ECG, PPG e temperatura) e acquisizione in aula dei dati di un soggetto da utilizzare per la realizzazione del progetto

o Introduzione all’utilizzo della piattaforma Unity (steps per l’installazione del software e dei driver necessari per la realtà mista, inizio di un progetto, funzionalità basilari per la realizzazione del progetto) e alle proprietà dei modelli 3D (mesh e texture). Esercitazione in aula.

o Introduzione al linguaggio C# (piattaforma Visual Studio, proprietà del linguaggio), esempi di semplici codici in C# e sviluppo in aula del codice necessario al progetto (codice per la lettura e rappresentazione grafica dei segnali vitali acquisiti). Esercitazione in aula.

o Realizzazione del progetto Unity finale in aula, costituita da una scena in realtà mista che grafica ad una frequenza adeguata i segnali vitali precedentemente acquisiti dal braccialetto sensorizzato in una visualizzazione olografica (determinare la frequenza di rappresentazione dei dati in funzione di quella di campionamento e della capacità computazionale del computer, determinare la necessità di eventuali elaborazioni del dato prima della rappresentazione)

o Discussione sui limiti e potenzialità della tecnologia presentata e del progetto realizzato relativamente alla sua applicazione in un contesto clinico.

  • Anatomia e fisiologia dell’apparato urinario.Patologie renali e insufficienza renale acuta e

cronica

  • Testi di riferimento: Fisiologia

medica. Guyton e Hall. Edizioni Edra 2021.

  • Tecniche dialitiche e possibili incidenti

d’applicazione.

  • Terapia conservativa e sostitutiva della patologia renale
  • Tecniche di conservazione degli organi: cold storage e

perfusion machine

  • Testi di riferimento: Trapianti di organi e tessuti. Venuta F. Rossi M. Editore SEU 2009.
  • Anatomia e fisiologia del fegato. Patologie epatiche ed insufficienza epatica acuta e cronica
  • Testi di riferimento: Fisiologia medica. Guyton e Hall. Edizioni Edra 2021.
  • Terapia conservativa e device di supporto. MARS
  • Trapianto di fegato
  • Testi di riferimento: Trapianti di

organi e tessuti. Venuta F. Rossi M. Editore SEU 2009.

  • Infezione e sepsi (cenni di immunologia).Trattamento della sepsi con device
  • Testi di riferimento: Fisiologia medica. Guyton e Hall. Edizioni Edra 2021.
  • Anatomia e fisiologia del pancreas. Diabete mellito
  • Testi di riferimento: Fisiologia medica. Guyton e Hall. Edizioni Edra 2021.
  • Dispositivi di controllo e trattamento del diabete. Trapianto di pancreas
  • Testi di riferimento: Trapianti di

organi e tessuti. Venuta F. Rossi M. Editore SEU 2009.

  • Anatomia e fisiologia dell’apparato respiratorio.Insufficienza respiratoria
  • Testi di riferimento: Fisiologia medica. Guyton e Hall. Edizioni Edra 2021.
  • Device per il trattamento dell’insufficienza

respiratoria.Trapianto di polmone

  • Testi di riferimento: Trapianti di organi e tessuti. Venuta F. Rossi M. Editore SEU 2009.
  • Stato dell’arte dell’utilizzo di tecnologie indossabili e di realtà estesa in sanità.
  • Funzionamento del braccialetto sensorizzato MAXREFDES104 per l’acquisizione dei segnali vitali (ECG, PPG e temperatura) e acquisizione in aula dei dati di un soggetto da utilizzare per la realizzazione del progetto.
  • Introduzione all’utilizzo della piattaforma Unity (steps per l’installazione del software e dei driver necessari per la realtà mista, inizio di un progetto, funzionalità basilari per la realizzazione del progetto) e alle proprietà dei modelli 3D (mesh e texture). Esercitazione in aula.
  • Testi di riferimento: Materiale didattico fornito dal docente: Riassunto degli steps per la realizzazione del progetto Unity (installazione software, codice C# e realizzazione scena olografica su Unity). Scheda tecnica del braccialetto sensorizzato. References citate. Link utili ai manuali online e guide per l’utilizzo dei software
  • Realizzazione del progetto Unity finale in aula, costituita da una scena in realtà mista che grafica ad una frequenza adeguata i segnali vitali precedentemente acquisiti dal braccialetto sensorizzato in una visualizzazione olografica (determinare la frequenza di rappresentazione dei dati in funzione di quella di campionamento e della capacità computazionale del computer, determinare la necessità di eventuali elaborazioni del dato prima della rappresentazione)
  • Testi di riferimento: Materiale didattico fornito dal docente: Riassunto degli steps per la realizzazione del progetto Unity (installazione software, codice C# e realizzazione scena olografica su Unity). Scheda tecnica del braccialetto sensorizzato. References citate. Link utili ai manuali online e guide per l’utilizzo dei software
  • Introduzione al linguaggio C# (piattaforma Visual Studio, proprietà del linguaggio), esempi di semplici codici in C# e sviluppo in aula del codice necessario al progetto (codice per la lettura e rappresentazione grafica dei segnali vitali acquisiti). Esercitazione in aula.
  • Testi di riferimento: Materiale didattico fornito dal docente: Riassunto degli steps per la realizzazione del progetto Unity (installazione software, codice C# e realizzazione scena olografica su Unity). Scheda tecnica del braccialetto sensorizzato. References citate. Link utili ai manuali online e guide per l’utilizzo dei software
  • Discussione sui limiti e potenzialità della tecnologia presentata e del progetto realizzato relativamente alla sua applicazione in un contesto clinico

Modalità d'esame

Colloquio orale e presentazione del progetto

Testi di riferimento

  • Fisiologia medica. Guyton e Hall. Edizioni Edra 2021.
  • Handbook of Dialysis. Daurgirdas M.D, Blake P. Fifth Edition. Lippincott Williams & Wilkins 2014.
  • Hepatology: A clinical textbook. Mauss - Berg - Rockstroh - Sarrazin – Wedemeyer. Flying Publisher 2008.
  • Trapianti di organi e tessuti. Venuta F. Rossi M. Editore SEU 2009.
  • Kidney transplantation: Principles and practice. Peter Morris, Stuart J. Knechtle
  • Elsevier Health Sciences, 30 giu 2008.

Materiale didattico fornito dal docente, diapositive, riferimenti bibliografici per articoli: riassunto degli steps per la realizzazione del progetto Unity (installazione software, codice C# e realizzazione scena olografica su Unity). Scheda tecnica del braccialetto sensorizzato. References citate. Link utili ai manuali online e guide per l’utilizzo dei software

Codice insegnamento P221190065

BIOINGEGNERIA PER LA GENOMICA 1° anno · 1° semestre · 9 CFU · IBIO-01/A · 0 file

Il corso ha l'obiettivo di fornire agli studenti una formazione pratica e teorica sui più comuni modelli e strumenti di analisi dei dati "omici" in biologia e medicina molecolare. L'attesa è che dopo aver completato il…

Scheda dell'insegnamento

Obiettivi formativi

Il corso ha l'obiettivo di fornire agli studenti una formazione pratica e teorica sui più comuni modelli e strumenti di analisi dei dati "omici" in biologia e medicina molecolare. L'attesa è che dopo aver completato il corso lo studente sia in grado di analizzare ed interpretare dati su larga scala come , per esempio, i dati di trascrittomica di un paziente utilizzando una metodologia appropriata implementata con matlab. Inoltre, lo studente sarà in grado di capire la teoria biologica alla base delle tecniche di analisi e di analizzarne criticamente i risultati.

Programma

1 - Introduzione alla bioinformatica

2 - Introduzione alla biologia

3 - Banche dati biologiche

4 - UCSC Genome Browser e Table Browser

5 - Richiami di Statistica descrittiva

6 - Test di ipotesi e test ipergeometrico

7 - Arricchimenti di una lista di geni

8 - Introduzione ad R e Rstudio

9 - Biomart con R

10 - Introduzione al TCGA

11 - Introduzione all'NGS

12 - Elementi di teoria delle reti

13 - Pratica

  • 4 ore
  • Testi di riferimento: slides
  • 10 ore
  • Testi di riferimento: slides
  • 10 ore
  • Testi di riferimento: slides
  • 4 ore
  • Testi di riferimento: slides
  • 4 ore
  • Testi di riferimento: slides
  • 4 ore
  • Testi di riferimento: slides
  • 4 ore
  • Testi di riferimento: slides
  • 20 ore
  • Testi di riferimento: slides
  • 1 ora
  • Testi di riferimento: slides
  • 1 ora
  • Testi di riferimento: slides
  • 4 ore
  • Testi di riferimento: slides
  • 14 ore
  • Testi di riferimento: slides
  • 12 ore

Modalità d'esame

Lo studente dovra' consegnare un progetto concordato con il docente.

L'esame finale riguardera' la discussione orale del progetto scelto.

La valutazione finale riflettera' sia il giudizio sul lavoro svolto a casa riguardante i compiti assegnati durante il corso,

sia un giudizio sulle capacita' dello studente di ragionamento, di sintesi e di lavoro autonomo.

Testi di riferimento

slide fornite a lezione

letteratura di riferimento fornita a lezione

Codice insegnamento P837360351

COMPATIBILITA' ELETTROMAGNETICA NEGLI APPARATI MEDICALI 1° anno · 2° semestre · 6 CFU · IINF-02/A · 0 file

Conoscenze e capacità di comprensione: • comprendere i concetti fondamentali della compatibilità elettromagnetica, sia in ambito ITC, sia nel contesto specifico delle apparecchiature medicali; • orientarsi nel panorama…

Scheda dell'insegnamento

Obiettivi formativi

Conoscenze e capacità di comprensione: • comprendere i concetti fondamentali della compatibilità elettromagnetica, sia in ambito ITC, sia nel contesto specifico delle apparecchiature medicali; • orientarsi nel panorama delle normative sulla compatibilità elettromagnetica. Conoscenze applicate e capacità di comprensione: • acquisire gli strumenti metodologici e le competenze fondamentali per riconoscere e rilevare le interferenze elettromagnetiche; • acquisire gli strumenti di base per la progettazione di dispositivi compatibili. Autonomia di giudizio: • integrare le conoscenze acquisite per gestire un problema complesso di compatibilità elettromagnetica. Comunicazione: • interloquire con il personale non ingegneristico utilizzatore dei dispositivi biomedicali. Capacità di apprendere: • aggiornarsi sugli sviluppi delle normative sulla compatibilità elettromagnetica; • affrontare autonomamente i problemi di compatibilità elettromagnetica derivanti dallo sviluppo di nuove tecnologie di telecomunucazioni e di nuova strumentazione biomedicale.

Programma

Introduzione:

concetti generali e terminologia.

Richiami di elettromagnetismo:

linee trasmissione, onde piane, sorgenti elementari di campo, campi vicini e lontani, ricevitori elementari di campo.

Meccanismi di interferenza elettromagnetica:

emissione e suscettibilità radiate e condotte, accoppiamenti capacitivo e induttivo, modo comune e modo differenziale.

Caratterizzazione delle sorgenti di disturbo:

disturbi a banda larga e a banda stretta, disturbi impulsivi, disturbi sulla rete di alimentazione.

Criteri generali di prevenzione e progetto o repressione:

collegamenti a massa, filtraggi, reiezione di modo comune, schermi.

Misura di interferenze condotte e radiate.

Normative e procedura di certificazione ai sensi della Direttiva Europea sulla compatibilità elettromagnetica.

Esempi di problemi di CEM in apparecchiature medicali (MRI e dispositivi attivi impiantabili).

  • Presentazione del corso e terminologia (1 lezione)
  • Testi di riferimento: Slide introduttive su e-learning Sapienza
  • Caratterizzazione delle sorgenti di disturbo (2 lezioni)
  • Testi di riferimento: Introduction to electromagnetic compatibility (Cap. 2)Materiale caricato su e-learning sapienza
  • Non idealità dei componenti (3 lezioni, 2 esercitazioni)
  • Testi di riferimento: Introduction to electromagnetic compatibility (Cap. 3)Materiale caricato su e-learning sapienza
  • Schermature (3 lezioni, 2 esercitazioni)
  • Testi di riferimento: Introduction to electromagnetic compatibility (Cap. 10)Materiale caricato su e-learning sapienza
  • Misura di disturbi condotti (4 lezioni, 2 esercitazioni)
  • Testi di riferimento: Introduction to electromagnetic compatibility (Cap. 6)Materiale caricato su e-learning sapienza
  • Misura di disturbi radiati (4 lezioni, 2 esercitazioni, 1 visita guidata)
  • Testi di riferimento: Introduction to electromagnetic compatibility (Cap. 7) Materiale caricato su e-learning sapienza
  • Criteri di progettazione EMC (4 lezioni)
  • Testi di riferimento: Introduction to electromagnetic compatibility (Cap. 11)Materiale caricato su e-learning sapienza
  • Normative EMC per gli apparati medicali (3 lezioni)
  • Testi di riferimento: Testi delle normative su e-learning Sapienza e su: https://single-market-economy.ec.europa.eu/
  • Esempi di applicazioni (2 seminari, 2 visite guidate)
  • Testi di riferimento: Materiale caricato su e-learning sapienza

Modalità d'esame

La prova d'esame consisterà in due domande orali su tutto il programma, volte a valutare la comprensione dei concetti, la capacità di applicazione a concreti problemi di EMC, la capacità di esposizione e di integrazione dei concetti appresi.

Testi di riferimento

Clayton R. Paul, "Introduction to electromagnetic compatibility", second edition, Wiley-Interscience.

Dispense e materiali caricati su elearning Sapienza.

Electromagnetic Compatibility for Medical Equipment William D. Kimmel, Daryl D. Gerke IEEE Press & Interpharm Press.

Codice insegnamento 10629303

CONTROLLO NEI SISTEMI BIOLOGICI 1° anno · 2° semestre · 6 CFU · IINF-04/A · 0 file

Obiettivi generali Il corso fornisce gli strumenti per la descrizione, l’interpretazione e l’analisi del funzionamento di sistemi biologici e di fenomeni fisiologici di controllo mediante modelli matematici. Obiettivi…

Scheda dell'insegnamento

Obiettivi formativi

Obiettivi generali Il corso fornisce gli strumenti per la descrizione, l’interpretazione e l’analisi del funzionamento di sistemi biologici e di fenomeni fisiologici di controllo mediante modelli matematici.
Obiettivi specifici - Conoscenza e comprensione Lo Studente apprenderà i metodi della modellistica e del controllo da applicare ai sistemi biologici

  • Applicare conoscenza e comprensione Lo Studente deve essere in grado di analizzare da un punto di vista controllistico un sistema biologico, rilevandone le caratteristiche principali.
  • Capacità critiche e di giudizio Lo Studente sarà in grado di analizzare un problema, modellarlo e proporre la migliore strategia di controllo, implementandola per valutarne i risultati
  • Capacità comunicative Le attività del corso consentiranno allo Studente di comunicare e condividere le principali problematiche riguardanti i sistemi di controllo biologici, evidenziando le scelte progettuali, i relativi punti di forza e punti deboli
  • Capacità di apprendimento Le modalità di svolgimento del corso mirano a potenziare le capacità critiche dello Studente, dall’analisi di un problema, allo studio della letteratura, alla fase progettuale e di implementazione

Codice insegnamento 10626351

ECONOMIA E GESTIONE DEI SERVIZI SANITARI 1° anno · 2° semestre · 6 CFU · IEGE-01/A · 0 file

Conoscenza e comprensione Vengono illustrati gli strumenti essenziali per analizzare i processi decisionali delle imprese, con particolare riferimento al settore sanitario. Lo studente comprende le nozioni di base…

Scheda dell'insegnamento

Obiettivi formativi

Conoscenza e comprensione
Vengono illustrati gli strumenti essenziali per analizzare i processi decisionali delle imprese, con particolare riferimento al settore sanitario. Lo studente comprende le nozioni di base relative: • all’analisi microeconomica dell’impresa, • alle forme istituzionali e organizzative delle imprese nel settore sanitario, • alla valutazione economico-finanziaria dei progetti di investimento, • all’analisi costo-efficacia e costo-utilità • all’organizzazione del Sistema Sanitario Nazionale
Capacità di applicare conoscenza e comprensione
Lo studente è in grado di applicare metodi e modelli di base della microeconomia, della finanza aziendale e della valutazione dei programmi sanitari al fine di: • individuare le determinanti delle principali scelte strategiche dell’impresa, con particolare riferimento alle imprese che operano nel settore sanitario, • valutare la redditività di un progetto di investimento, • confrontare diversi programmi sanitari
Autonomia di giudizio
La combinazione di lezioni teoriche frontali ed esercitazioni pratiche mirate alla discussione e alla soluzione di specifici problemi consente agli studenti di acquisire la capacità di valutare potenzialità e limiti dei modelli teorici ai fini della formulazione delle strategie delle imprese e della valutazione dei programmi sanitari.
Abilità comunicative
Al termine del corso, gli studenti sono in grado di illustrare e spiegare metodi e modelli di base della microeconomia, della finanza aziendale e della valutazione dei programmi sanitari a una varietà di interlocutori eterogenei per formazione e ruolo professionale. L’acquisizione di tali capacità viene verificata e valutata in occasione dell’esame finale, mediante la prova scritta e l’eventuale prova orale.
Capacità di apprendimento
Lo studente acquisisce la capacità di condurre in autonomia studi individuali su argomenti specifici di microeconomia, di finanza aziendale e di valutazione di programmi sanitari. Durante il corso, lo studente è stimolato ad approfondire argomenti di particolare interesse mediante la consultazione di materiale bibliografico supplementare, quali articoli accademici, libri specialistici e siti internet. L’acquisizione di tali capacità viene verificata e valutata in occasione dell’esame finale (mediante la prova scritta e l’eventuale prova orale), nell’ambito del quale lo studente può essere chiamato ad analizzare e risolvere problemi nuovi sulla base degli argomenti trattati e del materiale di riferimento distribuito durante il corso.

Programma

CONCETTI DI BASE

Obiettivi dell'analisi economica. Analisi positiva e analisi normativa. Domanda, offerta ed equilibrio di mercato. Elasticità.

PRODUZIONE, VINCOLI TECNOLOGICI, ANALISI DEI COSTI

Input e Output. Insieme di produzione, funzione di produzione e isoquanto. Esempi di tecnologie produttive. Produttività media e marginale di un fattore. Saggio tecnico di sostituzione. Breve periodo e lungo periodo. Rendimenti di scala. Costo opportunità e costi di produzione. Costi fissi, costi non recuperabili e costi variabili. Funzioni di costo totale, costo medio e costo marginale. Minimizzazione dei costi e combinazione ottima di fattori. Sentiero di espansione della produzione e funzione di costo totale di lungo periodo. Funzione di costo multiprodotto. Economie di scala ed economie di varietà.

FORME DI MERCATO E COMPORTAMENTO DELL'IMPRESA

Concorrenza perfetta e impresa “price taker”. Ricavo totale, medio e marginale. Massimizzazione del profitto e significato del profitto nullo. Condizione di chiusura e curva di offerta dell’impresa nel breve periodo. Curva di offerta dell’industria nel breve periodo. Elasticità dell’offerta. Surplus del produttore. Curva di offerta di lungo periodo dell’impresa e dell’industria. Equilibrio dell’industria. Efficienza paretiana. Monopolio e comportamento monopolistico. Perdita netta di monopolio. Discriminazione dei prezzi. Monopolio naturale e regolamentazione. Oligopolio e comportamento strategico.

METODI PER LA VALUTAZIONE ECONOMICA DEI PROGRAMMI SANITARI

Le fasi del processo di scelta degli investimenti. Elementi di matematica finanziaria: attualizzazione e rendite. Il costo opportunità del capitale. Il metodo del valore attuale netto. I flussi di cassa per il calcolo del VAN (flussi differenziali al netto degli effetti fiscali). Il costo annuo equivalente. Altri metodi di valutazione degli investimenti: il tasso interno di rendimento, il tempo di recupero, il tempo di recupero attualizzato. Alberi di decisione e valore delle opzioni (opzione di espansione e opzione di abbandono). Utilizzo delle scale di qualità della vita (QALY)nella valutazione economica. Analisi costi-efficacia. Analisi costi-utilità. Analisi costi-benefici.

IL FINANZIAMENTO E L'ASSETTO ISTITUZIONALE E ORGANIZZATIVO DEI SISTEMI SANITARI

Il finanziamento: i pagamenti diretti; le assicurazioni sociali; il finanziamento tramite imposte; le assicurazioni volontarie. I sistemi di pagamento degli erogatori.

  • Concetti di base dell'analisi economica (settimana 1)
  • Produzione, vincoli tecnologici,

analisi dei costi (settimane: 2, 3, 4)

  • Forme di mercato e comportamento

dell'impresa (settimane: 5, 6, 7)

  • Metodi per la valutazione economica

dei programmi sanitari (settimane: 8, 9, 10)

  • Il finanziamento e l'assetto

istituzionale e organizzativo dei sistemi sanitari (settimane: 11, 12)

Modalità d'esame

La prova scritta comprende sia domande di tipo teorico/descrittivo relative ai contenuti appresi durante il corso che esercizi volti a valutare la capacità di applicare strumenti di analisi quantitativa a problemi di microeconomia e di gestione dei servizi sanitari.

Testi di riferimento

Besanko D.A., Braeutigam R.R., Microeconomia, McGraw-Hill, 2024.

Drummond M.F., Sculpher M.J., Torrance G.W., O'Brien B.J., Stoddart G.L. (2010, terza edizione italiana), Metodi per la valutazione economica dei programmi sanitari, Il Pensiero Scientifico Editore (capp. 4, 5, 6, 7).

Codice insegnamento 10628593

ELABORAZIONE DIGITALE DEI SEGNALI 1° anno · 2° semestre · 6 CFU · IINF-03/A · 0 file

Il corso presenta gli aspetti teorici e pratici relativi all'elaborazione numerica dei segnali. Prevede una parte di laboratorio, circa il 40%, svolto sulla piattaforma Colab in linguaggio Python. Alla fine del corso…

Scheda dell'insegnamento

Obiettivi formativi

Il corso presenta gli aspetti teorici e pratici relativi all'elaborazione numerica dei segnali. Prevede una parte di laboratorio, circa il 40%, svolto sulla piattaforma Colab in linguaggio Python. Alla fine del corso lo studente sara' in grado di analizzare e realizzare filtri FIR, filtri IIR, vari filtri di media, operazioni di interpolazione, decimazione, ricampionamento e di calcolo della trasformata. Avra' anche studiato problemi di elaborazione relativi alle serie storiche, al segnale ECG e al segnale audio.

Programma

si veda il sito istituzionale del docente: https://lorenzopiazzo.site.uniroma1.it/didattica/eds

  • 40 ore teoria

Modalità d'esame

Sviluppo di un programma di elaborazione in python (su colab) + orale

esame su appuntamento

Testi di riferimento

si veda il sito istituzionale del docente: https://lorenzopiazzo.site.uniroma1.it/didattica/eds

Codice insegnamento 10626632

ELEMENTI DI FISIOLOGIA MEDICA 1° anno · 1° semestre · 3 CFU · BIOS-06/A · 0 file

Obiettivi formativi generali: Il corso ha l’obiettivo di fornire agli studenti una visione integrata del sistema sanitario, con particolare attenzione ai percorsi diagnostico-terapeutici e agli aspetti fondamentali della…

Scheda dell'insegnamento

Obiettivi formativi

Obiettivi formativi generali:

Il corso ha l’obiettivo di fornire agli studenti una visione integrata del sistema sanitario, con particolare attenzione ai percorsi diagnostico-terapeutici e agli aspetti fondamentali della progettazione e conduzione della ricerca clinica.

Competenze attese al termine del corso:

-Conoscenza dei principali percorsi clinici in ambito medico (diagnostici e terapeutici)

-Capacità di interfacciarsi con professionisti sanitari nella progettazione di soluzioni tecnologiche

-Comprensione delle basi metodologiche della ricerca clinica

-Consapevolezza degli aspetti etici e regolatori degli studi clinici

-Capacità di lettura critica e interpretazione di protocolli clinici e risultati scientifici

Alla fine del corso integrato lo studente sarà in grado di:

Modulo 1 Fisiologia Umana

  • Comprendere i principi fondamentali del funzionamento dell’organismo umano più rilevanti per l’ingegneria biomedica, con particolare riferimento alle funzioni vitali: eccitabilità neuromuscolare, attività cardiaca, circolazione, respirazione, funzione renale e digestiva
  • Saper integrare le conoscenze relative ai diversi sistemi dell’organismo per interpretare le loro interazioni e risposte fisiologiche in condizioni normali

Modulo 2 - Percorsi diagnostici e terapeutici in Medicina

  • Acquisire conoscenza dei principali percorsi clinici in ambito medico (diagnostici e terapeutici)

Modulo 3 - Progettazione della ricerca clinica

  • Acquisire Comprensione delle basi metodologiche della ricerca clinica
  • Essere consapevoli degli aspetti etici e regolatori degli studi clinici
  • Sviluppare capacità di lettura critica e interpretazione di protocolli clinici e risultati scientifici

Modulo 4 - Tecnologie ingegneristiche in chirurgia

  • Acquisire conoscenza dei principali percorsi clinici in ambito chirurgico (diagnostici e terapeutici)
  • Acquisire la capacità di interfacciarsi con professionisti sanitari nella progettazione di soluzioni tecnologiche

________________________________________

Programma

Modulo: ELEMENTI DI FISIOLOGIA MEDICA
Introduzione e concetti generali

o Organizzazione funzionale del corpo umano

o Omeostasi e sistemi di controllo

o Compartimenti corporei e trasporto attraverso le membrane

o Potenziale di riposo e potenziale d’azione

Sistema nervoso

o Organizzazione del sistema nervoso centrale e periferico

o Trasmissione sinaptica e neurotrasmettitori

o Tecniche di Brain Imaging

Sistema muscolare

o Fisiologia del muscolo scheletrico, cardiaco e liscio

o Meccanismo della contrazione

o Elettromiografia (EMG)

Apparato cardiovascolare

o Anatomia funzionale del cuore e dei vasi

o Ciclo cardiaco, gittata cardiaca, pressione arteriosa

o Elettrocardiogramma (ECG)

o Emodinamica e pressioni

o Controllo nervoso dell’attività cardiaca

Sistema linfatico

o organizzazione generale e principali componenti

o funzioni essenziali

 Apparato respiratorio

o Meccanica della respirazione

o Scambi gassosi e trasporto dell’ossigeno

o Controllo nervoso della respirazione

o Spirometria

Apparato renale

o Filtrazione glomerulare e funzione tubulare

o Omeostasi idrica, elettrolitica e acido-base

Sistema endocrino

o Ghiandole endocrine e ormoni

o Regolazione ormonale e feedback

o Ruolo degli ormoni nello sviluppo e nel metabolismo

Apparato digerente

o Digestione e assorbimento

o Regolazione ormonale

o Regolazione della motilità gastrointestinale

o Metabolismo energetico e termoregolazione

Modulo: TECNOLOGIE INGEGNERISTICHE IN CHIRURGIA
Meccanismi fisiopatologici alla base di alcune frequenti patologie e applicazione delle metodiche

più avanzate per il loro trattamento (laparoscopica, robotica e chirurgia endovascolare) con

l’obiettivo di fornire gli strumenti clinici per sviluppare algoritmi di intelligenza artificiale, realtà

virtuale o aumentata.

-Cancro dello stomaco

  • Cancro del colon
  • Cancro del surrene
  • Patologia ostruttiva delle arterie
  • Patologia dilatativa delle arterie

Modulo: PROGETTAZIONE DELLA RICERCA CLINICA
Formulazione domande di ricerca in ambito biomedico

Tipologie di studi clinici: osservazionali e sperimentali

Struttura dei protocolli clinici: obiettivi, disegno, criteri di inclusione/esclusione

Le fasi della sperimentazione clinica (I–IV)

Cenni di statistica applicata alla ricerca clinica

Normativa e Buone Pratiche cliniche in ricerca biomedica

Contributo dell’ingegneria alla ricerca clinica: dispositivi medici, raccolta e gestione dei dati, intelligenza artificiale

Modulo: PERCORSI DIAGNOSTICI E TERAPEUTICI IN MEDICINA
Il programma ha l’obiettivo di fornire agli studenti una conoscenza solida e integrata dei principali percorsi clinici che caratterizzano la pratica medica, con particolare attenzione agli aspetti diagnostici e terapeutici.

Si parte con un modulo introduttivo dedicato alla definizione di percorso clinico e all’importanza dei PDTA (Percorsi Diagnostici Terapeutici Assistenziali), con riferimento alla medicina basata sull’evidenza e all’organizzazione multidisciplinare della cura.

Segue un approfondimento metodologico sull’approccio diagnostico in medicina interna: raccolta anamnestica, esame obiettivo, esami di laboratorio, diagnostica per immagini e criteri clinici per la formulazione della diagnosi. Parallelamente, si affrontano i principi generali della terapia medica, con cenni di farmacologia clinica, monitoraggio dei trattamenti e gestione delle terapie nel paziente cronico.

Successivamente, il programma entra nel merito dei principali ambiti clinici:

Malattie cardiovascolari (infarto miocardico, ictus ischemico, arteriopatia periferica), con analisi dei percorsi dalla fase acuta al follow-up;

Malattie respiratorie (asma, BPCO, insufficienza respiratoria, polmonite), con l’integrazione di diagnostica per immagini e approccio terapeutico;

Malattie metaboliche, endocrine e renali (diabete, sindrome metabolica, insufficienza renale), per comprendere le strategie di gestione diagnostica e terapeutica;

Oncologia medica, con approfondimento sui passaggi dalla diagnosi istologica alla scelta terapeutica (chirurgia, chemio, immunoterapia) e sulla continuità assistenziale;

Malattie autoimmuni e reumatologiche (artrite reumatoide, lupus, vasculiti), per analizzare algoritmi diagnostici e terapie immunomodulanti.

Un modulo specifico è dedicato al ruolo dell’integrazione multidisciplinare e dei sistemi sanitari, con attenzione al funzionamento dei PDTA, al rapporto ospedale-territorio e al contributo della telemedicina.

La parte finale del programma prevede simulazioni cliniche integrate e la discussione di casi complessi, che richiedono l’applicazione combinata di conoscenze diagnostiche e terapeutiche. Gli studenti, organizzati in piccoli gruppi, saranno invitati a elaborare un percorso clinico completo per una patologia selezionata, presentandolo e discutendolo in aula.

Modulo: ELEMENTI DI FISIOLOGIA MEDICA

  • Periodo di svolgimento

primo semestre

dal 03/10/2025

al 30/01/2026. Calendario delle lezioni (svolte in presenza) giorno

della settimana: venerdì, fascia

oraria: 11:00–13:00. Lingua di

erogazione: italiano. Modalità

d’esame: l’esame

consiste in una prova scritta di sbarramento, costituita da domande a risposta multipla. La prova è finalizzata a verificare: la

comprensione dei principi fondamentali della fisiologia umana e la

capacità di integrare le conoscenze relative ai diversi sistemi per

interpretare le risposte fisiologiche in condizioni normali. La

valutazione della prova scritta sarà espressa in trentesimi. Il superamento

della prova è ottenuto con un punteggio minimo di 18/30 che consentirà l’accesso

alla prova orale. Valutazione

finale: il voto della prova orale e quello della prova scritta concorreranno a

determinare il voto finale dell’esame

Modulo: TECNOLOGIE INGEGNERISTICHE IN CHIRURGIA

Modulo: PROGETTAZIONE DELLA RICERCA CLINICA

  • Lezioni Frontali/Lezioni invertite (10 ore)
  • Testi di riferimento: concetti base della metodologia ricerca scientifica

Modulo: PERCORSI DIAGNOSTICI E TERAPEUTICI IN MEDICINA

  • Lezioni frontali (10 ore)
  • Testi di riferimento: Casi clinici sui principali patologie di pertinenza internistica: scompenso cardiaco, patologia ischemica cardiaca, fibrillazione atriale, diabete tipo 2, broncopneumopatia cronica ostruttiva, ictus ischemico

Modalità d'esame

quiz o orale

Testi di riferimento

Modulo: ELEMENTI DI FISIOLOGIA MEDICA
Dee Unglaub Silverthorn

FISIOLOGIA UMANA - Un approccio integrato

  • 8/ED

Anno 2020

ISBN 9788891909473

Modulo: TECNOLOGIE INGEGNERISTICHE IN CHIRURGIA
Materiale didattico lezioni

Articoli scientifici

Modulo: PROGETTAZIONE DELLA RICERCA CLINICA
Materiale fornito dal docente

Articoli scientifici

Modulo: PERCORSI DIAGNOSTICI E TERAPEUTICI IN MEDICINA
Materiale fornito dal docente

Articoli scientifici

Modulo: ELEMENTI DI FISIOLOGIA MEDICA
N/D
Modulo: TECNOLOGIE INGEGNERISTICHE IN CHIRURGIA
N/D
Modulo: PROGETTAZIONE DELLA RICERCA CLINICA
N/D
Modulo: PERCORSI DIAGNOSTICI E TERAPEUTICI IN MEDICINA
N/D

Codice insegnamento AID-c440e1ec-8b9

ELEMENTI DI FISIOLOGIA MEDICA, MEDICINA INTERNA E CHIRURGIA 1° anno · 1° semestre · 6 CFU · BIOS-06/A · 0 file

Obiettivi formativi generali: Il corso ha l’obiettivo di fornire agli studenti una visione integrata del sistema sanitario, con particolare attenzione ai percorsi diagnostico-terapeutici e agli aspetti fondamentali della…

Scheda dell'insegnamento

Obiettivi formativi

Obiettivi formativi generali: Il corso ha l’obiettivo di fornire agli studenti una visione integrata del sistema sanitario, con particolare attenzione ai percorsi diagnostico-terapeutici e agli aspetti fondamentali della progettazione e conduzione della ricerca clinica.
Competenze attese al termine del corso: -Conoscenza dei principali percorsi clinici in ambito medico (diagnostici e terapeutici) -Capacità di interfacciarsi con professionisti sanitari nella progettazione di soluzioni tecnologiche -Comprensione delle basi metodologiche della ricerca clinica -Consapevolezza degli aspetti etici e regolatori degli studi clinici -Capacità di lettura critica e interpretazione di protocolli clinici e risultati scientifici

Programma

ELEMENTI DI FISIOLOGIA MEDICA
Modulo: ELEMENTI DI FISIOLOGIA MEDICA
Introduzione e concetti generali

o Organizzazione funzionale del corpo umano

o Omeostasi e sistemi di controllo

o Compartimenti corporei e trasporto attraverso le membrane

o Potenziale di riposo e potenziale d’azione

Sistema nervoso

o Organizzazione del sistema nervoso centrale e periferico

o Trasmissione sinaptica e neurotrasmettitori

o Tecniche di Brain Imaging

Sistema muscolare

o Fisiologia del muscolo scheletrico, cardiaco e liscio

o Meccanismo della contrazione

o Elettromiografia (EMG)

Apparato cardiovascolare

o Anatomia funzionale del cuore e dei vasi

o Ciclo cardiaco, gittata cardiaca, pressione arteriosa

o Elettrocardiogramma (ECG)

o Emodinamica e pressioni

o Controllo nervoso dell’attività cardiaca

Sistema linfatico

o organizzazione generale e principali componenti

o funzioni essenziali

 Apparato respiratorio

o Meccanica della respirazione

o Scambi gassosi e trasporto dell’ossigeno

o Controllo nervoso della respirazione

o Spirometria

Apparato renale

o Filtrazione glomerulare e funzione tubulare

o Omeostasi idrica, elettrolitica e acido-base

Sistema endocrino

o Ghiandole endocrine e ormoni

o Regolazione ormonale e feedback

o Ruolo degli ormoni nello sviluppo e nel metabolismo

Apparato digerente

o Digestione e assorbimento

o Regolazione ormonale

o Regolazione della motilità gastrointestinale

o Metabolismo energetico e termoregolazione

Modulo: TECNOLOGIE INGEGNERISTICHE IN CHIRURGIA
Meccanismi fisiopatologici alla base di alcune frequenti patologie e applicazione delle metodiche

più avanzate per il loro trattamento (laparoscopica, robotica e chirurgia endovascolare) con

l’obiettivo di fornire gli strumenti clinici per sviluppare algoritmi di intelligenza artificiale, realtà

virtuale o aumentata.

-Cancro dello stomaco

  • Cancro del colon
  • Cancro del surrene
  • Patologia ostruttiva delle arterie
  • Patologia dilatativa delle arterie

Modulo: PROGETTAZIONE DELLA RICERCA CLINICA
Formulazione domande di ricerca in ambito biomedico

Tipologie di studi clinici: osservazionali e sperimentali

Struttura dei protocolli clinici: obiettivi, disegno, criteri di inclusione/esclusione

Le fasi della sperimentazione clinica (I–IV)

Cenni di statistica applicata alla ricerca clinica

Normativa e Buone Pratiche cliniche in ricerca biomedica

Contributo dell’ingegneria alla ricerca clinica: dispositivi medici, raccolta e gestione dei dati, intelligenza artificiale

Modulo: PERCORSI DIAGNOSTICI E TERAPEUTICI IN MEDICINA
Il programma ha l’obiettivo di fornire agli studenti una conoscenza solida e integrata dei principali percorsi clinici che caratterizzano la pratica medica, con particolare attenzione agli aspetti diagnostici e terapeutici.

Si parte con un modulo introduttivo dedicato alla definizione di percorso clinico e all’importanza dei PDTA (Percorsi Diagnostici Terapeutici Assistenziali), con riferimento alla medicina basata sull’evidenza e all’organizzazione multidisciplinare della cura.

Segue un approfondimento metodologico sull’approccio diagnostico in medicina interna: raccolta anamnestica, esame obiettivo, esami di laboratorio, diagnostica per immagini e criteri clinici per la formulazione della diagnosi. Parallelamente, si affrontano i principi generali della terapia medica, con cenni di farmacologia clinica, monitoraggio dei trattamenti e gestione delle terapie nel paziente cronico.

Successivamente, il programma entra nel merito dei principali ambiti clinici:

Malattie cardiovascolari (infarto miocardico, ictus ischemico, arteriopatia periferica), con analisi dei percorsi dalla fase acuta al follow-up;

Malattie respiratorie (asma, BPCO, insufficienza respiratoria, polmonite), con l’integrazione di diagnostica per immagini e approccio terapeutico;

Malattie metaboliche, endocrine e renali (diabete, sindrome metabolica, insufficienza renale), per comprendere le strategie di gestione diagnostica e terapeutica;

Oncologia medica, con approfondimento sui passaggi dalla diagnosi istologica alla scelta terapeutica (chirurgia, chemio, immunoterapia) e sulla continuità assistenziale;

Malattie autoimmuni e reumatologiche (artrite reumatoide, lupus, vasculiti), per analizzare algoritmi diagnostici e terapie immunomodulanti.

Un modulo specifico è dedicato al ruolo dell’integrazione multidisciplinare e dei sistemi sanitari, con attenzione al funzionamento dei PDTA, al rapporto ospedale-territorio e al contributo della telemedicina.

La parte finale del programma prevede simulazioni cliniche integrate e la discussione di casi complessi, che richiedono l’applicazione combinata di conoscenze diagnostiche e terapeutiche. Gli studenti, organizzati in piccoli gruppi, saranno invitati a elaborare un percorso clinico completo per una patologia selezionata, presentandolo e discutendolo in aula.

Modulo: ELEMENTI DI FISIOLOGIA MEDICA

  • Periodo di svolgimento

primo semestre

dal 03/10/2025

al 30/01/2026. Calendario delle lezioni (svolte in presenza) giorno

della settimana: venerdì, fascia

oraria: 11:00–13:00. Lingua di

erogazione: italiano. Modalità

d’esame: l’esame

consiste in una prova scritta di sbarramento, costituita da domande a risposta multipla. La prova è finalizzata a verificare: la

comprensione dei principi fondamentali della fisiologia umana e la

capacità di integrare le conoscenze relative ai diversi sistemi per

interpretare le risposte fisiologiche in condizioni normali. La

valutazione della prova scritta sarà espressa in trentesimi. Il superamento

della prova è ottenuto con un punteggio minimo di 18/30 che consentirà l’accesso

alla prova orale. Valutazione

finale: il voto della prova orale e quello della prova scritta concorreranno a

determinare il voto finale dell’esame

Modulo: TECNOLOGIE INGEGNERISTICHE IN CHIRURGIA

Modulo: PROGETTAZIONE DELLA RICERCA CLINICA

  • Lezioni Frontali/Lezioni invertite (10 ore)
  • Testi di riferimento: concetti base della metodologia ricerca scientifica

Modulo: PERCORSI DIAGNOSTICI E TERAPEUTICI IN MEDICINA

  • Lezioni frontali (10 ore)
  • Testi di riferimento: Casi clinici sui principali patologie di pertinenza internistica: scompenso cardiaco, patologia ischemica cardiaca, fibrillazione atriale, diabete tipo 2, broncopneumopatia cronica ostruttiva, ictus ischemico

TECNOLOGIE INGEGNERISTICHE IN CHIRURGIA
Modulo: ELEMENTI DI FISIOLOGIA MEDICA
Introduzione e concetti generali

o Organizzazione funzionale del corpo umano

o Omeostasi e sistemi di controllo

o Compartimenti corporei e trasporto attraverso le membrane

o Potenziale di riposo e potenziale d’azione

Sistema nervoso

o Organizzazione del sistema nervoso centrale e periferico

o Trasmissione sinaptica e neurotrasmettitori

o Tecniche di Brain Imaging

Sistema muscolare

o Fisiologia del muscolo scheletrico, cardiaco e liscio

o Meccanismo della contrazione

o Elettromiografia (EMG)

Apparato cardiovascolare

o Anatomia funzionale del cuore e dei vasi

o Ciclo cardiaco, gittata cardiaca, pressione arteriosa

o Elettrocardiogramma (ECG)

o Emodinamica e pressioni

o Controllo nervoso dell’attività cardiaca

Sistema linfatico

o organizzazione generale e principali componenti

o funzioni essenziali

 Apparato respiratorio

o Meccanica della respirazione

o Scambi gassosi e trasporto dell’ossigeno

o Controllo nervoso della respirazione

o Spirometria

Apparato renale

o Filtrazione glomerulare e funzione tubulare

o Omeostasi idrica, elettrolitica e acido-base

Sistema endocrino

o Ghiandole endocrine e ormoni

o Regolazione ormonale e feedback

o Ruolo degli ormoni nello sviluppo e nel metabolismo

Apparato digerente

o Digestione e assorbimento

o Regolazione ormonale

o Regolazione della motilità gastrointestinale

o Metabolismo energetico e termoregolazione

Modulo: TECNOLOGIE INGEGNERISTICHE IN CHIRURGIA
Meccanismi fisiopatologici alla base di alcune frequenti patologie e applicazione delle metodiche

più avanzate per il loro trattamento (laparoscopica, robotica e chirurgia endovascolare) con

l’obiettivo di fornire gli strumenti clinici per sviluppare algoritmi di intelligenza artificiale, realtà

virtuale o aumentata.

-Cancro dello stomaco

  • Cancro del colon
  • Cancro del surrene
  • Patologia ostruttiva delle arterie
  • Patologia dilatativa delle arterie

Modulo: PROGETTAZIONE DELLA RICERCA CLINICA
Formulazione domande di ricerca in ambito biomedico

Tipologie di studi clinici: osservazionali e sperimentali

Struttura dei protocolli clinici: obiettivi, disegno, criteri di inclusione/esclusione

Le fasi della sperimentazione clinica (I–IV)

Cenni di statistica applicata alla ricerca clinica

Normativa e Buone Pratiche cliniche in ricerca biomedica

Contributo dell’ingegneria alla ricerca clinica: dispositivi medici, raccolta e gestione dei dati, intelligenza artificiale

Modulo: PERCORSI DIAGNOSTICI E TERAPEUTICI IN MEDICINA
Il programma ha l’obiettivo di fornire agli studenti una conoscenza solida e integrata dei principali percorsi clinici che caratterizzano la pratica medica, con particolare attenzione agli aspetti diagnostici e terapeutici.

Si parte con un modulo introduttivo dedicato alla definizione di percorso clinico e all’importanza dei PDTA (Percorsi Diagnostici Terapeutici Assistenziali), con riferimento alla medicina basata sull’evidenza e all’organizzazione multidisciplinare della cura.

Segue un approfondimento metodologico sull’approccio diagnostico in medicina interna: raccolta anamnestica, esame obiettivo, esami di laboratorio, diagnostica per immagini e criteri clinici per la formulazione della diagnosi. Parallelamente, si affrontano i principi generali della terapia medica, con cenni di farmacologia clinica, monitoraggio dei trattamenti e gestione delle terapie nel paziente cronico.

Successivamente, il programma entra nel merito dei principali ambiti clinici:

Malattie cardiovascolari (infarto miocardico, ictus ischemico, arteriopatia periferica), con analisi dei percorsi dalla fase acuta al follow-up;

Malattie respiratorie (asma, BPCO, insufficienza respiratoria, polmonite), con l’integrazione di diagnostica per immagini e approccio terapeutico;

Malattie metaboliche, endocrine e renali (diabete, sindrome metabolica, insufficienza renale), per comprendere le strategie di gestione diagnostica e terapeutica;

Oncologia medica, con approfondimento sui passaggi dalla diagnosi istologica alla scelta terapeutica (chirurgia, chemio, immunoterapia) e sulla continuità assistenziale;

Malattie autoimmuni e reumatologiche (artrite reumatoide, lupus, vasculiti), per analizzare algoritmi diagnostici e terapie immunomodulanti.

Un modulo specifico è dedicato al ruolo dell’integrazione multidisciplinare e dei sistemi sanitari, con attenzione al funzionamento dei PDTA, al rapporto ospedale-territorio e al contributo della telemedicina.

La parte finale del programma prevede simulazioni cliniche integrate e la discussione di casi complessi, che richiedono l’applicazione combinata di conoscenze diagnostiche e terapeutiche. Gli studenti, organizzati in piccoli gruppi, saranno invitati a elaborare un percorso clinico completo per una patologia selezionata, presentandolo e discutendolo in aula.

Modulo: ELEMENTI DI FISIOLOGIA MEDICA

  • Periodo di svolgimento

primo semestre

dal 03/10/2025

al 30/01/2026. Calendario delle lezioni (svolte in presenza) giorno

della settimana: venerdì, fascia

oraria: 11:00–13:00. Lingua di

erogazione: italiano. Modalità

d’esame: l’esame

consiste in una prova scritta di sbarramento, costituita da domande a risposta multipla. La prova è finalizzata a verificare: la

comprensione dei principi fondamentali della fisiologia umana e la

capacità di integrare le conoscenze relative ai diversi sistemi per

interpretare le risposte fisiologiche in condizioni normali. La

valutazione della prova scritta sarà espressa in trentesimi. Il superamento

della prova è ottenuto con un punteggio minimo di 18/30 che consentirà l’accesso

alla prova orale. Valutazione

finale: il voto della prova orale e quello della prova scritta concorreranno a

determinare il voto finale dell’esame

Modulo: TECNOLOGIE INGEGNERISTICHE IN CHIRURGIA

Modulo: PROGETTAZIONE DELLA RICERCA CLINICA

  • Lezioni Frontali/Lezioni invertite (10 ore)
  • Testi di riferimento: concetti base della metodologia ricerca scientifica

Modulo: PERCORSI DIAGNOSTICI E TERAPEUTICI IN MEDICINA

  • Lezioni frontali (10 ore)
  • Testi di riferimento: Casi clinici sui principali patologie di pertinenza internistica: scompenso cardiaco, patologia ischemica cardiaca, fibrillazione atriale, diabete tipo 2, broncopneumopatia cronica ostruttiva, ictus ischemico

PROGETTAZIONE DELLA RICERCA CLINICA
Modulo: ELEMENTI DI FISIOLOGIA MEDICA
Introduzione e concetti generali

o Organizzazione funzionale del corpo umano

o Omeostasi e sistemi di controllo

o Compartimenti corporei e trasporto attraverso le membrane

o Potenziale di riposo e potenziale d’azione

Sistema nervoso

o Organizzazione del sistema nervoso centrale e periferico

o Trasmissione sinaptica e neurotrasmettitori

o Tecniche di Brain Imaging

Sistema muscolare

o Fisiologia del muscolo scheletrico, cardiaco e liscio

o Meccanismo della contrazione

o Elettromiografia (EMG)

Apparato cardiovascolare

o Anatomia funzionale del cuore e dei vasi

o Ciclo cardiaco, gittata cardiaca, pressione arteriosa

o Elettrocardiogramma (ECG)

o Emodinamica e pressioni

o Controllo nervoso dell’attività cardiaca

Sistema linfatico

o organizzazione generale e principali componenti

o funzioni essenziali

 Apparato respiratorio

o Meccanica della respirazione

o Scambi gassosi e trasporto dell’ossigeno

o Controllo nervoso della respirazione

o Spirometria

Apparato renale

o Filtrazione glomerulare e funzione tubulare

o Omeostasi idrica, elettrolitica e acido-base

Sistema endocrino

o Ghiandole endocrine e ormoni

o Regolazione ormonale e feedback

o Ruolo degli ormoni nello sviluppo e nel metabolismo

Apparato digerente

o Digestione e assorbimento

o Regolazione ormonale

o Regolazione della motilità gastrointestinale

o Metabolismo energetico e termoregolazione

Modulo: TECNOLOGIE INGEGNERISTICHE IN CHIRURGIA
Meccanismi fisiopatologici alla base di alcune frequenti patologie e applicazione delle metodiche

più avanzate per il loro trattamento (laparoscopica, robotica e chirurgia endovascolare) con

l’obiettivo di fornire gli strumenti clinici per sviluppare algoritmi di intelligenza artificiale, realtà

virtuale o aumentata.

-Cancro dello stomaco

  • Cancro del colon
  • Cancro del surrene
  • Patologia ostruttiva delle arterie
  • Patologia dilatativa delle arterie

Modulo: PROGETTAZIONE DELLA RICERCA CLINICA
Formulazione domande di ricerca in ambito biomedico

Tipologie di studi clinici: osservazionali e sperimentali

Struttura dei protocolli clinici: obiettivi, disegno, criteri di inclusione/esclusione

Le fasi della sperimentazione clinica (I–IV)

Cenni di statistica applicata alla ricerca clinica

Normativa e Buone Pratiche cliniche in ricerca biomedica

Contributo dell’ingegneria alla ricerca clinica: dispositivi medici, raccolta e gestione dei dati, intelligenza artificiale

Modulo: PERCORSI DIAGNOSTICI E TERAPEUTICI IN MEDICINA
Il programma ha l’obiettivo di fornire agli studenti una conoscenza solida e integrata dei principali percorsi clinici che caratterizzano la pratica medica, con particolare attenzione agli aspetti diagnostici e terapeutici.

Si parte con un modulo introduttivo dedicato alla definizione di percorso clinico e all’importanza dei PDTA (Percorsi Diagnostici Terapeutici Assistenziali), con riferimento alla medicina basata sull’evidenza e all’organizzazione multidisciplinare della cura.

Segue un approfondimento metodologico sull’approccio diagnostico in medicina interna: raccolta anamnestica, esame obiettivo, esami di laboratorio, diagnostica per immagini e criteri clinici per la formulazione della diagnosi. Parallelamente, si affrontano i principi generali della terapia medica, con cenni di farmacologia clinica, monitoraggio dei trattamenti e gestione delle terapie nel paziente cronico.

Successivamente, il programma entra nel merito dei principali ambiti clinici:

Malattie cardiovascolari (infarto miocardico, ictus ischemico, arteriopatia periferica), con analisi dei percorsi dalla fase acuta al follow-up;

Malattie respiratorie (asma, BPCO, insufficienza respiratoria, polmonite), con l’integrazione di diagnostica per immagini e approccio terapeutico;

Malattie metaboliche, endocrine e renali (diabete, sindrome metabolica, insufficienza renale), per comprendere le strategie di gestione diagnostica e terapeutica;

Oncologia medica, con approfondimento sui passaggi dalla diagnosi istologica alla scelta terapeutica (chirurgia, chemio, immunoterapia) e sulla continuità assistenziale;

Malattie autoimmuni e reumatologiche (artrite reumatoide, lupus, vasculiti), per analizzare algoritmi diagnostici e terapie immunomodulanti.

Un modulo specifico è dedicato al ruolo dell’integrazione multidisciplinare e dei sistemi sanitari, con attenzione al funzionamento dei PDTA, al rapporto ospedale-territorio e al contributo della telemedicina.

La parte finale del programma prevede simulazioni cliniche integrate e la discussione di casi complessi, che richiedono l’applicazione combinata di conoscenze diagnostiche e terapeutiche. Gli studenti, organizzati in piccoli gruppi, saranno invitati a elaborare un percorso clinico completo per una patologia selezionata, presentandolo e discutendolo in aula.

Modulo: ELEMENTI DI FISIOLOGIA MEDICA

  • Periodo di svolgimento

primo semestre

dal 03/10/2025

al 30/01/2026. Calendario delle lezioni (svolte in presenza) giorno

della settimana: venerdì, fascia

oraria: 11:00–13:00. Lingua di

erogazione: italiano. Modalità

d’esame: l’esame

consiste in una prova scritta di sbarramento, costituita da domande a risposta multipla. La prova è finalizzata a verificare: la

comprensione dei principi fondamentali della fisiologia umana e la

capacità di integrare le conoscenze relative ai diversi sistemi per

interpretare le risposte fisiologiche in condizioni normali. La

valutazione della prova scritta sarà espressa in trentesimi. Il superamento

della prova è ottenuto con un punteggio minimo di 18/30 che consentirà l’accesso

alla prova orale. Valutazione

finale: il voto della prova orale e quello della prova scritta concorreranno a

determinare il voto finale dell’esame

Modulo: TECNOLOGIE INGEGNERISTICHE IN CHIRURGIA

Modulo: PROGETTAZIONE DELLA RICERCA CLINICA

  • Lezioni Frontali/Lezioni invertite (10 ore)
  • Testi di riferimento: concetti base della metodologia ricerca scientifica

Modulo: PERCORSI DIAGNOSTICI E TERAPEUTICI IN MEDICINA

  • Lezioni frontali (10 ore)
  • Testi di riferimento: Casi clinici sui principali patologie di pertinenza internistica: scompenso cardiaco, patologia ischemica cardiaca, fibrillazione atriale, diabete tipo 2, broncopneumopatia cronica ostruttiva, ictus ischemico

PERCORSI DIAGNOSTICI E TERAPEUTICI IN MEDICINA
Modulo: ELEMENTI DI FISIOLOGIA MEDICA
Introduzione e concetti generali

o Organizzazione funzionale del corpo umano

o Omeostasi e sistemi di controllo

o Compartimenti corporei e trasporto attraverso le membrane

o Potenziale di riposo e potenziale d’azione

Sistema nervoso

o Organizzazione del sistema nervoso centrale e periferico

o Trasmissione sinaptica e neurotrasmettitori

o Tecniche di Brain Imaging

Sistema muscolare

o Fisiologia del muscolo scheletrico, cardiaco e liscio

o Meccanismo della contrazione

o Elettromiografia (EMG)

Apparato cardiovascolare

o Anatomia funzionale del cuore e dei vasi

o Ciclo cardiaco, gittata cardiaca, pressione arteriosa

o Elettrocardiogramma (ECG)

o Emodinamica e pressioni

o Controllo nervoso dell’attività cardiaca

Sistema linfatico

o organizzazione generale e principali componenti

o funzioni essenziali

 Apparato respiratorio

o Meccanica della respirazione

o Scambi gassosi e trasporto dell’ossigeno

o Controllo nervoso della respirazione

o Spirometria

Apparato renale

o Filtrazione glomerulare e funzione tubulare

o Omeostasi idrica, elettrolitica e acido-base

Sistema endocrino

o Ghiandole endocrine e ormoni

o Regolazione ormonale e feedback

o Ruolo degli ormoni nello sviluppo e nel metabolismo

Apparato digerente

o Digestione e assorbimento

o Regolazione ormonale

o Regolazione della motilità gastrointestinale

o Metabolismo energetico e termoregolazione

Modulo: TECNOLOGIE INGEGNERISTICHE IN CHIRURGIA
Meccanismi fisiopatologici alla base di alcune frequenti patologie e applicazione delle metodiche

più avanzate per il loro trattamento (laparoscopica, robotica e chirurgia endovascolare) con

l’obiettivo di fornire gli strumenti clinici per sviluppare algoritmi di intelligenza artificiale, realtà

virtuale o aumentata.

-Cancro dello stomaco

  • Cancro del colon
  • Cancro del surrene
  • Patologia ostruttiva delle arterie
  • Patologia dilatativa delle arterie

Modulo: PROGETTAZIONE DELLA RICERCA CLINICA
Formulazione domande di ricerca in ambito biomedico

Tipologie di studi clinici: osservazionali e sperimentali

Struttura dei protocolli clinici: obiettivi, disegno, criteri di inclusione/esclusione

Le fasi della sperimentazione clinica (I–IV)

Cenni di statistica applicata alla ricerca clinica

Normativa e Buone Pratiche cliniche in ricerca biomedica

Contributo dell’ingegneria alla ricerca clinica: dispositivi medici, raccolta e gestione dei dati, intelligenza artificiale

Modulo: PERCORSI DIAGNOSTICI E TERAPEUTICI IN MEDICINA
Il programma ha l’obiettivo di fornire agli studenti una conoscenza solida e integrata dei principali percorsi clinici che caratterizzano la pratica medica, con particolare attenzione agli aspetti diagnostici e terapeutici.

Si parte con un modulo introduttivo dedicato alla definizione di percorso clinico e all’importanza dei PDTA (Percorsi Diagnostici Terapeutici Assistenziali), con riferimento alla medicina basata sull’evidenza e all’organizzazione multidisciplinare della cura.

Segue un approfondimento metodologico sull’approccio diagnostico in medicina interna: raccolta anamnestica, esame obiettivo, esami di laboratorio, diagnostica per immagini e criteri clinici per la formulazione della diagnosi. Parallelamente, si affrontano i principi generali della terapia medica, con cenni di farmacologia clinica, monitoraggio dei trattamenti e gestione delle terapie nel paziente cronico.

Successivamente, il programma entra nel merito dei principali ambiti clinici:

Malattie cardiovascolari (infarto miocardico, ictus ischemico, arteriopatia periferica), con analisi dei percorsi dalla fase acuta al follow-up;

Malattie respiratorie (asma, BPCO, insufficienza respiratoria, polmonite), con l’integrazione di diagnostica per immagini e approccio terapeutico;

Malattie metaboliche, endocrine e renali (diabete, sindrome metabolica, insufficienza renale), per comprendere le strategie di gestione diagnostica e terapeutica;

Oncologia medica, con approfondimento sui passaggi dalla diagnosi istologica alla scelta terapeutica (chirurgia, chemio, immunoterapia) e sulla continuità assistenziale;

Malattie autoimmuni e reumatologiche (artrite reumatoide, lupus, vasculiti), per analizzare algoritmi diagnostici e terapie immunomodulanti.

Un modulo specifico è dedicato al ruolo dell’integrazione multidisciplinare e dei sistemi sanitari, con attenzione al funzionamento dei PDTA, al rapporto ospedale-territorio e al contributo della telemedicina.

La parte finale del programma prevede simulazioni cliniche integrate e la discussione di casi complessi, che richiedono l’applicazione combinata di conoscenze diagnostiche e terapeutiche. Gli studenti, organizzati in piccoli gruppi, saranno invitati a elaborare un percorso clinico completo per una patologia selezionata, presentandolo e discutendolo in aula.

Modulo: ELEMENTI DI FISIOLOGIA MEDICA

  • Periodo di svolgimento

primo semestre

dal 03/10/2025

al 30/01/2026. Calendario delle lezioni (svolte in presenza) giorno

della settimana: venerdì, fascia

oraria: 11:00–13:00. Lingua di

erogazione: italiano. Modalità

d’esame: l’esame

consiste in una prova scritta di sbarramento, costituita da domande a risposta multipla. La prova è finalizzata a verificare: la

comprensione dei principi fondamentali della fisiologia umana e la

capacità di integrare le conoscenze relative ai diversi sistemi per

interpretare le risposte fisiologiche in condizioni normali. La

valutazione della prova scritta sarà espressa in trentesimi. Il superamento

della prova è ottenuto con un punteggio minimo di 18/30 che consentirà l’accesso

alla prova orale. Valutazione

finale: il voto della prova orale e quello della prova scritta concorreranno a

determinare il voto finale dell’esame

Modulo: TECNOLOGIE INGEGNERISTICHE IN CHIRURGIA

Modulo: PROGETTAZIONE DELLA RICERCA CLINICA

  • Lezioni Frontali/Lezioni invertite (10 ore)
  • Testi di riferimento: concetti base della metodologia ricerca scientifica

Modulo: PERCORSI DIAGNOSTICI E TERAPEUTICI IN MEDICINA

  • Lezioni frontali (10 ore)
  • Testi di riferimento: Casi clinici sui principali patologie di pertinenza internistica: scompenso cardiaco, patologia ischemica cardiaca, fibrillazione atriale, diabete tipo 2, broncopneumopatia cronica ostruttiva, ictus ischemico

Modalità d'esame

ELEMENTI DI FISIOLOGIA MEDICA
quiz o orale

TECNOLOGIE INGEGNERISTICHE IN CHIRURGIA
quiz o orale

PROGETTAZIONE DELLA RICERCA CLINICA
quiz o orale

PERCORSI DIAGNOSTICI E TERAPEUTICI IN MEDICINA
quiz o orale

Testi di riferimento

ELEMENTI DI FISIOLOGIA MEDICA
Modulo: ELEMENTI DI FISIOLOGIA MEDICA
Dee Unglaub Silverthorn

FISIOLOGIA UMANA - Un approccio integrato

  • 8/ED

Anno 2020

ISBN 9788891909473

Modulo: TECNOLOGIE INGEGNERISTICHE IN CHIRURGIA
Materiale didattico lezioni

Articoli scientifici

Modulo: PROGETTAZIONE DELLA RICERCA CLINICA
Materiale fornito dal docente

Articoli scientifici

Modulo: PERCORSI DIAGNOSTICI E TERAPEUTICI IN MEDICINA
Materiale fornito dal docente

Articoli scientifici

Modulo: ELEMENTI DI FISIOLOGIA MEDICA
N/D
Modulo: TECNOLOGIE INGEGNERISTICHE IN CHIRURGIA
N/D
Modulo: PROGETTAZIONE DELLA RICERCA CLINICA
N/D
Modulo: PERCORSI DIAGNOSTICI E TERAPEUTICI IN MEDICINA
N/D

TECNOLOGIE INGEGNERISTICHE IN CHIRURGIA
Modulo: ELEMENTI DI FISIOLOGIA MEDICA
Dee Unglaub Silverthorn

FISIOLOGIA UMANA - Un approccio integrato

  • 8/ED

Anno 2020

ISBN 9788891909473

Modulo: TECNOLOGIE INGEGNERISTICHE IN CHIRURGIA
Materiale didattico lezioni

Articoli scientifici

Modulo: PROGETTAZIONE DELLA RICERCA CLINICA
Materiale fornito dal docente

Articoli scientifici

Modulo: PERCORSI DIAGNOSTICI E TERAPEUTICI IN MEDICINA
Materiale fornito dal docente

Articoli scientifici

Modulo: ELEMENTI DI FISIOLOGIA MEDICA
N/D
Modulo: TECNOLOGIE INGEGNERISTICHE IN CHIRURGIA
N/D
Modulo: PROGETTAZIONE DELLA RICERCA CLINICA
N/D
Modulo: PERCORSI DIAGNOSTICI E TERAPEUTICI IN MEDICINA
N/D

PROGETTAZIONE DELLA RICERCA CLINICA
Modulo: ELEMENTI DI FISIOLOGIA MEDICA
Dee Unglaub Silverthorn

FISIOLOGIA UMANA - Un approccio integrato

  • 8/ED

Anno 2020

ISBN 9788891909473

Modulo: TECNOLOGIE INGEGNERISTICHE IN CHIRURGIA
Materiale didattico lezioni

Articoli scientifici

Modulo: PROGETTAZIONE DELLA RICERCA CLINICA
Materiale fornito dal docente

Articoli scientifici

Modulo: PERCORSI DIAGNOSTICI E TERAPEUTICI IN MEDICINA
Materiale fornito dal docente

Articoli scientifici

Modulo: ELEMENTI DI FISIOLOGIA MEDICA
N/D
Modulo: TECNOLOGIE INGEGNERISTICHE IN CHIRURGIA
N/D
Modulo: PROGETTAZIONE DELLA RICERCA CLINICA
N/D
Modulo: PERCORSI DIAGNOSTICI E TERAPEUTICI IN MEDICINA
N/D

PERCORSI DIAGNOSTICI E TERAPEUTICI IN MEDICINA
Modulo: ELEMENTI DI FISIOLOGIA MEDICA
Dee Unglaub Silverthorn

FISIOLOGIA UMANA - Un approccio integrato

  • 8/ED

Anno 2020

ISBN 9788891909473

Modulo: TECNOLOGIE INGEGNERISTICHE IN CHIRURGIA
Materiale didattico lezioni

Articoli scientifici

Modulo: PROGETTAZIONE DELLA RICERCA CLINICA
Materiale fornito dal docente

Articoli scientifici

Modulo: PERCORSI DIAGNOSTICI E TERAPEUTICI IN MEDICINA
Materiale fornito dal docente

Articoli scientifici

Modulo: ELEMENTI DI FISIOLOGIA MEDICA
N/D
Modulo: TECNOLOGIE INGEGNERISTICHE IN CHIRURGIA
N/D
Modulo: PROGETTAZIONE DELLA RICERCA CLINICA
N/D
Modulo: PERCORSI DIAGNOSTICI E TERAPEUTICI IN MEDICINA
N/D

Codice insegnamento 10630883

FISICA DELLE RADIAZIONI APPLICATA ALLA MEDICINA 1° anno · 2° semestre · 9 CFU · PHYS-01/A · 0 file

Gli obiettivi formativi mirano: - all'acquisizione di conoscenze e competenze sui diversi meccanismi di interazione delle radiazioni ionizzanti con la materia - approfondimento sui principali rivelatori di radiazione -…

Scheda dell'insegnamento

Obiettivi formativi

Gli obiettivi formativi mirano: - all'acquisizione di conoscenze e competenze sui diversi meccanismi di interazione delle radiazioni ionizzanti con la materia - approfondimento sui principali rivelatori di radiazione - alla conoscenza degli effetti biologici delle radiazioni ionizzanti sugli organi e tessuti - studio delle tecniche che vedono l’uso di radiazioni ionizzanti impiegate in medicina a scopo diagnostico e terapeutico Il modulo di laboratorio mira al consolidamento degli elementi radioprotezionistici di base esplorando sperimentalmente i concetti legati all'attività di radioisotopi, all'interazione con la materia della radiazione, alla dipendenza della dose assorbita dal tempo di esposizione, dalla distanza e dall'interposizione di schermi di opportuni materiali. L'applicazione pratica della statistica nelle tecniche di conteggio e l'uso di strumentazione di controllo (multimetri, oscilloscopi) completa le conoscenze di fisica acquisite nel percorso triennale.

Programma

Elementi di calcolo delle probabilità e statistica applicati alle tecniche di conteggio. Caratteristiche (andamento, media, varianza, uso) delle distribuzioni di probabilità binomiale, poissoniana, esponenziale, gaussiana, del chi2 [non è richiesta la conoscenza della derivazione delle distribuzioni]. Test del chi2: studio di distribuzioni poissoniane. Descrizione della catena di misura utilizzata in laboratorio; scintillatori inorganici, in particolare CsI(Tl) e loro caratteristiche: efficienza luminosa, spettro di emissione, caratteristiche temporali. Raccolta di luce. Fotomoltiplicatore: in particolare: caratteristiche del fotocatodo, relazione guadagno-HV, schema semplificato del partitore di tensione utilizzato, tempo di transito. Risoluzione energetica. Discriminazione dei segnali e tempo di formazione. Tempo morto: sua definizione e formula correttiva. Determinazione della frequenza di conteggi in presenza di tempo morto. Interazione con lo scintillatore dei fotoni prodotti nelle catene di decadimento di Na22 Co60 Cs137.Effetti della risoluzione sullo spettro di ampiezza misurato in laboratorio. Angolo solido e andamento 1/r2. Stima dell'attività della sorgente utilizzata. Attenuazione e assorbimento della radiazione gamma in Al, Fe, Cu, Zn e ottone. Relazione con l'efficienza di rivelazione nel CsI(Tl).

  • meccanismi di interazione delle radiazioni ionizzanti con la materia
  • principali rivelatori di radiazione
  • effetti biologici delle radiazioni ionizzanti sugli organi e tessuti
  • studio delle tecniche che vedono l’uso di radiazioni ionizzanti impiegate in medicina a scopo diagnostico e terapeutico
  • Il modulo di laboratorio mira al consolidamento degli elementi radioprotezionistici di base esplorando sperimentalmente i concetti legati all'attività di radioisotopi, all'interazione con la materia della radiazione, alla dipendenza della dose assorbita dal tempo di esposizione, dalla distanza e dall'interposizione di schermi di opportuni materiali. L'applicazione pratica della statistica nelle tecniche di conteggio e l'uso di strumentazione di controllo (multimetri, oscilloscopi) completa le conoscenze di fisica acquisite nel percorso triennale.

Modalità d'esame

La valutazione delle conoscenze avverrà in un esame orale in cui lo studente dovrà illustrare il contenuto e lo svolgimento di una delle esperienze fatte in laboratorio, dimostrare di conoscere i dettagli dell'apparato sperimentale utilizzato e delle modalità di analisi dati che ha implementato e, per concludere, dovrà rispondere ad una domanda relativa al modulo di teoria in cui è stato presentato il dettaglio del decadimento della sorgente radioattiva usata in laboratorio, ed il meccanismo di misura dei prodotti di decadimento.

Testi di riferimento

I testi adottati vengono via via presentati lungo il corso e sono quelli che trattano gli argomenti da programma. L'enfasi viene posta sugli aspetti sperimentali osservati in laboratorio.

Codice insegnamento 10631631

GESTIONE DEI RIFIUTI SANITARI 1° anno · 1° semestre · 6 CFU · CEAR-02/A · 0 file

Conoscenza e comprensione. Gli studenti che abbiano superato l’esame saranno in grado di: 1. identificare i principali flussi di rifiuti liquidi e solidi prodotti da attività in ambito e di caratterizzante il…

Scheda dell'insegnamento

Obiettivi formativi

Conoscenza e comprensione. Gli studenti che abbiano superato l’esame saranno in grado di: 1. identificare i principali flussi di rifiuti liquidi e solidi prodotti da attività in ambito e di caratterizzante il potenziale carico inquinante; 2. individuare i processi di trattamento per la rimozione di specifici inquinanti dagli effluenti e selezionare le modalità più appropriate di gestione; 3. descriverne dal punto di vista teorico il funzionamento
Capacità di applicare conoscenza e comprensione Gli studenti che abbiano superato l’esame acquisiranno la capacità di: 4. prevedere i potenziali effetti degli inquinanti presenti nei rifiuti prodotti dalle attività sanitarie; 5. effettuare bilanci di materia per le unità di trattamento; 6. costruire lo schema di intervento/di processo per la il trattamento degli effluenti, 7. determinare sulla base di modelli teorici l’efficienza di abbattimento degli inquinanti da parte di specifici processi di trattamento.
Gli studenti che abbiano superato l’esame acquisiranno inoltre autonomia di giudizio con particolare riferimento alle abilità di utilizzare metodi appropriati per condurre indagini su argomenti tecnici dell’ingegneria sanitaria. Lo svolgimento di esercitazioni numeriche pratiche contribuirà inoltre allo sviluppo da parte dello studente di capacità di apprendimento autonomo relativamente all’aggiornamento “della preparazione su metodi, tecniche e strumenti legati agli sviluppi più recenti delle tematiche.

Programma

1. Parametri di inquinamento e di caratterizzazione delle acque:

Parametri fisici (Solidi, Odore, Temperatura, densità, colore, torbidità, conducibilità elettrica)

Parametri chimici [pH, Alcalinità, Richiesta di Ossigeno (BOD, COD), Azoto, Fosforo, Zolfo, Tensioattivi, Oli e grassi animali, vegetali e minerali, metalli, gas disciolti, composti organici persistenti]

Parametri biologici.

2. Principi sul trattamento delle acque reflue:

Principi sui reattori ideali e reali. Dotazione idrica pro capite; Analisi statistica delle portate, delle concentrazioni e del carico di inquinanti; Unità di trattamento per la depurazione delle acque reflue.

3. Principi sul trattamento delle acque destinate al consumo umano:

Unità di trattamento negli impianti e nei sistemi di potabilizzazione.

4. Cenni sull’approvvigionamento idrico e sul collettamento delle acque negli ospedali.

5. Caratterizzazione e gestione dei rifiuti ospedalieri:

I rifiuti ospedalieri: caratteristiche e classificazione; produzione pro capite; analisi statistica della produzione dei rifiuti; modalità di gestione dei rifiuti ospedalieri (raccolta, trasporto, trattamento/smaltimento); l’incenerimento dei rifiuti ospedalieri: analisi del processo e presidi ambientali.

  • Richiami di Ingegneria chimica e ambientale (12 ore)
  • Testi di riferimento: Sirini, Ingegneria Sanitaria Ambientale
  • Reattori chimico-fisici per la depurazione di matrici contaminate (12 ore)
  • Testi di riferimento: Sirini, Ingegneria Sanitaria Ambientale
  • Reattori biologici per la depurazione di matrici contaminate (12 ore)
  • Testi di riferimento: Sirini, Ingegneria Sanitaria Ambientale
  • gestione di rifiuti urbani e sanitari (12 ore)
  • Testi di riferimento: Sirini, Ingegneria Sanitaria Ambientale
  • principi di valutazione ESG (12 ore)
  • Testi di riferimento: Sirini, Ingegneria Sanitaria Ambientale

Modalità d'esame

Prova orale e valutazione di un progetto.

Testi di riferimento

[1] Piero Sirini, Ingegneria Sanitaria-Ambientale – Principi, teorie e metodi di rappresentazione. Mc Graw Hill, anno 2002 ISBN 88-386-0987-0

[2] Metcalf&Eddy, Ingegneria delle acque reflue, Edizione Italiana, Mc Graw Hill, anno 2006, ISBN 88-386-6188-X

[3] Sirini P., Tchobanoglous G., Noto la Diega R.C., Ingegneria dei Rifiuti Solidi, McGraw-Hill, Milano, anno 2009, 9788838661884

Codice insegnamento 10628550

INGEGNERIA DEGLI ORGANI ARTIFICIALI 1° anno · 1° semestre · 6 CFU · ICHI-01/B · 0 file

Il corso ha l'obiettivo di fornire agli studenti gli strumenti concettuali per l'analisi, la progettazione e lo sviluppo di dispositivi e apparecchiature biomediche per il supporto o il ripristino di funzioni vitali, per…

Scheda dell'insegnamento

Obiettivi formativi

Il corso ha l'obiettivo di fornire agli studenti gli strumenti concettuali per l'analisi, la progettazione e lo sviluppo di dispositivi e apparecchiature biomediche per il supporto o il ripristino di funzioni vitali, per l'accrescimento di cellule o per la produzione di sostanze terapeutiche. A tale scopo, il corso prevede una parte di studio di base dei processi chimico-fisici e biologici che intervengono nei suddetti sistemi e una parte applicativa, in cui vengono analizzate alcune apparecchiature e dispositivi esistenti. Il corso si completa con una serie di seminari monografici tenuti da professionisti che operano nel settore biomedico o biotecnologico.

Programma

1. Fenomeni di trasporto

  • Introduzione allo studio dei fenomeni di trasporto. Il trasporto di materia. Meccanismi di trasporto:
  • trasporto diffusivo e convettivo. La legge di Fick. Tempi caratteristici e resistenze al trasporto.
  • Coefficienti di scambio. La teoria del film. Definizione e significato del coefficiente di scambio di materia.
  • Trasporto di materia nei sistemi bifasici. Profili di concentrazione e condizioni all’interfaccia.

2. Analisi dimensionale:

  • Principi,
  • limiti
  • applicazioni al trasporto di materia.

3. Dispositivi a membrana

  • Trasporto attraverso membrane: permeabilità e permeoselettività.
  • Trasporto di materia per ultrafiltrazione. Reiezione e cut-off di una membrana.
  • Polarizzazione ed effetti sul trasporto di materia. Ultrafiltrazione a flusso tangenziale.
  • Moduli a fibre cave: caratteristiche realizzative e funzionali. Moduli per dialisi, ultrafiltrazione e diafiltrazione.

4. Elementi di cinetica chimica e di reattori chimici

  • Reazioni chimiche in serie e in parallelo. Velocità di reazione. Meccanismo di reazione ed espressione
  • cinetica. Stima dei parametri cinetici.
  • Reattori ideali: CSTR, BSTR, PFR.

5. Applicazioni

  • La dialisi.
  • Dispositivi a membrana per l’emodialisi.
  • Ossigenatori e dispositivi per lo scambio di gas.
  • Apparecchiature e dispositivi di supporto epatico.

Modalità d'esame

Tesine in itinere con eventualmente un esame finale con domande scritte (durata 15-30 minuti), anche a mezzo piattaforma digitale (tipo "Exam.net")

Testi di riferimento

Stryer L. Biochemistry - Zanichelli, Bologna (1996)

Ratledge C., Kristiansen B. Basic biotechnologies - Zanichelli, Bologna (2004)

Bailey J.E., Ollis D.F. Biochemical Engineering Fundamentals - Mc-Graw Hill, NY (1986)

Dispense ed altro materiale distribuiti in aula o resi disponibile agli studenti

Stryer L. Biochemistry - Zanichelli, Bologna (1996)

Ratledge C., Kristiansen B. Basic biotechnologies - Zanichelli, Bologna (2004)

Bailey J.E., Ollis D.F. Biochemical Engineering Fundamentals - Mc-Graw Hill, NY (1986)

Codice insegnamento 10627508

INTERAZIONE BIOELETTROMAGNETICA I 1° anno · 2° semestre · 6 CFU · IINF-02/A · 0 file

CONOSCENZA E COMPRENSIONE. Conoscenza degli strumenti metodologici e degli argomenti fondamentali del Bioelettromagnetismo (interazione dei campi con le strutture molecolari, in particolare con soluzioni acquose e…

Scheda dell'insegnamento

Obiettivi formativi

CONOSCENZA E COMPRENSIONE. Conoscenza degli strumenti metodologici e degli argomenti fondamentali del Bioelettromagnetismo (interazione dei campi con le strutture molecolari, in particolare con soluzioni acquose e cellule, tecniche per il calcolo del campo EM all’interno dei tessuti esposti, reazioni fisiologiche dei sistemi biologici alla stimolazione elettromagnetica, razionale e concetti basilari delle normative internazionali), aspetti che costituiscono anche le basi per successivi corsi specialistici nello stesso settore scientifico-disciplinare. CAPACITÀ APPLICATIVE. Attraverso opportune esperienze pratiche, capacità di usare software modellistici multifisici, in particolare Sim4life–lite. Abilità nell’elaborare la modellistica bioelettromagnetica in chiave interpretativa, al fine di predire i principali fenomeni legati all’impiego dei campi elettromagnetici su esseri umani, organi, tessuti, strutture cellulari. AUTONOMIA DI GIUDIZIO. Potenzialità di analisi critica dei fondamentali aspetti applicativi legati all’impiego dei campi elettromagnetici in presenza di soggetti umani. ABILITÀ DI COMUNICAZIONE. Acquisizione di un bagaglio conoscitivo adeguato alla divulgazione delle conoscenze scientifiche e tecniche nel settore del bioelettromagnetismo. CAPACITÀ DI APPRENDERE. Raggiungimento graduale ed estensione di un livello conoscitivo atto alla formazione di una figura professionale nel settore della protezione dell’essere umano dall’esposizione ai campi EM in ambienti complessi.

Programma

PROPRIETA EM dei TESSUTI

Proprietà dei tessuti

Meccanismi di polarizzazione - controioni

Meccanismi di polarizzazione - interfaccia

Meccanismi di polarizzazione - pol dipolare e modello Lorentz

Proprietà dei tessuti esempi

LAB: MATLAB Proprieta EM dei tessuti database e implementazione modello Cole and Cole

LAB: MATLAB teoria delle misture

MECCANISMI di ACCOPPIAMENTO e DOSIMETRIA ANALITICA

Meccanismi campi indotti

Dosimetria Analitica

METODI NUMERICI e DOSIMETRIA NUMERICA

Metodo FDTD

Metodo FEM

Applicazioni di dosimetria numerica

LAB: Utilizzo Software Sim4Lite: SAR in un Ellissoide prolato

LAB: Utilizzo Software Sim4Lite: SAR in un modello antropomorfo

NORMATIVE DI PROTEZIONE

Basi scientifiche delle normative

Valoridi protezione delle Normative

  • Proprieta EM dei Tessuti
  • Testi di riferimento: collezione di testi pdf scaricabili da elearning
  • Dosimetria analitica e numerica
  • Testi di riferimento: collezione di testi pdf scaricabili da elearning
  • Normative per la protezione della Salute umana
  • Testi di riferimento: collezione di testi pdf scaricabili da elearning

Modalità d'esame

DUE PARTI che contribuiscono equamente al voto finale:

1) LOGBOOK delle esperienze LAB

2) Una domanda orale tratte da tutto il programma

Nel complesso, la prova di esame ha lo scopo di valutare il livello che lo studente ha raggiunto nell'acquisire le competenze descritte negli obiettivi formativi, con particolare riferimento alla:

a) comprensione dei concetti trasmessi durante le lezioni, non solo dal punto di vista teorico ma anche in riferimento a problemi di applicazione;

b) capacità di apprendere ed organizzare i concetti;

d) accuratezza e precisione espositiva.

Testi di riferimento

Dispense del docente ed alcuni lavori di review di riferimento, tutto il materiale e' disponibile sul sito elearning della Sapienza relativo al corso.

Codice insegnamento P283644132

MATEMATICA DELLE RETI NEURONALI 1° anno · 1° semestre · 9 CFU · MATH-04/A · 0 file

Obiettivi generali: L’obiettivo del corso è fornire agli studenti gli strumenti matematici necessari alla comprensione della processazione d'informazione nelle reti neurali, sia biologiche che artificiali. A corso…

Scheda dell'insegnamento

Obiettivi formativi

Obiettivi generali: L’obiettivo del corso è fornire agli studenti gli strumenti matematici necessari alla comprensione della processazione d'informazione nelle reti neurali, sia biologiche che artificiali. A corso espletato gli studenti saranno in grado di orientarsi nella Letteratura delle moderne reti neurali e potranno utilizzare questo know-how in maniera bivalente: -sul versante biologico, questi avranno chiaro i meccanismi con cui i neuroni in alcune aree del cervello (e.g. la corteccia, l'ippocampo, etc.) si coordinano per comprendere la realtà esterna e prendere decisioni di conseguenza. Questo -a cascata- permetterà loro di integrare dal basso le ulteriori conoscenze che il Corso di Laurea offre sulle Neuroscienze. -sul versante artificiale, questi sapranno capire quale architettura neurale (e.g. rete ricorrente, rete multistrato, etc.) e quale algoritmo di apprendimento (e.g. Hebbian learning, contrastive divergence, etc.) siano maggiormente adatti per un task specifico e questo permetterà loro di integrare dal basso le ulteriori conoscenze che il Corso di Laurea offre sul Machine Learning.
Obiettivi specifici: Dal punto di vista matematico, gli strumenti acquisiranno dimistichezza nello studio dei "sistemi dinamici" e dell'"inferenza statistica ad alta dimensionalità": queste discipline saranno applicate sistematicamente a partire dallo studio del singolo neurone per poi estendersi allo studio delle reti neurali, passando in rassegna le più celebri (in particolare quelle di Hopfield ed Hinton, Nobel per la Fisica nel 2024).
Conoscenza e comprensione: Il corso ambisce fornire agli studenti una chiave di lettura universale tramite la quale questi un domani si possano orientare nella moderna "zoologia" delle reti neurali la quale, essendo in perenne forte espansione, rischia di lasciare spaesati i fruitori non esperti e di non essere abbracciata nella sua interezza senza una visione teorica di fondo generale. Si noti che in questa "zoologia" rientrano anche le reti neurali biologiche (quali e.g. reti di place & grid cells).
Applicare conoscenza e comprensione: A corso espletato gli studenti saranno in grado di impostare l'analisi matematica (e computazionale) di semplici reti neurali al fine di stimarne le capacità di processazione d'informazione: numerosi esempi -sia in aula sia come progetti da svolgere a casa- aumenteranno la dimistichezza degli studenti alle prese con questa disciplina consentendo loro di applicare con mano le conoscenze acquisite e conseguentemente guadagnare confidenza verso tale tematica.
Capacità critiche e di giudizio: A corso espletato gli studenti saranno in grado di valutare le caratteristiche di una data rete neurale e di costruirne alla bisogna in ragione delle loro future necessità lavorative.
Capacità comunicative: Oltre ai concetti in sé, a fine corso gli studenti saranno anche stati resi edotti di tutto il gergo tecnico che li caratterizza e saranno quindi in grado di comprendere la Letteratura scientifica di pertinenza. Questo permetterà loro di comunicare -anche a livello tecnico rigoroso- e disquisire sui moderni problemi delle reti neurali senza particolari restrizioni. Inoltre, le ultime due lezioni del corso saranno proprio svolte in forma di seminari tecnici scientifici -vertenti sui concetti erogati durante tutto il corso- al fine di portare per mano lo studente ad un livello di comprensione della disciplina che lambisce l'attuale ricerca scientifica.
Capacità di apprendimento: Alla fine del corso, gli studenti che vorranno, saranno in grado di proseguire in approfondimenti di tale disciplina autonomamente.

Codice insegnamento 10631399

MATERIALI E SUPERFICI PER USO BIOMEDICO 1° anno · 1° semestre · 12 CFU · IMAT-01/A · 0 file

Fornire allo studente la conoscenza critica di struttura e proprietà dei materiali metallici e delle superfici utilizzati in ambito biomedico. Descrivere il ruolo che tali materiali occupano nella progettazione di…

Scheda dell'insegnamento

Obiettivi formativi

Fornire allo studente la conoscenza critica di struttura e proprietà dei materiali metallici e delle superfici utilizzati in ambito biomedico. Descrivere il ruolo che tali materiali occupano nella progettazione di dispositivi biomedici e protesici con riferimento alle problematiche legate alla trasformazione e ai trattamenti superficiali di tali materiali. Fornire conoscenze relative all’interazione dei materiali metallici e delle superfici con i sistemi biologici. Sviluppare competenze necessarie ad integrarsi in un settore altamente interdisciplinare e in continua evoluzione.

Programma

MATERIALI METALLICI E SUPERFICI
MODULO "MATERIALI NON METALLICI"

1. Introduzione ai materiali per uso biomedico. Concetti e definizioni di biomateriale, biocompatibilità, bioattività e bioinerzia. Interazioni tra materiali e sistemi biologici. Biodegradabilità.

2. Proprietà di materiali e superfici ad uso biomedico e loro caratterizzazione: proprietà chimiche di superficie e di bulk, proprietà termiche. Caratterizzazione morfologica mediante microscopia SEM e AFM.

3. Proprietà meccaniche dei materiali. Prove meccaniche a trazione e compressione.

4. Materiali e rivestimenti polimerici per uso biomedico: classificazione e proprietà tipiche, meccanismi di polimerizzazione, stato fisico, polimeri termoplastici e termoindurenti, principali polimeri per uso biomedico, polimeri biodegradabili.

5. Materiali e rivestimenti ceramici per uso biomedico: struttura e proprietà; ceramiche bioinerti, bioattive e bioriassorbibili; preparazione di biomateriali ceramici avanzati e nanostrutturati, metodi di deposizione di rivestimenti ceramici sottili; bioceramiche, biovetri.

6. Materiali e rivestimenti a base di carbonio per uso biomedico: carbonio e sue forme allotropiche, deposizione di carbonio pirolitico, biocompatibilità e emocompatibilità del carbonio pirolitico. Nanomateriali a base di carbonio per il drug delivery.

7. Materiali compositi per uso biomedico: classificazione e proprietà, materiali compositi a matrice polimerica, fibre e nanostrutture di carbonio come fillers. Materiali compositi nella moderna medicina ortopedica e in dispositivi protesici.

8. Materiali di origine naturale per applicazioni biomediche: polisaccaridi, proteine (collagene, fibrina, elastina), glicosaminoglicani, strutture lipidiche (liposomi). Tessuti decellularizzati per l’ingegneria tissutale

9. Normativa e test di biocompatibilità sui materiali

MODULO "MATERIALI METALLICI E SUPERFICI"

1. Introduzione ai materiali metallici per uso biomedico, biocompatibilità e corrosione in ambiente fisiologico.

2. Microstruttura e proprietà dei materiali metallici. Strutture cristalline, difetti.

3. Diffusione nei solidi.

4. Diagrammi di fase (leghe metalliche)

5. Principali classi di materiali metallici usati in ambito biomedico: acciai, titanio, leghe a memoria di forma, cobalto, leghe di magnesio

6. Corrosione in ambiente fisiologico (cenni)

7. Modifiche superficiali per applicazioni biomediche

8. Trattamenti superficiali con radiazioni, trattamenti al plasma, etching

9. Rivestimenti polimerici mediante tecniche di grafting, polimerizzazioni superficiali controllate.

10. Tecniche di immobilizzazione di biomolecule, strategie di bioconiugazione (click chemistry)

11. Patterning di superfici

12. Dimostrazioni in laboratorio

  • 1. Introduzione ai materiali per uso biomedico.

Concetti e definizioni di biomateriale, biocompatibilità, bioattività e

bioinerzia. Interazioni tra materiali e sistemi biologici.

Biodegradabilità. 2. Proprietà di materiali e superfici ad uso

biomedico e loro caratterizzazione: proprietà chimiche di superficie e di bulk,

proprietà termiche. Caratterizzazione morfologica mediante microscopia SEM e

AFM. 3. Proprietà meccaniche dei materiali. Prove meccaniche a

trazione e compressione.4. Materiali e rivestimenti polimerici per uso

biomedico: classificazione e proprietà tipiche, meccanismi di polimerizzazione,

stato fisico, polimeri termoplastici e termoindurenti, principali polimeri per

uso biomedico, polimeri biodegradabili.5. Materiali e rivestimenti

ceramici per uso biomedico: struttura e proprietà; ceramiche bioinerti,

bioattive e bioriassorbibili; preparazione di biomateriali ceramici avanzati e

nanostrutturati, metodi di deposizione di rivestimenti ceramici sottili;

bioceramiche, biovetri. 6. Materiali e rivestimenti a base di

carbonio per uso biomedico: carbonio e sue forme allotropiche, deposizione di

carbonio pirolitico, biocompatibilità e emocompatibilità del carbonio

pirolitico. Nanomateriali a base di carbonio per il drug delivery. 7.

Materiali compositi per uso biomedico: classificazione e proprietà, materiali

compositi a matrice polimerica, fibre e nanostrutture di carbonio come fillers.

Materiali compositi nella moderna medicina ortopedica e in dispositivi

protesici.8. Materiali di origine naturale per applicazioni biomediche:

polisaccaridi, proteine (collagene, fibrina, elastina), glicosaminoglicani,

strutture lipidiche (liposomi). Tessuti decellularizzati per l’ingegneria

tissutale9. Normativa e test di biocompatibilità sui materiali

  • Testi di riferimento: - Dispense a cura del docente (disponibili in Google

Classroom)- Ratner B. D., Hoffman A. S., et al., “Biomaterials Science: An

Introduction to Materials in Medicine”, 3 Ed., Academic Press, 2013- Di Bello

C., Bagno A., “Biomateriali. Dalla Scienza dei Materiali alle Applicazioni

Cliniche”, 2 Ed., Patron Editore, 2016

  • 1. Introduzione ai materiali metallici per uso biomedico,

biocompatibilità e corrosione in ambiente fisiologico.2. Microstruttura e

proprietà dei materiali metallici. Strutture cristalline, difetti.3. Diffusione

nei solidi.4. Diagrammi di fase (leghe metalliche) 5. Principali classi di

materiali metallici usati in ambito biomedico: acciai, titanio, leghe a memoria

di forma, cobalto, leghe di magnesio6. Corrosione in ambiente fisiologico

(cenni)7. Modifiche superficiali per applicazioni biomediche8. Trattamenti

superficiali con radiazioni, trattamenti al plasma, etching9. Rivestimenti

polimerici mediante tecniche di grafting, polimerizzazioni superficiali

controllate.10. Tecniche di immobilizzazione di biomolecule, strategie di

bioconiugazione (click chemistry)11. Patterning di superfici 12. Dimostrazioni in laboratorio

  • Testi di riferimento: - Dispense a cura del docente (disponibili in Google Classroom)- Ratner B. D., Hoffman A. S., et al., “Biomaterials Science: An Introduction to Materials in Medicine”, 3 Ed., Academic Press, 2013- Di Bello C., Bagno A., “Biomateriali. Dalla Scienza dei Materiali alle Applicazioni Cliniche”, 2 Ed., Patron Editore, 2016

MATERIALI NON METALLICI
MODULO "MATERIALI NON METALLICI"

1. Introduzione ai materiali per uso biomedico. Concetti e definizioni di biomateriale, biocompatibilità, bioattività e bioinerzia. Interazioni tra materiali e sistemi biologici. Biodegradabilità.

2. Proprietà di materiali e superfici ad uso biomedico e loro caratterizzazione: proprietà chimiche di superficie e di bulk, proprietà termiche. Caratterizzazione morfologica mediante microscopia SEM e AFM.

3. Proprietà meccaniche dei materiali. Prove meccaniche a trazione e compressione.

4. Materiali e rivestimenti polimerici per uso biomedico: classificazione e proprietà tipiche, meccanismi di polimerizzazione, stato fisico, polimeri termoplastici e termoindurenti, principali polimeri per uso biomedico, polimeri biodegradabili.

5. Materiali e rivestimenti ceramici per uso biomedico: struttura e proprietà; ceramiche bioinerti, bioattive e bioriassorbibili; preparazione di biomateriali ceramici avanzati e nanostrutturati, metodi di deposizione di rivestimenti ceramici sottili; bioceramiche, biovetri.

6. Materiali e rivestimenti a base di carbonio per uso biomedico: carbonio e sue forme allotropiche, deposizione di carbonio pirolitico, biocompatibilità e emocompatibilità del carbonio pirolitico. Nanomateriali a base di carbonio per il drug delivery.

7. Materiali compositi per uso biomedico: classificazione e proprietà, materiali compositi a matrice polimerica, fibre e nanostrutture di carbonio come fillers. Materiali compositi nella moderna medicina ortopedica e in dispositivi protesici.

8. Materiali di origine naturale per applicazioni biomediche: polisaccaridi, proteine (collagene, fibrina, elastina), glicosaminoglicani, strutture lipidiche (liposomi). Tessuti decellularizzati per l’ingegneria tissutale

9. Normativa e test di biocompatibilità sui materiali

MODULO "MATERIALI METALLICI E SUPERFICI"

1. Introduzione ai materiali metallici per uso biomedico, biocompatibilità e corrosione in ambiente fisiologico.

2. Microstruttura e proprietà dei materiali metallici. Strutture cristalline, difetti.

3. Diffusione nei solidi.

4. Diagrammi di fase (leghe metalliche)

5. Principali classi di materiali metallici usati in ambito biomedico: acciai, titanio, leghe a memoria di forma, cobalto, leghe di magnesio

6. Corrosione in ambiente fisiologico (cenni)

7. Modifiche superficiali per applicazioni biomediche

8. Trattamenti superficiali con radiazioni, trattamenti al plasma, etching

9. Rivestimenti polimerici mediante tecniche di grafting, polimerizzazioni superficiali controllate.

10. Tecniche di immobilizzazione di biomolecule, strategie di bioconiugazione (click chemistry)

11. Patterning di superfici

12. Dimostrazioni in laboratorio

  • 1. Introduzione ai materiali per uso biomedico.

Concetti e definizioni di biomateriale, biocompatibilità, bioattività e

bioinerzia. Interazioni tra materiali e sistemi biologici.

Biodegradabilità. 2. Proprietà di materiali e superfici ad uso

biomedico e loro caratterizzazione: proprietà chimiche di superficie e di bulk,

proprietà termiche. Caratterizzazione morfologica mediante microscopia SEM e

AFM. 3. Proprietà meccaniche dei materiali. Prove meccaniche a

trazione e compressione.4. Materiali e rivestimenti polimerici per uso

biomedico: classificazione e proprietà tipiche, meccanismi di polimerizzazione,

stato fisico, polimeri termoplastici e termoindurenti, principali polimeri per

uso biomedico, polimeri biodegradabili.5. Materiali e rivestimenti

ceramici per uso biomedico: struttura e proprietà; ceramiche bioinerti,

bioattive e bioriassorbibili; preparazione di biomateriali ceramici avanzati e

nanostrutturati, metodi di deposizione di rivestimenti ceramici sottili;

bioceramiche, biovetri. 6. Materiali e rivestimenti a base di

carbonio per uso biomedico: carbonio e sue forme allotropiche, deposizione di

carbonio pirolitico, biocompatibilità e emocompatibilità del carbonio

pirolitico. Nanomateriali a base di carbonio per il drug delivery. 7.

Materiali compositi per uso biomedico: classificazione e proprietà, materiali

compositi a matrice polimerica, fibre e nanostrutture di carbonio come fillers.

Materiali compositi nella moderna medicina ortopedica e in dispositivi

protesici.8. Materiali di origine naturale per applicazioni biomediche:

polisaccaridi, proteine (collagene, fibrina, elastina), glicosaminoglicani,

strutture lipidiche (liposomi). Tessuti decellularizzati per l’ingegneria

tissutale9. Normativa e test di biocompatibilità sui materiali

  • Testi di riferimento: - Dispense a cura del docente (disponibili in Google

Classroom)- Ratner B. D., Hoffman A. S., et al., “Biomaterials Science: An

Introduction to Materials in Medicine”, 3 Ed., Academic Press, 2013- Di Bello

C., Bagno A., “Biomateriali. Dalla Scienza dei Materiali alle Applicazioni

Cliniche”, 2 Ed., Patron Editore, 2016

  • 1. Introduzione ai materiali metallici per uso biomedico,

biocompatibilità e corrosione in ambiente fisiologico.2. Microstruttura e

proprietà dei materiali metallici. Strutture cristalline, difetti.3. Diffusione

nei solidi.4. Diagrammi di fase (leghe metalliche) 5. Principali classi di

materiali metallici usati in ambito biomedico: acciai, titanio, leghe a memoria

di forma, cobalto, leghe di magnesio6. Corrosione in ambiente fisiologico

(cenni)7. Modifiche superficiali per applicazioni biomediche8. Trattamenti

superficiali con radiazioni, trattamenti al plasma, etching9. Rivestimenti

polimerici mediante tecniche di grafting, polimerizzazioni superficiali

controllate.10. Tecniche di immobilizzazione di biomolecule, strategie di

bioconiugazione (click chemistry)11. Patterning di superfici 12. Dimostrazioni in laboratorio

  • Testi di riferimento: - Dispense a cura del docente (disponibili in Google Classroom)- Ratner B. D., Hoffman A. S., et al., “Biomaterials Science: An Introduction to Materials in Medicine”, 3 Ed., Academic Press, 2013- Di Bello C., Bagno A., “Biomateriali. Dalla Scienza dei Materiali alle Applicazioni Cliniche”, 2 Ed., Patron Editore, 2016

Modalità d'esame

MATERIALI METALLICI E SUPERFICI
La valutazione verrà effettuata mediante un colloquio orale volto a valutare la capacità dello studente di saper esporre i concetti base, saper effettuare collegamenti fra gli aspetti più teorici e pratici, saper effettuare confronti e analizzare in maniera critica gli argomenti esposti durante il corso. La valutazione sarà effettuata per ciascun argomento (valutazione in trentesimi): conoscenza minima (valutazione tra 18 e 20); conoscenza media (21-23); capacità di applicare la conoscenza in maniera sufficiente (24-25); buona capacità di applicare la conoscenza (26-28); capacità di applicare la conoscenza in maniera eccellente con buone capacità di comunicazione e senso critico (29-30).

MATERIALI NON METALLICI
La valutazione verrà effettuata mediante un colloquio orale volto a valutare la capacità dello studente di saper esporre i concetti base, saper effettuare collegamenti fra gli aspetti più teorici e pratici, saper effettuare confronti e analizzare in maniera critica gli argomenti esposti durante il corso. La valutazione sarà effettuata per ciascun argomento (valutazione in trentesimi): conoscenza minima (valutazione tra 18 e 20); conoscenza media (21-23); capacità di applicare la conoscenza in maniera sufficiente (24-25); buona capacità di applicare la conoscenza (26-28); capacità di applicare la conoscenza in maniera eccellente con buone capacità di comunicazione e senso critico (29-30).

Testi di riferimento

MATERIALI METALLICI E SUPERFICI

  • Dispense a cura del docente (disponibili in Google Classroom)
  • Ratner B. D., Hoffman A. S., et al., “Biomaterials Science: An Introduction to Materials in Medicine”, 3 Ed., Academic Press, 2013
  • Di Bello C., Bagno A., “Biomateriali. Dalla Scienza dei Materiali alle Applicazioni Cliniche”, 2 Ed., Patron Editore, 2016

Modulo: MATERIALI METALLICI E SUPERFICI
N/D
Modulo: MATERIALI NON METALLICI
N/D

MATERIALI NON METALLICI

  • Dispense a cura del docente (disponibili in Google Classroom)
  • Ratner B. D., Hoffman A. S., et al., “Biomaterials Science: An Introduction to Materials in Medicine”, 3 Ed., Academic Press, 2013
  • Di Bello C., Bagno A., “Biomateriali. Dalla Scienza dei Materiali alle Applicazioni Cliniche”, 2 Ed., Patron Editore, 2016

Modulo: MATERIALI METALLICI E SUPERFICI
N/D
Modulo: MATERIALI NON METALLICI
N/D

Codice insegnamento 10630123

MATERIALI METALLICI E SUPERFICI 1° anno · 1° semestre · 6 CFU · IMAT-01/A · 0 file

Fornire allo studente la conoscenza critica di struttura e proprietà dei materiali metallici e delle superfici utilizzati in ambito biomedico. Descrivere il ruolo che tali materiali occupano nella progettazione di…

Scheda dell'insegnamento

Obiettivi formativi

Fornire allo studente la conoscenza critica di struttura e proprietà dei materiali metallici e delle superfici utilizzati in ambito biomedico. Descrivere il ruolo che tali materiali occupano nella progettazione di dispositivi biomedici e protesici con riferimento alle problematiche legate alla trasformazione e ai trattamenti superficiali di tali materiali. Fornire conoscenze relative all’interazione dei materiali metallici e delle superfici con i sistemi biologici. Sviluppare competenze necessarie ad integrarsi in un settore altamente interdisciplinare e in continua evoluzione.

Il corso ha l’obiettivo di fornire agli studenti le conoscenze fondamentali sui materiali impiegati in ambito biomedico e sulle loro interazioni con i tessuti biologici. In particolare, il corso mira a sviluppare la comprensione dei principi che governano la biocompatibilità, la bioattività, la biodegradabilità e la risposta biologica ai materiali. Un ulteriore obiettivo è fornire le basi teoriche e pratiche per l’analisi e la modifica delle superfici, con particolare attenzione al loro ruolo nel migliorare le prestazioni dei dispositivi impiantabili e nel promuovere l’integrazione con i tessuti. Al termine del modulo lo studente sarà in grado di descrivere le principali classi di biomateriali e le loro proprietà fisiche, chimiche e biologiche; di selezionare e valutare i materiali più idonei per specifiche applicazioni mediche; di comprendere il ruolo delle superfici e delle modifiche superficiali nell’interazione materiale-tessuto; di comunicare con linguaggio tecnico appropriato i concetti appresi e di approfondire in modo autonomo tematiche relative a nuovi materiali e tecnologie mediche.

Programma

MODULO "MATERIALI NON METALLICI"

1. Introduzione ai materiali per uso biomedico. Concetti e definizioni di biomateriale, biocompatibilità, bioattività e bioinerzia. Interazioni tra materiali e sistemi biologici. Biodegradabilità.

2. Proprietà di materiali e superfici ad uso biomedico e loro caratterizzazione: proprietà chimiche di superficie e di bulk, proprietà termiche. Caratterizzazione morfologica mediante microscopia SEM e AFM.

3. Proprietà meccaniche dei materiali. Prove meccaniche a trazione e compressione.

4. Materiali e rivestimenti polimerici per uso biomedico: classificazione e proprietà tipiche, meccanismi di polimerizzazione, stato fisico, polimeri termoplastici e termoindurenti, principali polimeri per uso biomedico, polimeri biodegradabili.

5. Materiali e rivestimenti ceramici per uso biomedico: struttura e proprietà; ceramiche bioinerti, bioattive e bioriassorbibili; preparazione di biomateriali ceramici avanzati e nanostrutturati, metodi di deposizione di rivestimenti ceramici sottili; bioceramiche, biovetri.

6. Materiali e rivestimenti a base di carbonio per uso biomedico: carbonio e sue forme allotropiche, deposizione di carbonio pirolitico, biocompatibilità e emocompatibilità del carbonio pirolitico. Nanomateriali a base di carbonio per il drug delivery.

7. Materiali compositi per uso biomedico: classificazione e proprietà, materiali compositi a matrice polimerica, fibre e nanostrutture di carbonio come fillers. Materiali compositi nella moderna medicina ortopedica e in dispositivi protesici.

8. Materiali di origine naturale per applicazioni biomediche: polisaccaridi, proteine (collagene, fibrina, elastina), glicosaminoglicani, strutture lipidiche (liposomi). Tessuti decellularizzati per l’ingegneria tissutale

9. Normativa e test di biocompatibilità sui materiali

MODULO "MATERIALI METALLICI E SUPERFICI"

1. Introduzione ai materiali metallici per uso biomedico, biocompatibilità e corrosione in ambiente fisiologico.

2. Microstruttura e proprietà dei materiali metallici. Strutture cristalline, difetti.

3. Diffusione nei solidi.

4. Diagrammi di fase (leghe metalliche)

5. Principali classi di materiali metallici usati in ambito biomedico: acciai, titanio, leghe a memoria di forma, cobalto, leghe di magnesio

6. Corrosione in ambiente fisiologico (cenni)

7. Modifiche superficiali per applicazioni biomediche

8. Trattamenti superficiali con radiazioni, trattamenti al plasma, etching

9. Rivestimenti polimerici mediante tecniche di grafting, polimerizzazioni superficiali controllate.

10. Tecniche di immobilizzazione di biomolecule, strategie di bioconiugazione (click chemistry)

11. Patterning di superfici

12. Dimostrazioni in laboratorio

  • 1. Introduzione ai materiali per uso biomedico.

Concetti e definizioni di biomateriale, biocompatibilità, bioattività e

bioinerzia. Interazioni tra materiali e sistemi biologici.

Biodegradabilità. 2. Proprietà di materiali e superfici ad uso

biomedico e loro caratterizzazione: proprietà chimiche di superficie e di bulk,

proprietà termiche. Caratterizzazione morfologica mediante microscopia SEM e

AFM. 3. Proprietà meccaniche dei materiali. Prove meccaniche a

trazione e compressione.4. Materiali e rivestimenti polimerici per uso

biomedico: classificazione e proprietà tipiche, meccanismi di polimerizzazione,

stato fisico, polimeri termoplastici e termoindurenti, principali polimeri per

uso biomedico, polimeri biodegradabili.5. Materiali e rivestimenti

ceramici per uso biomedico: struttura e proprietà; ceramiche bioinerti,

bioattive e bioriassorbibili; preparazione di biomateriali ceramici avanzati e

nanostrutturati, metodi di deposizione di rivestimenti ceramici sottili;

bioceramiche, biovetri. 6. Materiali e rivestimenti a base di

carbonio per uso biomedico: carbonio e sue forme allotropiche, deposizione di

carbonio pirolitico, biocompatibilità e emocompatibilità del carbonio

pirolitico. Nanomateriali a base di carbonio per il drug delivery. 7.

Materiali compositi per uso biomedico: classificazione e proprietà, materiali

compositi a matrice polimerica, fibre e nanostrutture di carbonio come fillers.

Materiali compositi nella moderna medicina ortopedica e in dispositivi

protesici.8. Materiali di origine naturale per applicazioni biomediche:

polisaccaridi, proteine (collagene, fibrina, elastina), glicosaminoglicani,

strutture lipidiche (liposomi). Tessuti decellularizzati per l’ingegneria

tissutale9. Normativa e test di biocompatibilità sui materiali

  • Testi di riferimento: - Dispense a cura del docente (disponibili in Google

Classroom)- Ratner B. D., Hoffman A. S., et al., “Biomaterials Science: An

Introduction to Materials in Medicine”, 3 Ed., Academic Press, 2013- Di Bello

C., Bagno A., “Biomateriali. Dalla Scienza dei Materiali alle Applicazioni

Cliniche”, 2 Ed., Patron Editore, 2016

  • 1. Introduzione ai materiali metallici per uso biomedico,

biocompatibilità e corrosione in ambiente fisiologico.2. Microstruttura e

proprietà dei materiali metallici. Strutture cristalline, difetti.3. Diffusione

nei solidi.4. Diagrammi di fase (leghe metalliche) 5. Principali classi di

materiali metallici usati in ambito biomedico: acciai, titanio, leghe a memoria

di forma, cobalto, leghe di magnesio6. Corrosione in ambiente fisiologico

(cenni)7. Modifiche superficiali per applicazioni biomediche8. Trattamenti

superficiali con radiazioni, trattamenti al plasma, etching9. Rivestimenti

polimerici mediante tecniche di grafting, polimerizzazioni superficiali

controllate.10. Tecniche di immobilizzazione di biomolecule, strategie di

bioconiugazione (click chemistry)11. Patterning di superfici 12. Dimostrazioni in laboratorio

  • Testi di riferimento: - Dispense a cura del docente (disponibili in Google Classroom)- Ratner B. D., Hoffman A. S., et al., “Biomaterials Science: An Introduction to Materials in Medicine”, 3 Ed., Academic Press, 2013- Di Bello C., Bagno A., “Biomateriali. Dalla Scienza dei Materiali alle Applicazioni Cliniche”, 2 Ed., Patron Editore, 2016

Modalità d'esame

La valutazione verrà effettuata mediante un colloquio orale volto a valutare la capacità dello studente di saper esporre i concetti base, saper effettuare collegamenti fra gli aspetti più teorici e pratici, saper effettuare confronti e analizzare in maniera critica gli argomenti esposti durante il corso. La valutazione sarà effettuata per ciascun argomento (valutazione in trentesimi): conoscenza minima (valutazione tra 18 e 20); conoscenza media (21-23); capacità di applicare la conoscenza in maniera sufficiente (24-25); buona capacità di applicare la conoscenza (26-28); capacità di applicare la conoscenza in maniera eccellente con buone capacità di comunicazione e senso critico (29-30).

Testi di riferimento

  • Dispense a cura del docente (disponibili in Google Classroom)
  • Ratner B. D., Hoffman A. S., et al., “Biomaterials Science: An Introduction to Materials in Medicine”, 3 Ed., Academic Press, 2013
  • Di Bello C., Bagno A., “Biomateriali. Dalla Scienza dei Materiali alle Applicazioni Cliniche”, 2 Ed., Patron Editore, 2016

Modulo: MATERIALI METALLICI E SUPERFICI
N/D
Modulo: MATERIALI NON METALLICI
N/D

Codice insegnamento AID-90041f5a-118

MATERIALI METALLICI E SUPERFICI 1° anno · 2° semestre · 6 CFU · IMAT-01/A · 0 file

Fornire allo studente la conoscenza critica di struttura e proprietà dei materiali metallici e delle superfici utilizzati in ambito biomedico. Descrivere il ruolo che tali materiali occupano nella progettazione di…

Scheda dell'insegnamento

Obiettivi formativi

Fornire allo studente la conoscenza critica di struttura e proprietà dei materiali metallici e delle superfici utilizzati in ambito biomedico. Descrivere il ruolo che tali materiali occupano nella progettazione di dispositivi biomedici e protesici con riferimento alle problematiche legate alla trasformazione e ai trattamenti superficiali di tali materiali. Fornire conoscenze relative all’interazione dei materiali metallici e delle superfici con i sistemi biologici. Sviluppare competenze necessarie ad integrarsi in un settore altamente interdisciplinare e in continua evoluzione.

Il corso ha l’obiettivo di fornire agli studenti le conoscenze fondamentali sui materiali impiegati in ambito biomedico e sulle loro interazioni con i tessuti biologici. In particolare, il corso mira a sviluppare la comprensione dei principi che governano la biocompatibilità, la bioattività, la biodegradabilità e la risposta biologica ai materiali. Un ulteriore obiettivo è fornire le basi teoriche e pratiche per l’analisi e la modifica delle superfici, con particolare attenzione al loro ruolo nel migliorare le prestazioni dei dispositivi impiantabili e nel promuovere l’integrazione con i tessuti. Al termine del modulo lo studente sarà in grado di descrivere le principali classi di biomateriali e le loro proprietà fisiche, chimiche e biologiche; di selezionare e valutare i materiali più idonei per specifiche applicazioni mediche; di comprendere il ruolo delle superfici e delle modifiche superficiali nell’interazione materiale-tessuto; di comunicare con linguaggio tecnico appropriato i concetti appresi e di approfondire in modo autonomo tematiche relative a nuovi materiali e tecnologie mediche.

Programma

MODULO "MATERIALI NON METALLICI"

1. Introduzione ai materiali per uso biomedico. Concetti e definizioni di biomateriale, biocompatibilità, bioattività e bioinerzia. Interazioni tra materiali e sistemi biologici. Biodegradabilità.

2. Proprietà di materiali e superfici ad uso biomedico e loro caratterizzazione: proprietà chimiche di superficie e di bulk, proprietà termiche. Caratterizzazione morfologica mediante microscopia SEM e AFM.

3. Proprietà meccaniche dei materiali. Prove meccaniche a trazione e compressione.

4. Materiali e rivestimenti polimerici per uso biomedico: classificazione e proprietà tipiche, meccanismi di polimerizzazione, stato fisico, polimeri termoplastici e termoindurenti, principali polimeri per uso biomedico, polimeri biodegradabili.

5. Materiali e rivestimenti ceramici per uso biomedico: struttura e proprietà; ceramiche bioinerti, bioattive e bioriassorbibili; preparazione di biomateriali ceramici avanzati e nanostrutturati, metodi di deposizione di rivestimenti ceramici sottili; bioceramiche, biovetri.

6. Materiali e rivestimenti a base di carbonio per uso biomedico: carbonio e sue forme allotropiche, deposizione di carbonio pirolitico, biocompatibilità e emocompatibilità del carbonio pirolitico. Nanomateriali a base di carbonio per il drug delivery.

7. Materiali compositi per uso biomedico: classificazione e proprietà, materiali compositi a matrice polimerica, fibre e nanostrutture di carbonio come fillers. Materiali compositi nella moderna medicina ortopedica e in dispositivi protesici.

8. Materiali di origine naturale per applicazioni biomediche: polisaccaridi, proteine (collagene, fibrina, elastina), glicosaminoglicani, strutture lipidiche (liposomi). Tessuti decellularizzati per l’ingegneria tissutale

9. Normativa e test di biocompatibilità sui materiali

MODULO "MATERIALI METALLICI E SUPERFICI"

1. Introduzione ai materiali metallici per uso biomedico, biocompatibilità e corrosione in ambiente fisiologico.

2. Microstruttura e proprietà dei materiali metallici. Strutture cristalline, difetti.

3. Diffusione nei solidi.

4. Diagrammi di fase (leghe metalliche)

5. Principali classi di materiali metallici usati in ambito biomedico: acciai, titanio, leghe a memoria di forma, cobalto, leghe di magnesio

6. Corrosione in ambiente fisiologico (cenni)

7. Modifiche superficiali per applicazioni biomediche

8. Trattamenti superficiali con radiazioni, trattamenti al plasma, etching

9. Rivestimenti polimerici mediante tecniche di grafting, polimerizzazioni superficiali controllate.

10. Tecniche di immobilizzazione di biomolecule, strategie di bioconiugazione (click chemistry)

11. Patterning di superfici

12. Dimostrazioni in laboratorio

  • 1. Introduzione ai materiali per uso biomedico.

Concetti e definizioni di biomateriale, biocompatibilità, bioattività e

bioinerzia. Interazioni tra materiali e sistemi biologici.

Biodegradabilità. 2. Proprietà di materiali e superfici ad uso

biomedico e loro caratterizzazione: proprietà chimiche di superficie e di bulk,

proprietà termiche. Caratterizzazione morfologica mediante microscopia SEM e

AFM. 3. Proprietà meccaniche dei materiali. Prove meccaniche a

trazione e compressione.4. Materiali e rivestimenti polimerici per uso

biomedico: classificazione e proprietà tipiche, meccanismi di polimerizzazione,

stato fisico, polimeri termoplastici e termoindurenti, principali polimeri per

uso biomedico, polimeri biodegradabili.5. Materiali e rivestimenti

ceramici per uso biomedico: struttura e proprietà; ceramiche bioinerti,

bioattive e bioriassorbibili; preparazione di biomateriali ceramici avanzati e

nanostrutturati, metodi di deposizione di rivestimenti ceramici sottili;

bioceramiche, biovetri. 6. Materiali e rivestimenti a base di

carbonio per uso biomedico: carbonio e sue forme allotropiche, deposizione di

carbonio pirolitico, biocompatibilità e emocompatibilità del carbonio

pirolitico. Nanomateriali a base di carbonio per il drug delivery. 7.

Materiali compositi per uso biomedico: classificazione e proprietà, materiali

compositi a matrice polimerica, fibre e nanostrutture di carbonio come fillers.

Materiali compositi nella moderna medicina ortopedica e in dispositivi

protesici.8. Materiali di origine naturale per applicazioni biomediche:

polisaccaridi, proteine (collagene, fibrina, elastina), glicosaminoglicani,

strutture lipidiche (liposomi). Tessuti decellularizzati per l’ingegneria

tissutale9. Normativa e test di biocompatibilità sui materiali

  • Testi di riferimento: - Dispense a cura del docente (disponibili in Google

Classroom)- Ratner B. D., Hoffman A. S., et al., “Biomaterials Science: An

Introduction to Materials in Medicine”, 3 Ed., Academic Press, 2013- Di Bello

C., Bagno A., “Biomateriali. Dalla Scienza dei Materiali alle Applicazioni

Cliniche”, 2 Ed., Patron Editore, 2016

  • 1. Introduzione ai materiali metallici per uso biomedico,

biocompatibilità e corrosione in ambiente fisiologico.2. Microstruttura e

proprietà dei materiali metallici. Strutture cristalline, difetti.3. Diffusione

nei solidi.4. Diagrammi di fase (leghe metalliche) 5. Principali classi di

materiali metallici usati in ambito biomedico: acciai, titanio, leghe a memoria

di forma, cobalto, leghe di magnesio6. Corrosione in ambiente fisiologico

(cenni)7. Modifiche superficiali per applicazioni biomediche8. Trattamenti

superficiali con radiazioni, trattamenti al plasma, etching9. Rivestimenti

polimerici mediante tecniche di grafting, polimerizzazioni superficiali

controllate.10. Tecniche di immobilizzazione di biomolecule, strategie di

bioconiugazione (click chemistry)11. Patterning di superfici 12. Dimostrazioni in laboratorio

  • Testi di riferimento: - Dispense a cura del docente (disponibili in Google Classroom)- Ratner B. D., Hoffman A. S., et al., “Biomaterials Science: An Introduction to Materials in Medicine”, 3 Ed., Academic Press, 2013- Di Bello C., Bagno A., “Biomateriali. Dalla Scienza dei Materiali alle Applicazioni Cliniche”, 2 Ed., Patron Editore, 2016

Modalità d'esame

La valutazione verrà effettuata mediante un colloquio orale volto a valutare la capacità dello studente di saper esporre i concetti base, saper effettuare collegamenti fra gli aspetti più teorici e pratici, saper effettuare confronti e analizzare in maniera critica gli argomenti esposti durante il corso. La valutazione sarà effettuata per ciascun argomento (valutazione in trentesimi): conoscenza minima (valutazione tra 18 e 20); conoscenza media (21-23); capacità di applicare la conoscenza in maniera sufficiente (24-25); buona capacità di applicare la conoscenza (26-28); capacità di applicare la conoscenza in maniera eccellente con buone capacità di comunicazione e senso critico (29-30).

Testi di riferimento

  • Dispense a cura del docente (disponibili in Google Classroom)
  • Ratner B. D., Hoffman A. S., et al., “Biomaterials Science: An Introduction to Materials in Medicine”, 3 Ed., Academic Press, 2013
  • Di Bello C., Bagno A., “Biomateriali. Dalla Scienza dei Materiali alle Applicazioni Cliniche”, 2 Ed., Patron Editore, 2016

Modulo: MATERIALI METALLICI E SUPERFICI
N/D
Modulo: MATERIALI NON METALLICI
N/D

Codice insegnamento AID-fd384fa9-d9b

MATERIALI METALLICI E SUPERFICI 1° anno · 1° semestre · 6 CFU · IMAT-01/A · 0 file

Fornire allo studente la conoscenza critica di struttura e proprietà dei materiali metallici e delle superfici utilizzati in ambito biomedico. Descrivere il ruolo che tali materiali occupano nella progettazione di…

Scheda dell'insegnamento

Obiettivi formativi

Fornire allo studente la conoscenza critica di struttura e proprietà dei materiali metallici e delle superfici utilizzati in ambito biomedico. Descrivere il ruolo che tali materiali occupano nella progettazione di dispositivi biomedici e protesici con riferimento alle problematiche legate alla trasformazione e ai trattamenti superficiali di tali materiali. Fornire conoscenze relative all’interazione dei materiali metallici e delle superfici con i sistemi biologici. Sviluppare competenze necessarie ad integrarsi in un settore altamente interdisciplinare e in continua evoluzione.

Il corso ha l’obiettivo di fornire agli studenti le conoscenze fondamentali sui materiali impiegati in ambito biomedico e sulle loro interazioni con i tessuti biologici. In particolare, il corso mira a sviluppare la comprensione dei principi che governano la biocompatibilità, la bioattività, la biodegradabilità e la risposta biologica ai materiali. Un ulteriore obiettivo è fornire le basi teoriche e pratiche per l’analisi e la modifica delle superfici, con particolare attenzione al loro ruolo nel migliorare le prestazioni dei dispositivi impiantabili e nel promuovere l’integrazione con i tessuti. Al termine del modulo lo studente sarà in grado di descrivere le principali classi di biomateriali e le loro proprietà fisiche, chimiche e biologiche; di selezionare e valutare i materiali più idonei per specifiche applicazioni mediche; di comprendere il ruolo delle superfici e delle modifiche superficiali nell’interazione materiale-tessuto; di comunicare con linguaggio tecnico appropriato i concetti appresi e di approfondire in modo autonomo tematiche relative a nuovi materiali e tecnologie mediche.

Programma

MODULO "MATERIALI NON METALLICI"

1. Introduzione ai materiali per uso biomedico. Concetti e definizioni di biomateriale, biocompatibilità, bioattività e bioinerzia. Interazioni tra materiali e sistemi biologici. Biodegradabilità.

2. Proprietà di materiali e superfici ad uso biomedico e loro caratterizzazione: proprietà chimiche di superficie e di bulk, proprietà termiche. Caratterizzazione morfologica mediante microscopia SEM e AFM.

3. Proprietà meccaniche dei materiali. Prove meccaniche a trazione e compressione.

4. Materiali e rivestimenti polimerici per uso biomedico: classificazione e proprietà tipiche, meccanismi di polimerizzazione, stato fisico, polimeri termoplastici e termoindurenti, principali polimeri per uso biomedico, polimeri biodegradabili.

5. Materiali e rivestimenti ceramici per uso biomedico: struttura e proprietà; ceramiche bioinerti, bioattive e bioriassorbibili; preparazione di biomateriali ceramici avanzati e nanostrutturati, metodi di deposizione di rivestimenti ceramici sottili; bioceramiche, biovetri.

6. Materiali e rivestimenti a base di carbonio per uso biomedico: carbonio e sue forme allotropiche, deposizione di carbonio pirolitico, biocompatibilità e emocompatibilità del carbonio pirolitico. Nanomateriali a base di carbonio per il drug delivery.

7. Materiali compositi per uso biomedico: classificazione e proprietà, materiali compositi a matrice polimerica, fibre e nanostrutture di carbonio come fillers. Materiali compositi nella moderna medicina ortopedica e in dispositivi protesici.

8. Materiali di origine naturale per applicazioni biomediche: polisaccaridi, proteine (collagene, fibrina, elastina), glicosaminoglicani, strutture lipidiche (liposomi). Tessuti decellularizzati per l’ingegneria tissutale

9. Normativa e test di biocompatibilità sui materiali

MODULO "MATERIALI METALLICI E SUPERFICI"

1. Introduzione ai materiali metallici per uso biomedico, biocompatibilità e corrosione in ambiente fisiologico.

2. Microstruttura e proprietà dei materiali metallici. Strutture cristalline, difetti.

3. Diffusione nei solidi.

4. Diagrammi di fase (leghe metalliche)

5. Principali classi di materiali metallici usati in ambito biomedico: acciai, titanio, leghe a memoria di forma, cobalto, leghe di magnesio

6. Corrosione in ambiente fisiologico (cenni)

7. Modifiche superficiali per applicazioni biomediche

8. Trattamenti superficiali con radiazioni, trattamenti al plasma, etching

9. Rivestimenti polimerici mediante tecniche di grafting, polimerizzazioni superficiali controllate.

10. Tecniche di immobilizzazione di biomolecule, strategie di bioconiugazione (click chemistry)

11. Patterning di superfici

12. Dimostrazioni in laboratorio

  • 1. Introduzione ai materiali per uso biomedico.

Concetti e definizioni di biomateriale, biocompatibilità, bioattività e

bioinerzia. Interazioni tra materiali e sistemi biologici.

Biodegradabilità. 2. Proprietà di materiali e superfici ad uso

biomedico e loro caratterizzazione: proprietà chimiche di superficie e di bulk,

proprietà termiche. Caratterizzazione morfologica mediante microscopia SEM e

AFM. 3. Proprietà meccaniche dei materiali. Prove meccaniche a

trazione e compressione.4. Materiali e rivestimenti polimerici per uso

biomedico: classificazione e proprietà tipiche, meccanismi di polimerizzazione,

stato fisico, polimeri termoplastici e termoindurenti, principali polimeri per

uso biomedico, polimeri biodegradabili.5. Materiali e rivestimenti

ceramici per uso biomedico: struttura e proprietà; ceramiche bioinerti,

bioattive e bioriassorbibili; preparazione di biomateriali ceramici avanzati e

nanostrutturati, metodi di deposizione di rivestimenti ceramici sottili;

bioceramiche, biovetri. 6. Materiali e rivestimenti a base di

carbonio per uso biomedico: carbonio e sue forme allotropiche, deposizione di

carbonio pirolitico, biocompatibilità e emocompatibilità del carbonio

pirolitico. Nanomateriali a base di carbonio per il drug delivery. 7.

Materiali compositi per uso biomedico: classificazione e proprietà, materiali

compositi a matrice polimerica, fibre e nanostrutture di carbonio come fillers.

Materiali compositi nella moderna medicina ortopedica e in dispositivi

protesici.8. Materiali di origine naturale per applicazioni biomediche:

polisaccaridi, proteine (collagene, fibrina, elastina), glicosaminoglicani,

strutture lipidiche (liposomi). Tessuti decellularizzati per l’ingegneria

tissutale9. Normativa e test di biocompatibilità sui materiali

  • Testi di riferimento: - Dispense a cura del docente (disponibili in Google

Classroom)- Ratner B. D., Hoffman A. S., et al., “Biomaterials Science: An

Introduction to Materials in Medicine”, 3 Ed., Academic Press, 2013- Di Bello

C., Bagno A., “Biomateriali. Dalla Scienza dei Materiali alle Applicazioni

Cliniche”, 2 Ed., Patron Editore, 2016

  • 1. Introduzione ai materiali metallici per uso biomedico,

biocompatibilità e corrosione in ambiente fisiologico.2. Microstruttura e

proprietà dei materiali metallici. Strutture cristalline, difetti.3. Diffusione

nei solidi.4. Diagrammi di fase (leghe metalliche) 5. Principali classi di

materiali metallici usati in ambito biomedico: acciai, titanio, leghe a memoria

di forma, cobalto, leghe di magnesio6. Corrosione in ambiente fisiologico

(cenni)7. Modifiche superficiali per applicazioni biomediche8. Trattamenti

superficiali con radiazioni, trattamenti al plasma, etching9. Rivestimenti

polimerici mediante tecniche di grafting, polimerizzazioni superficiali

controllate.10. Tecniche di immobilizzazione di biomolecule, strategie di

bioconiugazione (click chemistry)11. Patterning di superfici 12. Dimostrazioni in laboratorio

  • Testi di riferimento: - Dispense a cura del docente (disponibili in Google Classroom)- Ratner B. D., Hoffman A. S., et al., “Biomaterials Science: An Introduction to Materials in Medicine”, 3 Ed., Academic Press, 2013- Di Bello C., Bagno A., “Biomateriali. Dalla Scienza dei Materiali alle Applicazioni Cliniche”, 2 Ed., Patron Editore, 2016

Modalità d'esame

La valutazione verrà effettuata mediante un colloquio orale volto a valutare la capacità dello studente di saper esporre i concetti base, saper effettuare collegamenti fra gli aspetti più teorici e pratici, saper effettuare confronti e analizzare in maniera critica gli argomenti esposti durante il corso. La valutazione sarà effettuata per ciascun argomento (valutazione in trentesimi): conoscenza minima (valutazione tra 18 e 20); conoscenza media (21-23); capacità di applicare la conoscenza in maniera sufficiente (24-25); buona capacità di applicare la conoscenza (26-28); capacità di applicare la conoscenza in maniera eccellente con buone capacità di comunicazione e senso critico (29-30).

Testi di riferimento

  • Dispense a cura del docente (disponibili in Google Classroom)
  • Ratner B. D., Hoffman A. S., et al., “Biomaterials Science: An Introduction to Materials in Medicine”, 3 Ed., Academic Press, 2013
  • Di Bello C., Bagno A., “Biomateriali. Dalla Scienza dei Materiali alle Applicazioni Cliniche”, 2 Ed., Patron Editore, 2016

Modulo: MATERIALI METALLICI E SUPERFICI
N/D
Modulo: MATERIALI NON METALLICI
N/D

Codice insegnamento AID-4bfc397b-cd7

MATERIALI METALLICI E SUPERFICI 1° anno · 2° semestre · 6 CFU · IMAT-01/A · 0 file

Fornire allo studente la conoscenza critica di struttura e proprietà dei materiali metallici e delle superfici utilizzati in ambito biomedico. Descrivere il ruolo che tali materiali occupano nella progettazione di…

Scheda dell'insegnamento

Obiettivi formativi

Fornire allo studente la conoscenza critica di struttura e proprietà dei materiali metallici e delle superfici utilizzati in ambito biomedico. Descrivere il ruolo che tali materiali occupano nella progettazione di dispositivi biomedici e protesici con riferimento alle problematiche legate alla trasformazione e ai trattamenti superficiali di tali materiali. Fornire conoscenze relative all’interazione dei materiali metallici e delle superfici con i sistemi biologici. Sviluppare competenze necessarie ad integrarsi in un settore altamente interdisciplinare e in continua evoluzione.

Il corso ha l’obiettivo di fornire agli studenti le conoscenze fondamentali sui materiali impiegati in ambito biomedico e sulle loro interazioni con i tessuti biologici. In particolare, il corso mira a sviluppare la comprensione dei principi che governano la biocompatibilità, la bioattività, la biodegradabilità e la risposta biologica ai materiali. Un ulteriore obiettivo è fornire le basi teoriche e pratiche per l’analisi e la modifica delle superfici, con particolare attenzione al loro ruolo nel migliorare le prestazioni dei dispositivi impiantabili e nel promuovere l’integrazione con i tessuti. Al termine del modulo lo studente sarà in grado di descrivere le principali classi di biomateriali e le loro proprietà fisiche, chimiche e biologiche; di selezionare e valutare i materiali più idonei per specifiche applicazioni mediche; di comprendere il ruolo delle superfici e delle modifiche superficiali nell’interazione materiale-tessuto; di comunicare con linguaggio tecnico appropriato i concetti appresi e di approfondire in modo autonomo tematiche relative a nuovi materiali e tecnologie mediche.

Programma

MODULO "MATERIALI NON METALLICI"

1. Introduzione ai materiali per uso biomedico. Concetti e definizioni di biomateriale, biocompatibilità, bioattività e bioinerzia. Interazioni tra materiali e sistemi biologici. Biodegradabilità.

2. Proprietà di materiali e superfici ad uso biomedico e loro caratterizzazione: proprietà chimiche di superficie e di bulk, proprietà termiche. Caratterizzazione morfologica mediante microscopia SEM e AFM.

3. Proprietà meccaniche dei materiali. Prove meccaniche a trazione e compressione.

4. Materiali e rivestimenti polimerici per uso biomedico: classificazione e proprietà tipiche, meccanismi di polimerizzazione, stato fisico, polimeri termoplastici e termoindurenti, principali polimeri per uso biomedico, polimeri biodegradabili.

5. Materiali e rivestimenti ceramici per uso biomedico: struttura e proprietà; ceramiche bioinerti, bioattive e bioriassorbibili; preparazione di biomateriali ceramici avanzati e nanostrutturati, metodi di deposizione di rivestimenti ceramici sottili; bioceramiche, biovetri.

6. Materiali e rivestimenti a base di carbonio per uso biomedico: carbonio e sue forme allotropiche, deposizione di carbonio pirolitico, biocompatibilità e emocompatibilità del carbonio pirolitico. Nanomateriali a base di carbonio per il drug delivery.

7. Materiali compositi per uso biomedico: classificazione e proprietà, materiali compositi a matrice polimerica, fibre e nanostrutture di carbonio come fillers. Materiali compositi nella moderna medicina ortopedica e in dispositivi protesici.

8. Materiali di origine naturale per applicazioni biomediche: polisaccaridi, proteine (collagene, fibrina, elastina), glicosaminoglicani, strutture lipidiche (liposomi). Tessuti decellularizzati per l’ingegneria tissutale

9. Normativa e test di biocompatibilità sui materiali

MODULO "MATERIALI METALLICI E SUPERFICI"

1. Introduzione ai materiali metallici per uso biomedico, biocompatibilità e corrosione in ambiente fisiologico.

2. Microstruttura e proprietà dei materiali metallici. Strutture cristalline, difetti.

3. Diffusione nei solidi.

4. Diagrammi di fase (leghe metalliche)

5. Principali classi di materiali metallici usati in ambito biomedico: acciai, titanio, leghe a memoria di forma, cobalto, leghe di magnesio

6. Corrosione in ambiente fisiologico (cenni)

7. Modifiche superficiali per applicazioni biomediche

8. Trattamenti superficiali con radiazioni, trattamenti al plasma, etching

9. Rivestimenti polimerici mediante tecniche di grafting, polimerizzazioni superficiali controllate.

10. Tecniche di immobilizzazione di biomolecule, strategie di bioconiugazione (click chemistry)

11. Patterning di superfici

12. Dimostrazioni in laboratorio

  • 1. Introduzione ai materiali per uso biomedico.

Concetti e definizioni di biomateriale, biocompatibilità, bioattività e

bioinerzia. Interazioni tra materiali e sistemi biologici.

Biodegradabilità. 2. Proprietà di materiali e superfici ad uso

biomedico e loro caratterizzazione: proprietà chimiche di superficie e di bulk,

proprietà termiche. Caratterizzazione morfologica mediante microscopia SEM e

AFM. 3. Proprietà meccaniche dei materiali. Prove meccaniche a

trazione e compressione.4. Materiali e rivestimenti polimerici per uso

biomedico: classificazione e proprietà tipiche, meccanismi di polimerizzazione,

stato fisico, polimeri termoplastici e termoindurenti, principali polimeri per

uso biomedico, polimeri biodegradabili.5. Materiali e rivestimenti

ceramici per uso biomedico: struttura e proprietà; ceramiche bioinerti,

bioattive e bioriassorbibili; preparazione di biomateriali ceramici avanzati e

nanostrutturati, metodi di deposizione di rivestimenti ceramici sottili;

bioceramiche, biovetri. 6. Materiali e rivestimenti a base di

carbonio per uso biomedico: carbonio e sue forme allotropiche, deposizione di

carbonio pirolitico, biocompatibilità e emocompatibilità del carbonio

pirolitico. Nanomateriali a base di carbonio per il drug delivery. 7.

Materiali compositi per uso biomedico: classificazione e proprietà, materiali

compositi a matrice polimerica, fibre e nanostrutture di carbonio come fillers.

Materiali compositi nella moderna medicina ortopedica e in dispositivi

protesici.8. Materiali di origine naturale per applicazioni biomediche:

polisaccaridi, proteine (collagene, fibrina, elastina), glicosaminoglicani,

strutture lipidiche (liposomi). Tessuti decellularizzati per l’ingegneria

tissutale9. Normativa e test di biocompatibilità sui materiali

  • Testi di riferimento: - Dispense a cura del docente (disponibili in Google

Classroom)- Ratner B. D., Hoffman A. S., et al., “Biomaterials Science: An

Introduction to Materials in Medicine”, 3 Ed., Academic Press, 2013- Di Bello

C., Bagno A., “Biomateriali. Dalla Scienza dei Materiali alle Applicazioni

Cliniche”, 2 Ed., Patron Editore, 2016

  • 1. Introduzione ai materiali metallici per uso biomedico,

biocompatibilità e corrosione in ambiente fisiologico.2. Microstruttura e

proprietà dei materiali metallici. Strutture cristalline, difetti.3. Diffusione

nei solidi.4. Diagrammi di fase (leghe metalliche) 5. Principali classi di

materiali metallici usati in ambito biomedico: acciai, titanio, leghe a memoria

di forma, cobalto, leghe di magnesio6. Corrosione in ambiente fisiologico

(cenni)7. Modifiche superficiali per applicazioni biomediche8. Trattamenti

superficiali con radiazioni, trattamenti al plasma, etching9. Rivestimenti

polimerici mediante tecniche di grafting, polimerizzazioni superficiali

controllate.10. Tecniche di immobilizzazione di biomolecule, strategie di

bioconiugazione (click chemistry)11. Patterning di superfici 12. Dimostrazioni in laboratorio

  • Testi di riferimento: - Dispense a cura del docente (disponibili in Google Classroom)- Ratner B. D., Hoffman A. S., et al., “Biomaterials Science: An Introduction to Materials in Medicine”, 3 Ed., Academic Press, 2013- Di Bello C., Bagno A., “Biomateriali. Dalla Scienza dei Materiali alle Applicazioni Cliniche”, 2 Ed., Patron Editore, 2016

Modalità d'esame

La valutazione verrà effettuata mediante un colloquio orale volto a valutare la capacità dello studente di saper esporre i concetti base, saper effettuare collegamenti fra gli aspetti più teorici e pratici, saper effettuare confronti e analizzare in maniera critica gli argomenti esposti durante il corso. La valutazione sarà effettuata per ciascun argomento (valutazione in trentesimi): conoscenza minima (valutazione tra 18 e 20); conoscenza media (21-23); capacità di applicare la conoscenza in maniera sufficiente (24-25); buona capacità di applicare la conoscenza (26-28); capacità di applicare la conoscenza in maniera eccellente con buone capacità di comunicazione e senso critico (29-30).

Testi di riferimento

  • Dispense a cura del docente (disponibili in Google Classroom)
  • Ratner B. D., Hoffman A. S., et al., “Biomaterials Science: An Introduction to Materials in Medicine”, 3 Ed., Academic Press, 2013
  • Di Bello C., Bagno A., “Biomateriali. Dalla Scienza dei Materiali alle Applicazioni Cliniche”, 2 Ed., Patron Editore, 2016

Modulo: MATERIALI METALLICI E SUPERFICI
N/D
Modulo: MATERIALI NON METALLICI
N/D

Codice insegnamento AID-342eb826-b10

MATERIALI METALLICI E SUPERFICI 1° anno · 2° semestre · 6 CFU · IMAT-01/A · 0 file
MATERIALI NON METALLICI 1° anno · 1° semestre · 6 CFU · IMAT-01/A · 0 file

Fornire allo studente la conoscenza critica di struttura e proprietà dei materiali metallici e delle superfici utilizzati in ambito biomedico. Descrivere il ruolo che tali materiali occupano nella progettazione di…

Scheda dell'insegnamento

Obiettivi formativi

Fornire allo studente la conoscenza critica di struttura e proprietà dei materiali metallici e delle superfici utilizzati in ambito biomedico. Descrivere il ruolo che tali materiali occupano nella progettazione di dispositivi biomedici e protesici con riferimento alle problematiche legate alla trasformazione e ai trattamenti superficiali di tali materiali. Fornire conoscenze relative all’interazione dei materiali metallici e delle superfici con i sistemi biologici. Sviluppare competenze necessarie ad integrarsi in un settore altamente interdisciplinare e in continua evoluzione.

Il corso ha l’obiettivo di fornire agli studenti le conoscenze fondamentali sui materiali impiegati in ambito biomedico e sulle loro interazioni con i tessuti biologici. In particolare, il corso mira a sviluppare la comprensione dei principi che governano la biocompatibilità, la bioattività, la biodegradabilità e la risposta biologica ai materiali. Un ulteriore obiettivo è fornire le basi teoriche e pratiche per l’analisi e la modifica delle superfici, con particolare attenzione al loro ruolo nel migliorare le prestazioni dei dispositivi impiantabili e nel promuovere l’integrazione con i tessuti. Al termine del modulo lo studente sarà in grado di descrivere le principali classi di biomateriali e le loro proprietà fisiche, chimiche e biologiche; di selezionare e valutare i materiali più idonei per specifiche applicazioni mediche; di comprendere il ruolo delle superfici e delle modifiche superficiali nell’interazione materiale-tessuto; di comunicare con linguaggio tecnico appropriato i concetti appresi e di approfondire in modo autonomo tematiche relative a nuovi materiali e tecnologie mediche.

Programma

MODULO "MATERIALI NON METALLICI"

1. Introduzione ai materiali per uso biomedico. Concetti e definizioni di biomateriale, biocompatibilità, bioattività e bioinerzia. Interazioni tra materiali e sistemi biologici. Biodegradabilità.

2. Proprietà di materiali e superfici ad uso biomedico e loro caratterizzazione: proprietà chimiche di superficie e di bulk, proprietà termiche. Caratterizzazione morfologica mediante microscopia SEM e AFM.

3. Proprietà meccaniche dei materiali. Prove meccaniche a trazione e compressione.

4. Materiali e rivestimenti polimerici per uso biomedico: classificazione e proprietà tipiche, meccanismi di polimerizzazione, stato fisico, polimeri termoplastici e termoindurenti, principali polimeri per uso biomedico, polimeri biodegradabili.

5. Materiali e rivestimenti ceramici per uso biomedico: struttura e proprietà; ceramiche bioinerti, bioattive e bioriassorbibili; preparazione di biomateriali ceramici avanzati e nanostrutturati, metodi di deposizione di rivestimenti ceramici sottili; bioceramiche, biovetri.

6. Materiali e rivestimenti a base di carbonio per uso biomedico: carbonio e sue forme allotropiche, deposizione di carbonio pirolitico, biocompatibilità e emocompatibilità del carbonio pirolitico. Nanomateriali a base di carbonio per il drug delivery.

7. Materiali compositi per uso biomedico: classificazione e proprietà, materiali compositi a matrice polimerica, fibre e nanostrutture di carbonio come fillers. Materiali compositi nella moderna medicina ortopedica e in dispositivi protesici.

8. Materiali di origine naturale per applicazioni biomediche: polisaccaridi, proteine (collagene, fibrina, elastina), glicosaminoglicani, strutture lipidiche (liposomi). Tessuti decellularizzati per l’ingegneria tissutale

9. Normativa e test di biocompatibilità sui materiali

MODULO "MATERIALI METALLICI E SUPERFICI"

1. Introduzione ai materiali metallici per uso biomedico, biocompatibilità e corrosione in ambiente fisiologico.

2. Microstruttura e proprietà dei materiali metallici. Strutture cristalline, difetti.

3. Diffusione nei solidi.

4. Diagrammi di fase (leghe metalliche)

5. Principali classi di materiali metallici usati in ambito biomedico: acciai, titanio, leghe a memoria di forma, cobalto, leghe di magnesio

6. Corrosione in ambiente fisiologico (cenni)

7. Modifiche superficiali per applicazioni biomediche

8. Trattamenti superficiali con radiazioni, trattamenti al plasma, etching

9. Rivestimenti polimerici mediante tecniche di grafting, polimerizzazioni superficiali controllate.

10. Tecniche di immobilizzazione di biomolecule, strategie di bioconiugazione (click chemistry)

11. Patterning di superfici

12. Dimostrazioni in laboratorio

  • 1. Introduzione ai materiali per uso biomedico.

Concetti e definizioni di biomateriale, biocompatibilità, bioattività e

bioinerzia. Interazioni tra materiali e sistemi biologici.

Biodegradabilità. 2. Proprietà di materiali e superfici ad uso

biomedico e loro caratterizzazione: proprietà chimiche di superficie e di bulk,

proprietà termiche. Caratterizzazione morfologica mediante microscopia SEM e

AFM. 3. Proprietà meccaniche dei materiali. Prove meccaniche a

trazione e compressione.4. Materiali e rivestimenti polimerici per uso

biomedico: classificazione e proprietà tipiche, meccanismi di polimerizzazione,

stato fisico, polimeri termoplastici e termoindurenti, principali polimeri per

uso biomedico, polimeri biodegradabili.5. Materiali e rivestimenti

ceramici per uso biomedico: struttura e proprietà; ceramiche bioinerti,

bioattive e bioriassorbibili; preparazione di biomateriali ceramici avanzati e

nanostrutturati, metodi di deposizione di rivestimenti ceramici sottili;

bioceramiche, biovetri. 6. Materiali e rivestimenti a base di

carbonio per uso biomedico: carbonio e sue forme allotropiche, deposizione di

carbonio pirolitico, biocompatibilità e emocompatibilità del carbonio

pirolitico. Nanomateriali a base di carbonio per il drug delivery. 7.

Materiali compositi per uso biomedico: classificazione e proprietà, materiali

compositi a matrice polimerica, fibre e nanostrutture di carbonio come fillers.

Materiali compositi nella moderna medicina ortopedica e in dispositivi

protesici.8. Materiali di origine naturale per applicazioni biomediche:

polisaccaridi, proteine (collagene, fibrina, elastina), glicosaminoglicani,

strutture lipidiche (liposomi). Tessuti decellularizzati per l’ingegneria

tissutale9. Normativa e test di biocompatibilità sui materiali

  • Testi di riferimento: - Dispense a cura del docente (disponibili in Google

Classroom)- Ratner B. D., Hoffman A. S., et al., “Biomaterials Science: An

Introduction to Materials in Medicine”, 3 Ed., Academic Press, 2013- Di Bello

C., Bagno A., “Biomateriali. Dalla Scienza dei Materiali alle Applicazioni

Cliniche”, 2 Ed., Patron Editore, 2016

  • 1. Introduzione ai materiali metallici per uso biomedico,

biocompatibilità e corrosione in ambiente fisiologico.2. Microstruttura e

proprietà dei materiali metallici. Strutture cristalline, difetti.3. Diffusione

nei solidi.4. Diagrammi di fase (leghe metalliche) 5. Principali classi di

materiali metallici usati in ambito biomedico: acciai, titanio, leghe a memoria

di forma, cobalto, leghe di magnesio6. Corrosione in ambiente fisiologico

(cenni)7. Modifiche superficiali per applicazioni biomediche8. Trattamenti

superficiali con radiazioni, trattamenti al plasma, etching9. Rivestimenti

polimerici mediante tecniche di grafting, polimerizzazioni superficiali

controllate.10. Tecniche di immobilizzazione di biomolecule, strategie di

bioconiugazione (click chemistry)11. Patterning di superfici 12. Dimostrazioni in laboratorio

  • Testi di riferimento: - Dispense a cura del docente (disponibili in Google Classroom)- Ratner B. D., Hoffman A. S., et al., “Biomaterials Science: An Introduction to Materials in Medicine”, 3 Ed., Academic Press, 2013- Di Bello C., Bagno A., “Biomateriali. Dalla Scienza dei Materiali alle Applicazioni Cliniche”, 2 Ed., Patron Editore, 2016

Modalità d'esame

La valutazione verrà effettuata mediante un colloquio orale volto a valutare la capacità dello studente di saper esporre i concetti base, saper effettuare collegamenti fra gli aspetti più teorici e pratici, saper effettuare confronti e analizzare in maniera critica gli argomenti esposti durante il corso. La valutazione sarà effettuata per ciascun argomento (valutazione in trentesimi): conoscenza minima (valutazione tra 18 e 20); conoscenza media (21-23); capacità di applicare la conoscenza in maniera sufficiente (24-25); buona capacità di applicare la conoscenza (26-28); capacità di applicare la conoscenza in maniera eccellente con buone capacità di comunicazione e senso critico (29-30).

Testi di riferimento

  • Dispense a cura del docente (disponibili in Google Classroom)
  • Ratner B. D., Hoffman A. S., et al., “Biomaterials Science: An Introduction to Materials in Medicine”, 3 Ed., Academic Press, 2013
  • Di Bello C., Bagno A., “Biomateriali. Dalla Scienza dei Materiali alle Applicazioni Cliniche”, 2 Ed., Patron Editore, 2016

Modulo: MATERIALI METALLICI E SUPERFICI
N/D
Modulo: MATERIALI NON METALLICI
N/D

Codice insegnamento AID-bc754e87-796

MATERIALI NON METALLICI 1° anno · 2° semestre · 6 CFU · IMAT-01/A · 0 file

Fornire allo studente la conoscenza critica di struttura e proprietà dei materiali metallici e delle superfici utilizzati in ambito biomedico. Descrivere il ruolo che tali materiali occupano nella progettazione di…

Scheda dell'insegnamento

Obiettivi formativi

Fornire allo studente la conoscenza critica di struttura e proprietà dei materiali metallici e delle superfici utilizzati in ambito biomedico. Descrivere il ruolo che tali materiali occupano nella progettazione di dispositivi biomedici e protesici con riferimento alle problematiche legate alla trasformazione e ai trattamenti superficiali di tali materiali. Fornire conoscenze relative all’interazione dei materiali metallici e delle superfici con i sistemi biologici. Sviluppare competenze necessarie ad integrarsi in un settore altamente interdisciplinare e in continua evoluzione.

Il corso ha l’obiettivo di fornire agli studenti le conoscenze fondamentali sui materiali impiegati in ambito biomedico e sulle loro interazioni con i tessuti biologici. In particolare, il corso mira a sviluppare la comprensione dei principi che governano la biocompatibilità, la bioattività, la biodegradabilità e la risposta biologica ai materiali. Un ulteriore obiettivo è fornire le basi teoriche e pratiche per l’analisi e la modifica delle superfici, con particolare attenzione al loro ruolo nel migliorare le prestazioni dei dispositivi impiantabili e nel promuovere l’integrazione con i tessuti. Al termine del modulo lo studente sarà in grado di descrivere le principali classi di biomateriali e le loro proprietà fisiche, chimiche e biologiche; di selezionare e valutare i materiali più idonei per specifiche applicazioni mediche; di comprendere il ruolo delle superfici e delle modifiche superficiali nell’interazione materiale-tessuto; di comunicare con linguaggio tecnico appropriato i concetti appresi e di approfondire in modo autonomo tematiche relative a nuovi materiali e tecnologie mediche.

Programma

MODULO "MATERIALI NON METALLICI"

1. Introduzione ai materiali per uso biomedico. Concetti e definizioni di biomateriale, biocompatibilità, bioattività e bioinerzia. Interazioni tra materiali e sistemi biologici. Biodegradabilità.

2. Proprietà di materiali e superfici ad uso biomedico e loro caratterizzazione: proprietà chimiche di superficie e di bulk, proprietà termiche. Caratterizzazione morfologica mediante microscopia SEM e AFM.

3. Proprietà meccaniche dei materiali. Prove meccaniche a trazione e compressione.

4. Materiali e rivestimenti polimerici per uso biomedico: classificazione e proprietà tipiche, meccanismi di polimerizzazione, stato fisico, polimeri termoplastici e termoindurenti, principali polimeri per uso biomedico, polimeri biodegradabili.

5. Materiali e rivestimenti ceramici per uso biomedico: struttura e proprietà; ceramiche bioinerti, bioattive e bioriassorbibili; preparazione di biomateriali ceramici avanzati e nanostrutturati, metodi di deposizione di rivestimenti ceramici sottili; bioceramiche, biovetri.

6. Materiali e rivestimenti a base di carbonio per uso biomedico: carbonio e sue forme allotropiche, deposizione di carbonio pirolitico, biocompatibilità e emocompatibilità del carbonio pirolitico. Nanomateriali a base di carbonio per il drug delivery.

7. Materiali compositi per uso biomedico: classificazione e proprietà, materiali compositi a matrice polimerica, fibre e nanostrutture di carbonio come fillers. Materiali compositi nella moderna medicina ortopedica e in dispositivi protesici.

8. Materiali di origine naturale per applicazioni biomediche: polisaccaridi, proteine (collagene, fibrina, elastina), glicosaminoglicani, strutture lipidiche (liposomi). Tessuti decellularizzati per l’ingegneria tissutale

9. Normativa e test di biocompatibilità sui materiali

MODULO "MATERIALI METALLICI E SUPERFICI"

1. Introduzione ai materiali metallici per uso biomedico, biocompatibilità e corrosione in ambiente fisiologico.

2. Microstruttura e proprietà dei materiali metallici. Strutture cristalline, difetti.

3. Diffusione nei solidi.

4. Diagrammi di fase (leghe metalliche)

5. Principali classi di materiali metallici usati in ambito biomedico: acciai, titanio, leghe a memoria di forma, cobalto, leghe di magnesio

6. Corrosione in ambiente fisiologico (cenni)

7. Modifiche superficiali per applicazioni biomediche

8. Trattamenti superficiali con radiazioni, trattamenti al plasma, etching

9. Rivestimenti polimerici mediante tecniche di grafting, polimerizzazioni superficiali controllate.

10. Tecniche di immobilizzazione di biomolecule, strategie di bioconiugazione (click chemistry)

11. Patterning di superfici

12. Dimostrazioni in laboratorio

  • 1. Introduzione ai materiali per uso biomedico.

Concetti e definizioni di biomateriale, biocompatibilità, bioattività e

bioinerzia. Interazioni tra materiali e sistemi biologici.

Biodegradabilità. 2. Proprietà di materiali e superfici ad uso

biomedico e loro caratterizzazione: proprietà chimiche di superficie e di bulk,

proprietà termiche. Caratterizzazione morfologica mediante microscopia SEM e

AFM. 3. Proprietà meccaniche dei materiali. Prove meccaniche a

trazione e compressione.4. Materiali e rivestimenti polimerici per uso

biomedico: classificazione e proprietà tipiche, meccanismi di polimerizzazione,

stato fisico, polimeri termoplastici e termoindurenti, principali polimeri per

uso biomedico, polimeri biodegradabili.5. Materiali e rivestimenti

ceramici per uso biomedico: struttura e proprietà; ceramiche bioinerti,

bioattive e bioriassorbibili; preparazione di biomateriali ceramici avanzati e

nanostrutturati, metodi di deposizione di rivestimenti ceramici sottili;

bioceramiche, biovetri. 6. Materiali e rivestimenti a base di

carbonio per uso biomedico: carbonio e sue forme allotropiche, deposizione di

carbonio pirolitico, biocompatibilità e emocompatibilità del carbonio

pirolitico. Nanomateriali a base di carbonio per il drug delivery. 7.

Materiali compositi per uso biomedico: classificazione e proprietà, materiali

compositi a matrice polimerica, fibre e nanostrutture di carbonio come fillers.

Materiali compositi nella moderna medicina ortopedica e in dispositivi

protesici.8. Materiali di origine naturale per applicazioni biomediche:

polisaccaridi, proteine (collagene, fibrina, elastina), glicosaminoglicani,

strutture lipidiche (liposomi). Tessuti decellularizzati per l’ingegneria

tissutale9. Normativa e test di biocompatibilità sui materiali

  • Testi di riferimento: - Dispense a cura del docente (disponibili in Google

Classroom)- Ratner B. D., Hoffman A. S., et al., “Biomaterials Science: An

Introduction to Materials in Medicine”, 3 Ed., Academic Press, 2013- Di Bello

C., Bagno A., “Biomateriali. Dalla Scienza dei Materiali alle Applicazioni

Cliniche”, 2 Ed., Patron Editore, 2016

  • 1. Introduzione ai materiali metallici per uso biomedico,

biocompatibilità e corrosione in ambiente fisiologico.2. Microstruttura e

proprietà dei materiali metallici. Strutture cristalline, difetti.3. Diffusione

nei solidi.4. Diagrammi di fase (leghe metalliche) 5. Principali classi di

materiali metallici usati in ambito biomedico: acciai, titanio, leghe a memoria

di forma, cobalto, leghe di magnesio6. Corrosione in ambiente fisiologico

(cenni)7. Modifiche superficiali per applicazioni biomediche8. Trattamenti

superficiali con radiazioni, trattamenti al plasma, etching9. Rivestimenti

polimerici mediante tecniche di grafting, polimerizzazioni superficiali

controllate.10. Tecniche di immobilizzazione di biomolecule, strategie di

bioconiugazione (click chemistry)11. Patterning di superfici 12. Dimostrazioni in laboratorio

  • Testi di riferimento: - Dispense a cura del docente (disponibili in Google Classroom)- Ratner B. D., Hoffman A. S., et al., “Biomaterials Science: An Introduction to Materials in Medicine”, 3 Ed., Academic Press, 2013- Di Bello C., Bagno A., “Biomateriali. Dalla Scienza dei Materiali alle Applicazioni Cliniche”, 2 Ed., Patron Editore, 2016

Modalità d'esame

La valutazione verrà effettuata mediante un colloquio orale volto a valutare la capacità dello studente di saper esporre i concetti base, saper effettuare collegamenti fra gli aspetti più teorici e pratici, saper effettuare confronti e analizzare in maniera critica gli argomenti esposti durante il corso. La valutazione sarà effettuata per ciascun argomento (valutazione in trentesimi): conoscenza minima (valutazione tra 18 e 20); conoscenza media (21-23); capacità di applicare la conoscenza in maniera sufficiente (24-25); buona capacità di applicare la conoscenza (26-28); capacità di applicare la conoscenza in maniera eccellente con buone capacità di comunicazione e senso critico (29-30).

Testi di riferimento

  • Dispense a cura del docente (disponibili in Google Classroom)
  • Ratner B. D., Hoffman A. S., et al., “Biomaterials Science: An Introduction to Materials in Medicine”, 3 Ed., Academic Press, 2013
  • Di Bello C., Bagno A., “Biomateriali. Dalla Scienza dei Materiali alle Applicazioni Cliniche”, 2 Ed., Patron Editore, 2016

Modulo: MATERIALI METALLICI E SUPERFICI
N/D
Modulo: MATERIALI NON METALLICI
N/D

Codice insegnamento AID-f1d52b17-cf2

MATERIALI NON METALLICI 1° anno · 1° semestre · 6 CFU · IMAT-01/A · 0 file

Fornire allo studente la conoscenza critica di struttura e proprietà dei materiali metallici e delle superfici utilizzati in ambito biomedico. Descrivere il ruolo che tali materiali occupano nella progettazione di…

Scheda dell'insegnamento

Obiettivi formativi

Fornire allo studente la conoscenza critica di struttura e proprietà dei materiali metallici e delle superfici utilizzati in ambito biomedico. Descrivere il ruolo che tali materiali occupano nella progettazione di dispositivi biomedici e protesici con riferimento alle problematiche legate alla trasformazione e ai trattamenti superficiali di tali materiali. Fornire conoscenze relative all’interazione dei materiali metallici e delle superfici con i sistemi biologici. Sviluppare competenze necessarie ad integrarsi in un settore altamente interdisciplinare e in continua evoluzione.

Il corso ha l’obiettivo di fornire agli studenti le conoscenze fondamentali sui materiali impiegati in ambito biomedico e sulle loro interazioni con i tessuti biologici. In particolare, il corso mira a sviluppare la comprensione dei principi che governano la biocompatibilità, la bioattività, la biodegradabilità e la risposta biologica ai materiali. Un ulteriore obiettivo è fornire le basi teoriche e pratiche per l’analisi e la modifica delle superfici, con particolare attenzione al loro ruolo nel migliorare le prestazioni dei dispositivi impiantabili e nel promuovere l’integrazione con i tessuti. Al termine del modulo lo studente sarà in grado di descrivere le principali classi di biomateriali e le loro proprietà fisiche, chimiche e biologiche; di selezionare e valutare i materiali più idonei per specifiche applicazioni mediche; di comprendere il ruolo delle superfici e delle modifiche superficiali nell’interazione materiale-tessuto; di comunicare con linguaggio tecnico appropriato i concetti appresi e di approfondire in modo autonomo tematiche relative a nuovi materiali e tecnologie mediche.

Programma

MODULO "MATERIALI NON METALLICI"

1. Introduzione ai materiali per uso biomedico. Concetti e definizioni di biomateriale, biocompatibilità, bioattività e bioinerzia. Interazioni tra materiali e sistemi biologici. Biodegradabilità.

2. Proprietà di materiali e superfici ad uso biomedico e loro caratterizzazione: proprietà chimiche di superficie e di bulk, proprietà termiche. Caratterizzazione morfologica mediante microscopia SEM e AFM.

3. Proprietà meccaniche dei materiali. Prove meccaniche a trazione e compressione.

4. Materiali e rivestimenti polimerici per uso biomedico: classificazione e proprietà tipiche, meccanismi di polimerizzazione, stato fisico, polimeri termoplastici e termoindurenti, principali polimeri per uso biomedico, polimeri biodegradabili.

5. Materiali e rivestimenti ceramici per uso biomedico: struttura e proprietà; ceramiche bioinerti, bioattive e bioriassorbibili; preparazione di biomateriali ceramici avanzati e nanostrutturati, metodi di deposizione di rivestimenti ceramici sottili; bioceramiche, biovetri.

6. Materiali e rivestimenti a base di carbonio per uso biomedico: carbonio e sue forme allotropiche, deposizione di carbonio pirolitico, biocompatibilità e emocompatibilità del carbonio pirolitico. Nanomateriali a base di carbonio per il drug delivery.

7. Materiali compositi per uso biomedico: classificazione e proprietà, materiali compositi a matrice polimerica, fibre e nanostrutture di carbonio come fillers. Materiali compositi nella moderna medicina ortopedica e in dispositivi protesici.

8. Materiali di origine naturale per applicazioni biomediche: polisaccaridi, proteine (collagene, fibrina, elastina), glicosaminoglicani, strutture lipidiche (liposomi). Tessuti decellularizzati per l’ingegneria tissutale

9. Normativa e test di biocompatibilità sui materiali

MODULO "MATERIALI METALLICI E SUPERFICI"

1. Introduzione ai materiali metallici per uso biomedico, biocompatibilità e corrosione in ambiente fisiologico.

2. Microstruttura e proprietà dei materiali metallici. Strutture cristalline, difetti.

3. Diffusione nei solidi.

4. Diagrammi di fase (leghe metalliche)

5. Principali classi di materiali metallici usati in ambito biomedico: acciai, titanio, leghe a memoria di forma, cobalto, leghe di magnesio

6. Corrosione in ambiente fisiologico (cenni)

7. Modifiche superficiali per applicazioni biomediche

8. Trattamenti superficiali con radiazioni, trattamenti al plasma, etching

9. Rivestimenti polimerici mediante tecniche di grafting, polimerizzazioni superficiali controllate.

10. Tecniche di immobilizzazione di biomolecule, strategie di bioconiugazione (click chemistry)

11. Patterning di superfici

12. Dimostrazioni in laboratorio

  • 1. Introduzione ai materiali per uso biomedico.

Concetti e definizioni di biomateriale, biocompatibilità, bioattività e

bioinerzia. Interazioni tra materiali e sistemi biologici.

Biodegradabilità. 2. Proprietà di materiali e superfici ad uso

biomedico e loro caratterizzazione: proprietà chimiche di superficie e di bulk,

proprietà termiche. Caratterizzazione morfologica mediante microscopia SEM e

AFM. 3. Proprietà meccaniche dei materiali. Prove meccaniche a

trazione e compressione.4. Materiali e rivestimenti polimerici per uso

biomedico: classificazione e proprietà tipiche, meccanismi di polimerizzazione,

stato fisico, polimeri termoplastici e termoindurenti, principali polimeri per

uso biomedico, polimeri biodegradabili.5. Materiali e rivestimenti

ceramici per uso biomedico: struttura e proprietà; ceramiche bioinerti,

bioattive e bioriassorbibili; preparazione di biomateriali ceramici avanzati e

nanostrutturati, metodi di deposizione di rivestimenti ceramici sottili;

bioceramiche, biovetri. 6. Materiali e rivestimenti a base di

carbonio per uso biomedico: carbonio e sue forme allotropiche, deposizione di

carbonio pirolitico, biocompatibilità e emocompatibilità del carbonio

pirolitico. Nanomateriali a base di carbonio per il drug delivery. 7.

Materiali compositi per uso biomedico: classificazione e proprietà, materiali

compositi a matrice polimerica, fibre e nanostrutture di carbonio come fillers.

Materiali compositi nella moderna medicina ortopedica e in dispositivi

protesici.8. Materiali di origine naturale per applicazioni biomediche:

polisaccaridi, proteine (collagene, fibrina, elastina), glicosaminoglicani,

strutture lipidiche (liposomi). Tessuti decellularizzati per l’ingegneria

tissutale9. Normativa e test di biocompatibilità sui materiali

  • Testi di riferimento: - Dispense a cura del docente (disponibili in Google

Classroom)- Ratner B. D., Hoffman A. S., et al., “Biomaterials Science: An

Introduction to Materials in Medicine”, 3 Ed., Academic Press, 2013- Di Bello

C., Bagno A., “Biomateriali. Dalla Scienza dei Materiali alle Applicazioni

Cliniche”, 2 Ed., Patron Editore, 2016

  • 1. Introduzione ai materiali metallici per uso biomedico,

biocompatibilità e corrosione in ambiente fisiologico.2. Microstruttura e

proprietà dei materiali metallici. Strutture cristalline, difetti.3. Diffusione

nei solidi.4. Diagrammi di fase (leghe metalliche) 5. Principali classi di

materiali metallici usati in ambito biomedico: acciai, titanio, leghe a memoria

di forma, cobalto, leghe di magnesio6. Corrosione in ambiente fisiologico

(cenni)7. Modifiche superficiali per applicazioni biomediche8. Trattamenti

superficiali con radiazioni, trattamenti al plasma, etching9. Rivestimenti

polimerici mediante tecniche di grafting, polimerizzazioni superficiali

controllate.10. Tecniche di immobilizzazione di biomolecule, strategie di

bioconiugazione (click chemistry)11. Patterning di superfici 12. Dimostrazioni in laboratorio

  • Testi di riferimento: - Dispense a cura del docente (disponibili in Google Classroom)- Ratner B. D., Hoffman A. S., et al., “Biomaterials Science: An Introduction to Materials in Medicine”, 3 Ed., Academic Press, 2013- Di Bello C., Bagno A., “Biomateriali. Dalla Scienza dei Materiali alle Applicazioni Cliniche”, 2 Ed., Patron Editore, 2016

Modalità d'esame

La valutazione verrà effettuata mediante un colloquio orale volto a valutare la capacità dello studente di saper esporre i concetti base, saper effettuare collegamenti fra gli aspetti più teorici e pratici, saper effettuare confronti e analizzare in maniera critica gli argomenti esposti durante il corso. La valutazione sarà effettuata per ciascun argomento (valutazione in trentesimi): conoscenza minima (valutazione tra 18 e 20); conoscenza media (21-23); capacità di applicare la conoscenza in maniera sufficiente (24-25); buona capacità di applicare la conoscenza (26-28); capacità di applicare la conoscenza in maniera eccellente con buone capacità di comunicazione e senso critico (29-30).

Testi di riferimento

  • Dispense a cura del docente (disponibili in Google Classroom)
  • Ratner B. D., Hoffman A. S., et al., “Biomaterials Science: An Introduction to Materials in Medicine”, 3 Ed., Academic Press, 2013
  • Di Bello C., Bagno A., “Biomateriali. Dalla Scienza dei Materiali alle Applicazioni Cliniche”, 2 Ed., Patron Editore, 2016

Modulo: MATERIALI METALLICI E SUPERFICI
N/D
Modulo: MATERIALI NON METALLICI
N/D

Codice insegnamento AID-48051a0e-ff3

MATERIALI NON METALLICI 1° anno · 2° semestre · 6 CFU · IMAT-01/A · 0 file

Fornire allo studente la conoscenza critica di struttura e proprietà dei materiali metallici e delle superfici utilizzati in ambito biomedico. Descrivere il ruolo che tali materiali occupano nella progettazione di…

Scheda dell'insegnamento

Obiettivi formativi

Fornire allo studente la conoscenza critica di struttura e proprietà dei materiali metallici e delle superfici utilizzati in ambito biomedico. Descrivere il ruolo che tali materiali occupano nella progettazione di dispositivi biomedici e protesici con riferimento alle problematiche legate alla trasformazione e ai trattamenti superficiali di tali materiali. Fornire conoscenze relative all’interazione dei materiali metallici e delle superfici con i sistemi biologici. Sviluppare competenze necessarie ad integrarsi in un settore altamente interdisciplinare e in continua evoluzione.

Il corso ha l’obiettivo di fornire agli studenti le conoscenze fondamentali sui materiali impiegati in ambito biomedico e sulle loro interazioni con i tessuti biologici. In particolare, il corso mira a sviluppare la comprensione dei principi che governano la biocompatibilità, la bioattività, la biodegradabilità e la risposta biologica ai materiali. Un ulteriore obiettivo è fornire le basi teoriche e pratiche per l’analisi e la modifica delle superfici, con particolare attenzione al loro ruolo nel migliorare le prestazioni dei dispositivi impiantabili e nel promuovere l’integrazione con i tessuti. Al termine del modulo lo studente sarà in grado di descrivere le principali classi di biomateriali e le loro proprietà fisiche, chimiche e biologiche; di selezionare e valutare i materiali più idonei per specifiche applicazioni mediche; di comprendere il ruolo delle superfici e delle modifiche superficiali nell’interazione materiale-tessuto; di comunicare con linguaggio tecnico appropriato i concetti appresi e di approfondire in modo autonomo tematiche relative a nuovi materiali e tecnologie mediche.

Programma

MODULO "MATERIALI NON METALLICI"

1. Introduzione ai materiali per uso biomedico. Concetti e definizioni di biomateriale, biocompatibilità, bioattività e bioinerzia. Interazioni tra materiali e sistemi biologici. Biodegradabilità.

2. Proprietà di materiali e superfici ad uso biomedico e loro caratterizzazione: proprietà chimiche di superficie e di bulk, proprietà termiche. Caratterizzazione morfologica mediante microscopia SEM e AFM.

3. Proprietà meccaniche dei materiali. Prove meccaniche a trazione e compressione.

4. Materiali e rivestimenti polimerici per uso biomedico: classificazione e proprietà tipiche, meccanismi di polimerizzazione, stato fisico, polimeri termoplastici e termoindurenti, principali polimeri per uso biomedico, polimeri biodegradabili.

5. Materiali e rivestimenti ceramici per uso biomedico: struttura e proprietà; ceramiche bioinerti, bioattive e bioriassorbibili; preparazione di biomateriali ceramici avanzati e nanostrutturati, metodi di deposizione di rivestimenti ceramici sottili; bioceramiche, biovetri.

6. Materiali e rivestimenti a base di carbonio per uso biomedico: carbonio e sue forme allotropiche, deposizione di carbonio pirolitico, biocompatibilità e emocompatibilità del carbonio pirolitico. Nanomateriali a base di carbonio per il drug delivery.

7. Materiali compositi per uso biomedico: classificazione e proprietà, materiali compositi a matrice polimerica, fibre e nanostrutture di carbonio come fillers. Materiali compositi nella moderna medicina ortopedica e in dispositivi protesici.

8. Materiali di origine naturale per applicazioni biomediche: polisaccaridi, proteine (collagene, fibrina, elastina), glicosaminoglicani, strutture lipidiche (liposomi). Tessuti decellularizzati per l’ingegneria tissutale

9. Normativa e test di biocompatibilità sui materiali

MODULO "MATERIALI METALLICI E SUPERFICI"

1. Introduzione ai materiali metallici per uso biomedico, biocompatibilità e corrosione in ambiente fisiologico.

2. Microstruttura e proprietà dei materiali metallici. Strutture cristalline, difetti.

3. Diffusione nei solidi.

4. Diagrammi di fase (leghe metalliche)

5. Principali classi di materiali metallici usati in ambito biomedico: acciai, titanio, leghe a memoria di forma, cobalto, leghe di magnesio

6. Corrosione in ambiente fisiologico (cenni)

7. Modifiche superficiali per applicazioni biomediche

8. Trattamenti superficiali con radiazioni, trattamenti al plasma, etching

9. Rivestimenti polimerici mediante tecniche di grafting, polimerizzazioni superficiali controllate.

10. Tecniche di immobilizzazione di biomolecule, strategie di bioconiugazione (click chemistry)

11. Patterning di superfici

12. Dimostrazioni in laboratorio

  • 1. Introduzione ai materiali per uso biomedico.

Concetti e definizioni di biomateriale, biocompatibilità, bioattività e

bioinerzia. Interazioni tra materiali e sistemi biologici.

Biodegradabilità. 2. Proprietà di materiali e superfici ad uso

biomedico e loro caratterizzazione: proprietà chimiche di superficie e di bulk,

proprietà termiche. Caratterizzazione morfologica mediante microscopia SEM e

AFM. 3. Proprietà meccaniche dei materiali. Prove meccaniche a

trazione e compressione.4. Materiali e rivestimenti polimerici per uso

biomedico: classificazione e proprietà tipiche, meccanismi di polimerizzazione,

stato fisico, polimeri termoplastici e termoindurenti, principali polimeri per

uso biomedico, polimeri biodegradabili.5. Materiali e rivestimenti

ceramici per uso biomedico: struttura e proprietà; ceramiche bioinerti,

bioattive e bioriassorbibili; preparazione di biomateriali ceramici avanzati e

nanostrutturati, metodi di deposizione di rivestimenti ceramici sottili;

bioceramiche, biovetri. 6. Materiali e rivestimenti a base di

carbonio per uso biomedico: carbonio e sue forme allotropiche, deposizione di

carbonio pirolitico, biocompatibilità e emocompatibilità del carbonio

pirolitico. Nanomateriali a base di carbonio per il drug delivery. 7.

Materiali compositi per uso biomedico: classificazione e proprietà, materiali

compositi a matrice polimerica, fibre e nanostrutture di carbonio come fillers.

Materiali compositi nella moderna medicina ortopedica e in dispositivi

protesici.8. Materiali di origine naturale per applicazioni biomediche:

polisaccaridi, proteine (collagene, fibrina, elastina), glicosaminoglicani,

strutture lipidiche (liposomi). Tessuti decellularizzati per l’ingegneria

tissutale9. Normativa e test di biocompatibilità sui materiali

  • Testi di riferimento: - Dispense a cura del docente (disponibili in Google

Classroom)- Ratner B. D., Hoffman A. S., et al., “Biomaterials Science: An

Introduction to Materials in Medicine”, 3 Ed., Academic Press, 2013- Di Bello

C., Bagno A., “Biomateriali. Dalla Scienza dei Materiali alle Applicazioni

Cliniche”, 2 Ed., Patron Editore, 2016

  • 1. Introduzione ai materiali metallici per uso biomedico,

biocompatibilità e corrosione in ambiente fisiologico.2. Microstruttura e

proprietà dei materiali metallici. Strutture cristalline, difetti.3. Diffusione

nei solidi.4. Diagrammi di fase (leghe metalliche) 5. Principali classi di

materiali metallici usati in ambito biomedico: acciai, titanio, leghe a memoria

di forma, cobalto, leghe di magnesio6. Corrosione in ambiente fisiologico

(cenni)7. Modifiche superficiali per applicazioni biomediche8. Trattamenti

superficiali con radiazioni, trattamenti al plasma, etching9. Rivestimenti

polimerici mediante tecniche di grafting, polimerizzazioni superficiali

controllate.10. Tecniche di immobilizzazione di biomolecule, strategie di

bioconiugazione (click chemistry)11. Patterning di superfici 12. Dimostrazioni in laboratorio

  • Testi di riferimento: - Dispense a cura del docente (disponibili in Google Classroom)- Ratner B. D., Hoffman A. S., et al., “Biomaterials Science: An Introduction to Materials in Medicine”, 3 Ed., Academic Press, 2013- Di Bello C., Bagno A., “Biomateriali. Dalla Scienza dei Materiali alle Applicazioni Cliniche”, 2 Ed., Patron Editore, 2016

Modalità d'esame

La valutazione verrà effettuata mediante un colloquio orale volto a valutare la capacità dello studente di saper esporre i concetti base, saper effettuare collegamenti fra gli aspetti più teorici e pratici, saper effettuare confronti e analizzare in maniera critica gli argomenti esposti durante il corso. La valutazione sarà effettuata per ciascun argomento (valutazione in trentesimi): conoscenza minima (valutazione tra 18 e 20); conoscenza media (21-23); capacità di applicare la conoscenza in maniera sufficiente (24-25); buona capacità di applicare la conoscenza (26-28); capacità di applicare la conoscenza in maniera eccellente con buone capacità di comunicazione e senso critico (29-30).

Testi di riferimento

  • Dispense a cura del docente (disponibili in Google Classroom)
  • Ratner B. D., Hoffman A. S., et al., “Biomaterials Science: An Introduction to Materials in Medicine”, 3 Ed., Academic Press, 2013
  • Di Bello C., Bagno A., “Biomateriali. Dalla Scienza dei Materiali alle Applicazioni Cliniche”, 2 Ed., Patron Editore, 2016

Modulo: MATERIALI METALLICI E SUPERFICI
N/D
Modulo: MATERIALI NON METALLICI
N/D

Codice insegnamento AID-8bd14411-27b

MEDICAL ROBOTICS 1° anno · 2° semestre · 6 CFU · IINF-04/A · 0 file

Fornire un’introduzione e una panoramica sull’uso delle tecnologie robotiche nell’ambito medico, con particolare riferimento alla chirurgia assistita. Lo studente conoscerà i principali sistemi di chirurgia assistita…

Scheda dell'insegnamento

Obiettivi formativi

Fornire un’introduzione e una panoramica sull’uso delle tecnologie robotiche nell’ambito medico, con particolare riferimento alla chirurgia assistita.
Lo studente conoscerà i principali sistemi di chirurgia assistita da robot, delle problematiche inerenti alla progettazione di robot medicali e al loro controllo. Lo studente sarà in grado di: • leggere criticamente articoli che descrivano le principali tecnologie coinvolte nella robotica medica; • discutere dettagliatamente lo stato dell'arte delle applicazioni robotiche in medicina; • stimare i potenziali benefici derivanti dall'introduzione di tecniche robotiche in una procedura medica; • argomentare sullo sviluppo di una particolare tecnologia non ancora esistente o non ancora sperimentata; • comunicare e collaborare con persone di diversa formazione tecnica; • valutare i vincoli clinici, sociali ed economici nella implementazione di una tecnologia robotica in un settore medico; • progettare schemi di controllo per la teleoperazione di robot medicali e per l’esecuzione di compiti condivisi tra umani e robot.

Programma

MODULO II
Modulo 1

Cinematica dei manipolatori: rappresentazioni dell'orientamento di un corpo rigido; cinematica diretta e inversa; cinematica differenziale: Jacobiano analitico e Jacobiano geometrico.

Statica: trasformazioni di forze.

Controllo: architetture di controllo; controllo cinematico (nello spazio dei giunti e del compito); controllo indipendente ai giunti.

Modulo 2

Introduzione: sommario del corso e prospettiva storica; analisi delle principali funzioni chirurgiche: il punto di vista ingegneristico; descrizione di alto livello dei principali sistemi chirurgici assistiti da robot.

Classificazione dei sistemi chirurgici assistiti da robot.

Cinematica dei robot usati in chirurgia.

Controllo: controllo di sistemi semi-autonomi; controllo con vincoli imposti dalle tecniche di chirurgia mininvasiva; teleoperazione; controllo cooperativo e sistemi “hands-on”; "fixture" virtuali per il controllo condiviso.

Metodi di registrazione robotica.

Analisi dei sistemi chirurgici in uso: il sistema chirurgico da Vinci; il sistema Cyberknife per la radiochirurgia; il robot Acrobot per la chirurgia ortopedica; il sistema Robodoc per la chirurgia ortopedica; prototipi di ricerca.

Casi di studio.

  • Introduzione al corso e organizzazione [2 ore]
  • Testi di riferimento: B. Siciliano, L. Villani, G. Oriolo, A. De LucaFoundations of Robotics, Springer, September 2025
  • Cinematica dei manipolatori: rappresentazioni dell'orientamento di un corpo rigido [4 ore]
  • Testi di riferimento: B. Siciliano, L. Villani, G. Oriolo, A. De LucaFoundations of Robotics, Springer, September 2025
  • Cinematica dei manipolatori: cinematica diretta [4 ore]
  • Testi di riferimento: B. Siciliano, L. Villani, G. Oriolo, A. De LucaFoundations of Robotics, Springer, September 2025
  • Cinematica dei manipolatori: inversa [4 ore]
  • Testi di riferimento: B. Siciliano, L. Villani, G. Oriolo, A. De LucaFoundations of Robotics, Springer, September 2025
  • cinematica differenziale: Jacobiano analitico e Jacobiano geometrico [6 ore]
  • Testi di riferimento: B. Siciliano, L. Villani, G. Oriolo, A. De LucaFoundations of Robotics, Springer, September 2025
  • Statica: trasformazioni di forze [2 ore]
  • Testi di riferimento: B. Siciliano, L. Villani, G. Oriolo, A. De LucaFoundations of Robotics, Springer, September 2025
  • Architetture di controllo [4 ore]
  • Testi di riferimento: B. Siciliano, L. Villani, G. Oriolo, A. De LucaFoundations of Robotics, Springer, September 2025
  • Controllo cinematico (nello spazio dei giunti e del compito) [4 ore]
  • Testi di riferimento: B. Siciliano, L. Villani, G. Oriolo, A. De LucaFoundations of Robotics, Springer, September 2025
  • Panoramica sull’evoluzione della robotica chirurgica [2 ore]
  • Testi di riferimento: Materiale didattico fornito dalla docente
  • Analisi delle principali funzioni chirurgiche e delle loro controparti robotiche [4 ore]
  • Testi di riferimento: Materiale didattico fornito dalla docente
  • Classificazione dei sistemi robotici chirurgici [2 ore]
  • Testi di riferimento: Materiale didattico fornito dalla docente
  • Progettazione cinematica dei robot chirurgici [4 ore]
  • Testi di riferimento: Materiale didattico fornito dalla docente
  • Controllo dei sistemi robotici chirurgici: controllo della forza di interazione per robot medicali [3 ore]
  • Testi di riferimento: Materiale didattico fornito dalla docente
  • Controllo dei sistemi robotici chirurgici: teleoperazione [2 ore]
  • Testi di riferimento: Materiale didattico fornito dalla docente
  • Controllo dei sistemi robotici chirurgici: sistemi cooperativi o “hands-on” [3 ore]
  • Testi di riferimento: Materiale didattico fornito dalla docente
  • Controllo dei sistemi robotici chirurgici: vincoli virtuali (“virtual fixtures”) per il controllo cooperativo [3 ore]
  • Testi di riferimento: Materiale didattico fornito dalla docente
  • Registrazione robotica [2 ore]
  • Testi di riferimento: Materiale didattico fornito dalla docente
  • Il sistema chirurgico da Vinci [2 ore]
  • Testi di riferimento: Materiale didattico fornito dalla docente
  • Casi di studio (possono variare di anno in anno): sistema robotico per ipertermia superficiale; simulatore del sistema di chirurgia robotica da Vinci. [3 ore]
  • Testi di riferimento: Materiale didattico fornito dalla docente

MODULO I
Modulo 1

Cinematica dei manipolatori: rappresentazioni dell'orientamento di un corpo rigido; cinematica diretta e inversa; cinematica differenziale: Jacobiano analitico e Jacobiano geometrico.

Statica: trasformazioni di forze.

Controllo: architetture di controllo; controllo cinematico (nello spazio dei giunti e del compito); controllo indipendente ai giunti.

Modulo 2

Introduzione: sommario del corso e prospettiva storica; analisi delle principali funzioni chirurgiche: il punto di vista ingegneristico; descrizione di alto livello dei principali sistemi chirurgici assistiti da robot.

Classificazione dei sistemi chirurgici assistiti da robot.

Cinematica dei robot usati in chirurgia.

Controllo: controllo di sistemi semi-autonomi; controllo con vincoli imposti dalle tecniche di chirurgia mininvasiva; teleoperazione; controllo cooperativo e sistemi “hands-on”; "fixture" virtuali per il controllo condiviso.

Metodi di registrazione robotica.

Analisi dei sistemi chirurgici in uso: il sistema chirurgico da Vinci; il sistema Cyberknife per la radiochirurgia; il robot Acrobot per la chirurgia ortopedica; il sistema Robodoc per la chirurgia ortopedica; prototipi di ricerca.

Casi di studio.

  • Introduzione al corso e organizzazione [2 ore]
  • Testi di riferimento: B. Siciliano, L. Villani, G. Oriolo, A. De LucaFoundations of Robotics, Springer, September 2025
  • Cinematica dei manipolatori: rappresentazioni dell'orientamento di un corpo rigido [4 ore]
  • Testi di riferimento: B. Siciliano, L. Villani, G. Oriolo, A. De LucaFoundations of Robotics, Springer, September 2025
  • Cinematica dei manipolatori: cinematica diretta [4 ore]
  • Testi di riferimento: B. Siciliano, L. Villani, G. Oriolo, A. De LucaFoundations of Robotics, Springer, September 2025
  • Cinematica dei manipolatori: inversa [4 ore]
  • Testi di riferimento: B. Siciliano, L. Villani, G. Oriolo, A. De LucaFoundations of Robotics, Springer, September 2025
  • cinematica differenziale: Jacobiano analitico e Jacobiano geometrico [6 ore]
  • Testi di riferimento: B. Siciliano, L. Villani, G. Oriolo, A. De LucaFoundations of Robotics, Springer, September 2025
  • Statica: trasformazioni di forze [2 ore]
  • Testi di riferimento: B. Siciliano, L. Villani, G. Oriolo, A. De LucaFoundations of Robotics, Springer, September 2025
  • Architetture di controllo [4 ore]
  • Testi di riferimento: B. Siciliano, L. Villani, G. Oriolo, A. De LucaFoundations of Robotics, Springer, September 2025
  • Controllo cinematico (nello spazio dei giunti e del compito) [4 ore]
  • Testi di riferimento: B. Siciliano, L. Villani, G. Oriolo, A. De LucaFoundations of Robotics, Springer, September 2025
  • Panoramica sull’evoluzione della robotica chirurgica [2 ore]
  • Testi di riferimento: Materiale didattico fornito dalla docente
  • Analisi delle principali funzioni chirurgiche e delle loro controparti robotiche [4 ore]
  • Testi di riferimento: Materiale didattico fornito dalla docente
  • Classificazione dei sistemi robotici chirurgici [2 ore]
  • Testi di riferimento: Materiale didattico fornito dalla docente
  • Progettazione cinematica dei robot chirurgici [4 ore]
  • Testi di riferimento: Materiale didattico fornito dalla docente
  • Controllo dei sistemi robotici chirurgici: controllo della forza di interazione per robot medicali [3 ore]
  • Testi di riferimento: Materiale didattico fornito dalla docente
  • Controllo dei sistemi robotici chirurgici: teleoperazione [2 ore]
  • Testi di riferimento: Materiale didattico fornito dalla docente
  • Controllo dei sistemi robotici chirurgici: sistemi cooperativi o “hands-on” [3 ore]
  • Testi di riferimento: Materiale didattico fornito dalla docente
  • Controllo dei sistemi robotici chirurgici: vincoli virtuali (“virtual fixtures”) per il controllo cooperativo [3 ore]
  • Testi di riferimento: Materiale didattico fornito dalla docente
  • Registrazione robotica [2 ore]
  • Testi di riferimento: Materiale didattico fornito dalla docente
  • Il sistema chirurgico da Vinci [2 ore]
  • Testi di riferimento: Materiale didattico fornito dalla docente
  • Casi di studio (possono variare di anno in anno): sistema robotico per ipertermia superficiale; simulatore del sistema di chirurgia robotica da Vinci. [3 ore]
  • Testi di riferimento: Materiale didattico fornito dalla docente

Modalità d'esame

MODULO II
Due modalità alternative:

  • Esame scritto e orale
  • Progetto (per l’assegnazione di un progetto è necessario svolgere due homework)

MODULO I
Due modalità alternative:

  • Esame scritto e orale
  • Progetto (per l’assegnazione di un progetto è necessario svolgere due homework)

Testi di riferimento

MODULO II
Modulo 1

B. Siciliano, L. Villani, G. Oriolo, A. De Luca

Foundations of Robotics, Springer, September 2025

Modulo 2

Materiale didattico fornito dalla docente.

Modulo: MODULO II
N/D
Modulo: MODULO I
N/D

MODULO I
Modulo 1

B. Siciliano, L. Villani, G. Oriolo, A. De Luca

Foundations of Robotics, Springer, September 2025

Modulo 2

Materiale didattico fornito dalla docente.

Modulo: MODULO II
N/D
Modulo: MODULO I
N/D

Codice insegnamento 10631063

METODI AVANZATI DI ANALISI DEI DATI BIOMEDICI 1° anno · 2° semestre · 12 CFU · IBIO-01/A · 1 file

Obiettivi generali The course aims to introduce the principles, methodologies, and applications of the main engineering techniques used to study biomedical data pertaining the domains of statistics and machine…

Scheda dell'insegnamento

Obiettivi formativi

Obiettivi generali The course aims to introduce the principles, methodologies, and applications of the main engineering techniques used to study biomedical data pertaining the domains of statistics and machine learning. Obiettivi specifici - Conoscenza e comprensione Gli studenti apprenderanno concetti di statistica descrittiva, verifica di ipotesi, modelli di classificazione ed elaborazione avanzata di biosegnali - Applicare conoscenza e comprensione Gli studenti acquisiranno familiarità con gli strumenti di base per applicare test statistici e per addestrare modelli di classificazione di base - Capacità critiche e di giudizio Gli studenti impareranno a scegliere la metodologia di controllo più adatta per uno specifico problema e a valutare la complessità della soluzione proposta. - Capacità comunicative Gli studenti impareranno a comunicare in un contesto multidisciplinare le principali problematiche legate all'interfaccia dei segnali neurofisiologici con i sistemi artificiali, e a veicolare le possibili scelte progettuali a tale scopo. - Capacità di apprendimento: Gli studenti svilupperanno una mentalità orientata all'apprendimento autonomo di concetti avanzati non trattati nel corso.

Programma

Sezione I: Statistica.

Introduzione. Statistica descrittiva. Distribuzioni di probabilità. Distribuzioni campionarie. Stime di intervallo. Statistica inferenziale. Test per le medie a un campione. Test per le medie a campioni indipendenti. Test per più di due campioni. Analisi della varianza (ANOVA) a campioni indipendenti. Test per le medie a campioni ripetuti. Potenza di un test. Test basati sulla distribuzione chi2. Cenni su test non paramentrici.

Sezione II: Introduzione alla classificazione.

Introduzione. Metriche e procedure di valutazione delle prestazioni di un classificatore. Approcci parametrici. Approcci data-driven. Reti neurali artificiali multilivello non ricorsive. Overfitting.

Sezione III: Elaborazione di biosegnali

Elaborazione segnale elettromiografico. Richiami. Procedure di elaborazione di singolo canale. Acquisizione multicanale da distretti muscolari differenti (sinergia muscolare, controllo motorio), stima di MUAP e loro interpretazione funzionale, applicazioni).

Imaging di sorgenti neuroelettriche. Richiami. Modelli per la stima di ERP (classico e a rifasamento); Stima di attività indotta, ERD/S. Registrazioni multielettrodo e filtri spaziali. Problema neuroelettrico diretto. Problema neuroelettrico inverso.

Sezione IV: Lezioni in laboratorio informatico

Realizzazione in ambiente Matlab di programmi in cui vengono applicate le nozioni apprese nelle Sezioni I-III.

  • Introduzione alla statistica e statistica descrittiva
  • Distribuzioni di probabilità e distribuzioni campionarie
  • Stime di intervallo e statistica inferenziale
  • Test per le medie a campioni indipendenti
  • Test per le medie a campioni ripetuti
  • Potenza di un test, test basati sulla distribuzione chi2, cenni su test non-parametrici
  • Introduzione alla classificazione, prestazioni
  • Classificatori lineari parametrici e data-driven
  • Reti neurali artificiali, overfitting
  • EEG singolo canale
  • EEG multicanale
  • EMG singolo canale
  • EMG multicanale

Modalità d'esame

La valutazione della preparazione avverrà mediante prove scritte e di laboratorio informatico. Tutte le prove si svolgono nella medesima seduta, separate da una breve pausa.

La prova scritta consisterà di:

(i) quesiti a risposta chiusa in cui viene valutata la conoscenza e la comprensione degli argomenti trattati durante il corso

(ii) un quesito a risposta aperta, in cui sono valutati il grado di approfondimento dello studio della materia e le capacità comunicative.

Nella prova di laboratorio saranno proposti problemi da risolvere mediante la stesura di script in ambiente Matlab, al fine di valutare le capacità di applicare conoscenza e comprensione.

Testi di riferimento

Il materiale didattico fornito dai docenti include:

  • slides delle lezioni
  • registrazione delle lezioni
  • testi e soluzioni dei precedenti appelli d'esame
  • esercitazioni aggiuntive autosomministrabili per acquisire maggiore familiarità con il linguaggio Matlab.

Il materiale è condiviso su cloud con tutti gli studenti del corso e le procedure di accesso sono descritte nella classe Piazza (https://piazza.com/uniroma1.it/spring2026/1044421).

Lane, DM. Online Statistics Education: A Multimedia Course of Study, https://onlinestatbook.com

Surface Electromyography : Physiology, Engineering, and Applications; Editor(s):Roberto Merletti, Dario Farina, 2016, The Institute of Electrical and Electronics Engineers, Inc.

Codice insegnamento P729965875

METODI NUMERICI PER L'INGEGNERIA BIOMEDICA 1° anno · 1° semestre · 6 CFU · MATH-05/A · 0 file

Lo scopo del corso è quello di insegnare agli studenti l'utilizzo dei metodi numerici per risolvere quei problemi ingegneristici che non hanno una soluzione analitica. Il corso si focalizzerà sulla comprensione dei…

Scheda dell'insegnamento

Obiettivi formativi

Lo scopo del corso è quello di insegnare agli studenti l'utilizzo dei metodi numerici per risolvere quei problemi ingegneristici che non hanno una soluzione analitica. Il corso si focalizzerà sulla comprensione dei concetti alla base dei metodi studiati e sulla loro implementazione tramite un linguaggio di programmazione. Questo approccio è essenziale per imparare a scegliere correttamente un metodo numerico tenendo conto anche delle sue limitazioni.

Programma

L’insegnamento prevede 60 ore complessive di didattica tra lezioni ed esercitazioni pratiche, per un totale di 6 CFU. Le lezioni e le esercitazioni sono in italiano. I contenuti sono articolati nei seguenti moduli tematici:

Metodi numerici per la soluzione di problemi differenziali: metodi di Runge-Kutta, metodi alle differenze finite (16 ore).

Algebra lineare numerica: metodi diretti e iterativi per la soluzione di sistemi lineari, decomposizione ai valori singolari (SVD), metodo ai minimi quadrati per la soluzione di sistemi lineari sovradeterminati, metodi di regolarizzazione per la soluzione di problemi inversi sottodeterminati (6 ore).

Approssimazione di dati e funzioni: approssimazione con polinomi algebrici e trigonometrici, funzioni spline, proiezione in spazi di wavelet (10 ore).

Machine learning: Principal Component Analysis (PCA), metodi di classificazione (8 ore)

Applicazioni: modelli di crescita di popolazioni, equazione dell'oscillatore, equazione del trasporto, equazione della diffusione; soluzione del problema inverso della magnetoencefalografia; elaborazione di segnali e immagini biomediche; algoritmi di classificazione (20 ore).

  • Consultare il registro delle lezioni sulla pagina elearning del corso
  • Testi di riferimento: https://elearning.uniroma1.it/enrol/index.php?id=20009

Modalità d'esame

La valutazione è divisa in due parti:

  • prova orale (55%): gli studenti devono identificare il metodo numerico adatto a risolvere un determinato problema e discuterne le questioni numeriche relative (accuratezza, convergenza, stabilità);
  • soluzione di alcuni problemi numerici (45%): gli studenti devono risolvere alcuni problemi numerici utilizzando Matlab, ralizzare test numerici e analizzare criticamente i risultati.

Testi di riferimento

L. Gori, Calcolo Numerico, Ed. Kappa, 2006

L. Gori, M.L. Lo Cascio, F. Pitolli, Esercizi di Calcolo Numerico, Ed. Kappa, 2007

Materiale integrativo disponibile sulla pagina e-learning del corso

A.B. Downey, How to Think Like a Computer Scientist, Green Tea Press

C.B. Moler, Numerical Computing with Matlab, SIAM, 2004

D. O'Leary, Scientific Computing with Case Studies, SIAM, 2009

R. Barrett, M. Berry, T.F. Chan, J. Demmel, J. Donato, J. Dongarra, V. Eijkhout, R. Pozo, C. Romine, H. van der Vorst, Templates for the Solution of Linear Systems: Building Blocks for Iterative Methods, SIAM, 1994

Y. Saad, Iterative Methods for Sparse Linear Systems, SIAM, 2003

I.C.F. Ipsen, Numerical Matrix Analysis: Linear Systems and Least Squares, SIAM, 2009

J. Kaipio, E. Somersalo, Statistical and computational inverse problems, Springer, 2006

L. Eldén, Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition, SIAM, 2007

Codice insegnamento 10628300

MISURE ELETTRICHE PER LA BIOMEDICA 1° anno · 1° semestre · 6 CFU · IMIS-01/B · 0 file

GENERALI Lo scopo del corso è fornire agli studenti competenze pratiche per l’esecuzione di verifiche su apparati elettronici in genere e, in particolare, su strumentazione elettromedicale. Inoltre il corso si prefigge…

Scheda dell'insegnamento

Obiettivi formativi

GENERALI
Lo scopo del corso è fornire agli studenti competenze pratiche per l’esecuzione di verifiche su apparati elettronici in genere e, in particolare, su strumentazione elettromedicale. Inoltre il corso si prefigge di fornire le informazioni necessarie per comprendere quali sono le principali grandezze elettriche misurabili sul corpo umano, quali sono i rispettivi utilizzi clinici e diagnostici, e come sono realizzati gli strumenti elettromedicali dedicati alla loro misurazione.
SPECIFICI
CONOSCENZA E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE. Il corso si prefigge lo scopo di fare acquisire allo studente le conoscenze necessarie all’esecuzione di misure elettriche ed elettroniche, con particolare attenzione alle misurazioni di potenziale interesse nel campo biomedico. Particolare enfasi viene posta sulle misure per il test di apparati elettronici e sulle misure di grandezze elettriche fisiologiche. Vengono illustrate le tecniche di misura innovative basate su spettroscopia di impedenza.
CAPACITÀ DI APPLICARE CONOSCENZA E COMPRENSIONE. La parte di teoria è completata da una serie di esperienze di laboratorio in cui lo studente può mettere in pratica i concetti teorici appresi e acquisire le competenze multidisciplinari per la realizzazione di semplici apparati elettromedicali e per l’esecuzione delle misure fondamentali per un ingegnere biomedico. Inoltre, vengono applicati i fondamenti per la programmazione e gestione della strumentazione virtuale, fino allo sviluppo di interfacce utente per l’elaborazione e la presentazione di segnali fisiologici.
AUTONOMIA DI GIUDIZIO. Le attività di laboratorio, parte integrante del corso e oggetto di verifica tramite apposita prova pratica, hanno, tra gli altri, l'obiettivo di sviluppare l'autonomia del candidato e di abituarlo a risolvere le problematiche che si presentano in contesti sperimentali realistici.
ABILITÀ COMUNICATIVE. La maggior parte delle attività sperimentali in laboratorio prevedono lavori di gruppo che sviluppano le abilità comunicative e di interazione. La parte orale della verifica in sede di esame sviluppa le capacità di comunicare conoscenze. Inoltre, agli studenti è richiesta la redazione di una relazione tecnica scritta relativa allo sviluppo di un sistema di interesse dell'ingegneria biomedica.
CAPACITÀ DI APPRENDIMENTO. Come conseguenza dell'impostazione didattica del corso, lo studente è in grado di acquisire autonomamente nuove conoscenze di carattere tecnico relative agli argomenti tema del corso stesso, anche grazie alla necessità di risolvere i problemi incontrati durante le attività sperimentali. Il materiale didattico, spesso tratto da manuali in lingua inglese e con rimandi in letteratura, sviluppa le capacità di studio autonomo dello studente.

Programma

Richiami di metrologia (4 ore): errori e incertezza di misura; valutazione di categoria A e B dell'incertezza tipo; propagazione dell'incertezza di misura per misure indirette; incertezza composta ed estesa; presentazione dei risultati; modello dell'errore nel processo di misura digitale.

Richiami di elettronica (5 ore): amplificatori operazionali; amplificatori per strumentazione; oscillatori sinusoidali; filtri attivi; divisori di alimentazione.

Sistemi automatici di misura (1 ora): generalità sui sistemi automatici di misura (ATE); strumentazione "stand alone", "da sistema" e schede DAQ; architetture dei sistemi ATE; principali standard di interfacciamento per sistemi ATE; software per la programmazione di un sistema ATE; il software LabVIEW; propagazione dell'incertezza di misura tramite metodo "Monte Carlo".

Misura di impedenze elettriche (3 ore): impedenza e ammettenza; modelli equivalenti di bipoli passivi; impedenzimetro numerico (LCR meter); ponti di misura (accenni); metodi I-V e del ponte auto-bilanciante; incertezza di misura.

Misura di bio-impedenze (9 ore): modello dell'impedenza del corpo umano vista tra due elettrodi; modello degli elettrodi; applicazioni biomediche delle misure di bio-impedenza; pletismografia di impedenza elettrica; normativa sulle correnti iniettabili nel paziente; applicazione della pletismografia di impedenza per il monitoraggio dell'attività respiratoria; possibili schemi pratici per la realizzazione di un pletismografo di impedenza elettrica.

Misura di segnali elettrici (8 ore): richiami su conversione analogico-digitale, campionamento, frequenza di Nyquist, ricostruzione del segnale, effetti del troncamento; richiami su quantizzazione e codifica; oscilloscopio digitale, caratteristiche e principio di funzionamento; struttura dell'oscilloscopio digitale; blocco di ingresso; sonde compensate; circuito sample and hold e convertitore analogico-digitale; memoria video e memoria dati, tempo di campionamento equivalente; circuito di trigger; modalità di campionamento e problematiche relative, interpolazione; accuratezza verticale e temporale di un oscilloscopio digitale; analisi in frequenza dei segnali; generalità su DFT e FFT; problemi di leakage e finestratura; analizzatore di spettro digitale, schema di principio; specifiche di un analizzatore di spettro, range di frequenza, risoluzione spettrale, distorsione armonica, range dinamico, incertezza.

Misura di bio-potenziali (3 ore): segnali elettrici biologici; segnale associato all’attività cardiaca (ECG); possibili schemi pratici per la realizzazione di un dispositivo per la registrazione del segnale ECG.

ESERCITAZIONI (30 ore)

Misure con multimetro digitale: caratteristiche di un multimetro digitale; misure effettuabili e incertezza di misura; misure di tensione continua; misure di corrente continua; misure di resistenza.

Misure con oscilloscopio digitale: caratteristiche dell'oscilloscopio digitale; specifiche di incertezza sull'asse verticale e sulla base tempi; misure elementari sull'asse delle ampiezze; valori efficaci di tensioni sinusoidali e in onda quadra; misure elementari sulla base tempi; frequenza di un'onda sinusoidale, duty cycle di un'onda quadra; caratterizzazione di semplice filtro attivo del primo ordine; misura della risposta in frequenza in modulo e fase a una frequenza, tempo di salita della risposta al gradino; misure su filtri attivi del secondo ordine; risposte di tipo sovra-smorzato e sotto-smorzato; caratterizzazione di un amplificatore da strumentazione; realizzazione di un impedenzimetro basato sul metodo I-V;

analisi spettrale di segnali mediante operazione di FFT.

Sviluppo di strumenti virtuali in ambiente LabVIEW: introduzione a LabVIEW; utilizzo della scheda DAQ per acquisire segnali tramite LabVIEW; sviluppo di uno strumento virtuale per la misurazione della frequenza di tensioni alternate e per la visualizzazione dello spettro; sviluppo di uno strumento virtuale per la valutazione dell'incertezza di misura tramite approccio Monte Carlo.

Sviluppo di un pletismografo di impedenza elettrica: realizzazione su scheda di prototipazione di un circuito a ponte per la rilevazione delle variazioni di impedenza trans-toracica; sviluppo di uno strumento virtuale per l'acquisizione ed elaborazione del tracciato impedenziometrico.

Sviluppo di un circuito per la rilevazione del segnale ECG: realizzazione su scheda di prototipazione di un circuito con amplificatore strumentale per la rilevazione del segnale ECG; sviluppo di uno strumento virtuale per l'acquisizione ed elaborazione del tracciato ECG.

o di uno strumento virtuale per l'acquisizione ed elaborazione del tracciato ECG.

  • Presentazione del corso; principali grandezze elettriche; errore di misura
  • Testi di riferimento: Lucidi del corso
  • Probabilità; incertezza di misura
  • Testi di riferimento: Lucidi del corso
  • Esempi di calcolo dell'incertezza; modello dell'errore negli strumenti digitali
  • Testi di riferimento: Lucidi del corso
  • Sistemi ATE; hardware a sofware di gestione; metodo Monte Carlo per la valutazione dell'incertezza
  • Testi di riferimento: Lucidi del corso
  • Impedenza e ammettenza; modelli equivalenti dei bipoli passivi
  • Testi di riferimento: Lucidi del corso
  • Impedenzimetri digitali
  • Testi di riferimento: Lucidi del corso
  • Modello della bio-impedenza; elettrodi e potenziale di mezza cella
  • Testi di riferimento: Lucidi del corso
  • Modello degli elettrodi; misure a 4 elettrodi; applicazioni cliniche delle misure di bio-impedenza
  • Testi di riferimento: Lucidi del corso
  • Cardiografia a impedenza; pletismografia a occlusione venosa; pletismografia respiratoria a impedenza
  • Testi di riferimento: Lucidi del corso
  • Tomografia a impedenza elettrica; stima composizione corporea; normativa sugli apparecchi elettromedicali
  • Testi di riferimento: Lucidi del corso
  • Amplificatore operazionale; amplificatore per strumentazione
  • Testi di riferimento: Lucidi del corso
  • Filtri attivi del primo ordine; oscillatore di Wien; pompa di corrente Howland
  • Testi di riferimento: Lucidi del corso
  • Raddrizzatori di precisione; filtri passivi del secondo ordine
  • Testi di riferimento: Lucidi del corso
  • Filtri attivi del secondo ordine; schemi pratici di bio-impedenzimetri
  • Testi di riferimento: Lucidi del corso
  • Sviluppo di un tomografo resipiratorio a impedenza elettrica
  • Testi di riferimento: Lucidi del corso
  • Biopotenziali; applicazioni clincihe dei bio-potenziali; rilevazione dei biopotenziali; pilotaggio attivo gamba destra
  • Testi di riferimento: Lucidi del corso
  • Sviluppo di un elettrocardiografo
  • Testi di riferimento: Lucidi del corso
  • Analizzatore di spettro digitale
  • Testi di riferimento: Lucidi del corso
  • Oscilloscopio digitale
  • Testi di riferimento: Lucidi del corso
  • Conversione analogico-digitale; blocco di ingresso dell'oscilloscopio digitale
  • Testi di riferimento: Lucidi del corso
  • Sonde compensate
  • Testi di riferimento: Lucidi del corso
  • Il circuito di trigger; incertezza dell'oscilloscopio digitale
  • Testi di riferimento: Lucidi del corso
  • Esercitazione: procedura di misura
  • Testi di riferimento: Lucidi del corso
  • Esercitazione: utilizzo del multimetro digitale
  • Testi di riferimento: Lucidi del corso
  • Esercitazione: misure sull'asse verticale di un oscilloscopio
  • Testi di riferimento: Lucidi del corso
  • Esercitazione: misure sull'asse orizzontale di un oscilloscopio; utilizzo della sonda
  • Testi di riferimento: Lucidi del corso
  • Esercitazione: utilizzo del software LabVIEW
  • Testi di riferimento: Lucidi del corso
  • Esercitazione: utilizzo delle schede DAQ
  • Testi di riferimento: Lucidi del corso
  • Esercitazione: montaggio di un filtro attivo del primo ordine; caratterizzazione del filtro
  • Testi di riferimento: Lucidi del corso
  • Esercitazione: misure di risposta in frequenza e al gradino di un filtro
  • Testi di riferimento: Lucidi del corso
  • Esercitazione: montaggio di un filtro attivo del secondo ordine; caratterizzazione del filtro
  • Testi di riferimento: Lucidi del corso
  • Esercitazione: analisi spettrale tramite opzione FFT dell'oscilloscopio digitale
  • Testi di riferimento: Lucidi del corso
  • Esercitazione: caratterizzazione di un amplificatore per strumentazione
  • Testi di riferimento: Lucidi del corso
  • Esercitazione: montaggio e test di un pletismografo a impedenza elettrica e un elettricardiografo
  • Testi di riferimento: Lucidi del corso

Modalità d'esame

L'esame consiste di tre parti:

  • sviluppo di un semplice strumento biomedicale, che verrà progressivamente realizzato e sottoposto a test, suddiviso in blocchi funzionali, durante le esercitazioni del corso;
  • prova pratica di esame, in cui lo studente dovrà redigere una relazione su una misurazione effettuata utilizzando le procedure e gli strumenti illustrati e impiegati durante le esercitazioni del corso;
  • domanda teorica di esame, riguardante uno degli argomenti trattati durante il corso.

Testi di riferimento

Dispense del docente

Joint Committee for Guides in Metrology (JCGM), International vocabulary of metrology - Basic and general concepts and associated terms

Joint Committee for Guides in Metrology (JCGM), Evaluation of measurement data - Guide to the expression of uncertainty in measurement

Joint Committee for Guides in Metrology (JCGM), Evaluation of measurement data - Supplement 1 to the "Guide to the expression of uncertainty in measurement" - Propagation of distributions using a Monte Carlo method

Agilent Technologies, Impedance measurement handbook

Carlo Offelli e Dario Petri, Lezioni di strumentazione elettronica

Umberto Pisani, Misure elettroniche

Joseph D. Bronzino, The biomedical engineering handbook, CRC Press

John G. Webster, Medical instrumentation: application and design

John G. Webster, Electrical impedance tomography

Codice insegnamento 10628270

MODULO I 1° anno · 2° semestre · 6 CFU · IINF-01/A · 0 file

Il corso intende fornire una formazione di base sui principi di funzionamento della strumentazione medicale standard e di avanguardia. Il corso inoltre prevede di rendere gli studenti capaci di valutare, utilizzare e…

Scheda dell'insegnamento

Obiettivi formativi

Il corso intende fornire una formazione di base sui principi di funzionamento della strumentazione medicale standard e di avanguardia.

Il corso inoltre prevede di rendere gli studenti capaci di valutare, utilizzare e progettare l’hardware e il software di diverse apparecchiature elettromedicali.

Il corso intende fornire una formazione di base sui principi di funzionamento della strumentazione medicale standard e di avanguardia.

Il corso inoltre prevede di rendere gli studenti capaci di valutare, utilizzare e progettare l’hardware e il software di diverse apparecchiature elettromedicali.

Il modulo permetterà di acquisire capacità riguardanti l’analisi e il progetto dei dispositivi per le applicazioni mediche dell’elettronica e dei campi elettromagnetici, sia con riferimento a tecniche di diagnosi che di terapia.

Programma

Modulo: MODULO II
Il corso prevede una parte iniziale in cui sono illustrati i principi di base dei circuiti elettronici, a bassa e alta frequenza, dell’interazione campo elettromagnetico-tessuto che sono alla base delle applicazioni elettromedicali. Vengono inoltre introdotti i concetti fondamentali relativi ai circuiti a microonde e i principi di base delle antenne usate in applicazioni mediche e le tecniche per il loro progetto (40 h).

Quindi vengono studiate diverse tecniche e apparati diagnostici basati sull’acquisizione di segnali e sulla ricostruzione di immagini quali (60 h):

  • radiografia digitale;
  • tomografia raggi X (CT);
  • risonanza magnetica nucleare – per la parte a radiofrequenza (RMN)
  • tomografia ad emissione a singolo fotone (SPECT);
  • tomografia ad emissione di protoni (PET);
  • termografia;
  • tecniche di immagine a microonde;
  • tecniche per il monitoraggio a distanza di parametri vitali (radar Doppler e UWB)
  • tecnologia RFID;
  • strumentazione per analisi cliniche.

Infine, vengono studiate alcune tecniche terapeutiche (16 h):

  • ipertermia e diatermia a microonde;
  • ablazione a radiofrequenza e microonde;
  • terapia fotodinamica.

Il corso è completato con la presentazione degli aspetti di Health Technology Assessment (HTA) sia in ambito ospedaliero che in ambito di ricerca e sviluppo (4 h).

Il corso prevede diversi seminari e visite presso laboratori ed ospedali al fine di mostrare la strumentazione in uso e parlare con gli operatori, e la presentazione di software per l’analisi della strumentazione come CST MW Studio, CT SIM, COMSOL, FEMLAB, etc.

NB. L’indicazione delle ore è puramente indicativa, potendo le lezioni variare di anno in anno a seconda delle interazioni con gli studenti frequentanti e sviluppi tecnologici

Modulo: MODULO I
Il corso prevede una parte iniziale in cui sono illustrati i principi di base dei circuiti elettronici, a bassa e alta frequenza, dell’interazione campo elettromagnetico-tessuto che sono alla base delle applicazioni elettromedicali. Vengono inoltre introdotti i concetti fondamentali relativi ai circuiti a microonde e i principi di base delle antenne usate in applicazioni mediche e le tecniche per il loro progetto (40 h).

Quindi vengono studiate diverse tecniche e apparati diagnostici basati sull’acquisizione di segnali e sulla ricostruzione di immagini quali (60 h):

  • radiografia digitale;
  • tomografia raggi X (CT);
  • risonanza magnetica nucleare – per la parte a radiofrequenza (RMN)
  • tomografia ad emissione a singolo fotone (SPECT);
  • tomografia ad emissione di protoni (PET);
  • termografia;
  • tecniche di immagine a microonde;
  • tecniche per il monitoraggio a distanza di parametri vitali (radar Doppler e UWB)
  • tecnologia RFID;
  • strumentazione per analisi cliniche.

Infine, vengono studiate alcune tecniche terapeutiche (16 h):

  • ipertermia e diatermia a microonde;
  • ablazione a radiofrequenza e microonde;
  • terapia fotodinamica.

Il corso è completato con la presentazione degli aspetti di Health Technology Assessment (HTA) sia in ambito ospedaliero che in ambito di ricerca e sviluppo (4 h).

Il corso prevede diversi seminari e visite presso laboratori ed ospedali al fine di mostrare la strumentazione in uso e parlare con gli operatori, e la presentazione di software per l’analisi della strumentazione come CST MW Studio, CT SIM, COMSOL, FEMLAB, etc.

NB. L’indicazione delle ore è puramente indicativa, potendo le lezioni variare di anno in anno a seconda delle interazioni con gli studenti frequentanti e sviluppi tecnologici

Modulo: MODULO II

  • Il dettaglio delle lezioni è disponibile sul sito e-learning

e viene presentato e discusso il primo giorno di lezione. Quanto segue è

puramente indicativo e si riferisce all'intero corso

  • Testi di riferimento: Materiale a disposizione su elearning
  • Principi di base dei circuiti elettronici, dell’interazione campo elettromagnetico-tessuto, circuiti a microonde e antenne usate in applicazioni mediche (40 h).
  • Testi di riferimento: Materiale a disposizione su elearning
  • Diverse tecniche e apparati diagnostici per la ricostruzione di immagini (60 h): radiografia digitale; tomografia raggi X (CT); risonanza magnetica nucleare – per la parte a radiofrequenza (RMN)- tomografia ad emissione a singolo fotone (SPECT); tomografia ad emissione di protoni (PET);- termografia;- tecniche di immagine a microonde;- tecniche per il monitoraggio a distanza di parametri vitali (radar Doppler e UWB); tecnologia RFID; strumentazione per analisi cliniche.
  • Testi di riferimento: Materiale a disposizione su elearning
  • Tecniche terapeutiche (16 h): ipertermia e diatermia a microonde; ablazione a radiofrequenza e microonde; terapia fotodinamica.
  • Testi di riferimento: Materiale a disposizione su elearning
  • Ulteriori argomenti riguardano: Health

Technology Assessment (HTA) sia in ambito ospedaliero che in ambito di

ricerca e sviluppo (4 h), e seminari.

  • Testi di riferimento: Materiale a disposizione su elearning

Modulo: MODULO I

  • Il dettaglio delle lezioni è disponibile sul sito e-learning e viene presentato e discusso il primo giorno di lezione. Quanto segue è puramente indicativo e si riferisce all’intero corso
  • Testi di riferimento: Materiale a disposizione su elearning
  • Principi di base dei circuiti elettronici, dell’interazione campo elettromagnetico-tessuto, circuiti a microonde e antenne usate in applicazioni mediche (40 h).
  • Testi di riferimento: Materiale a disposizione su elearning
  • Diverse tecniche e apparati diagnostici per la ricostruzione di immagini (60 h): radiografia digitale; tomografia raggi X (CT); risonanza magnetica nucleare – per la parte a radiofrequenza (RMN)- tomografia ad emissione a singolo fotone (SPECT); tomografia ad emissione di protoni (PET);- termografia;- tecniche di immagine a microonde;- tecniche per il monitoraggio a distanza di parametri vitali (radar Doppler e UWB); tecnologia RFID; strumentazione per analisi cliniche.
  • Testi di riferimento: Materiale a disposizione su elearning
  • Tecniche terapeutiche (16 h): ipertermia e diatermia a microonde; ablazione a radiofrequenza e microonde; terapia fotodinamica.
  • Testi di riferimento: Materiale a disposizione su elearning
  • Ulteriori argomenti riguardano: Health Technology Assessment (HTA) sia in ambito ospedaliero che in ambito di ricerca e sviluppo (4 h), e seminari.
  • Testi di riferimento: Materiale a disposizione su elearning

Modalità d'esame

Domande orali dai docenti.

L’esame mediamente si compone di due domande, una da ogni docente, incentrata sulle relative parti del corso. A partire dalla domanda si possono approfondire/discutere i diversi argomenti. La valutazione finale è data da una media (non aritmetica) delle valutazioni dei due docenti.

Come stabilito per gli esami universitari, la valutazione è espressa in trentesimi (scala 0-30); per superare l'esame occorre conseguire un voto finale non inferiore a 18/30 (voto minimo); il voto massimo è 30/30, a cui può essere aggiunta la “lode”.

Per ottenere il voto minimo, lo studente deve dimostrare di aver acquisito una conoscenza sufficiente degli argomenti trattati. Per conseguire il massimo punteggio, lo studente deve invece dimostrare di aver acquisito una conoscenza eccellente di tutti gli argomenti trattati durante il corso, essere in grado di collegarli, e presentarli in modo logico e coerente e con il linguaggio appropriato.

Le date degli appelli sono reperibili sul sito del docente di riferimento, prof. D. Caputo

Testi di riferimento

Modulo: MODULO II
Dispense e lucidi del corso forniti dai docenti. Il materiale è disponibile sul sito e-learning del corso. Ogni anno accademico viene formato apposito gruppo (nome e password fornite i primi giorni di lezione) a cui si chiede l’iscrizione degli studenti per agevolare le comunicazioni

Modulo: MODULO I
Dispense e lucidi del corso forniti dai docenti. Il materiale è disponibile sul sito e-learning del corso. Ogni anno accademico viene formato apposito gruppo (nome e password fornite i primi giorni di lezione) a cui si chiede l’iscrizione degli studenti per agevolare le comunicazioni.

Modulo: MODULO II
Medical Instrumentation:Application and Design, J.G. Webster, Ed. Wiley and Sons

Imaging System for Medical Diagnostics, E. Krestel, Siemens Publications

Laser-Tissue Interactions: Fundamentals and Applications, M.H. Niemz, Springer Ed.

http://www.cis.rit.edu/htbooks/mri

L. Occhialini, Risonanza magnetica nucleare

C Westbrook, C. Kautt, MRI in practice

L.Landini, V. Positano, M. Santarelli, Advanced image processing in MRI

J. G. Webster, Electrical Impedance Tomography, ed. by J. G. Webster, Adam Hilser, Bristol and New York, 1990.

N. G. Genqer, M. Uzuoglu, Y, Z. Ider, Sensitivity Matrix Analysis of the Back-Projection Algorithmin Electrical Impedance Tomography, IEEE, 1992, pp. 1682-1683

F. Santosa, M. Vogelius, A backprojection algorithm for Electrical Impedance Tomography, SIAM Journal on Applied Mathematics, Vol. 50, No. 1, pp. 216-243, Feb. 1990.

D. C. Barber, A. D. Seagar, Quantification in impedance imaging, Clin. Phys. Physiol. Meas., Vol. 11, pp. 45-56, 1990.

W. R. Breckon, M. K. Pidcock, Mathematical aspects of impedance imaging, Clin. Phys. Physiol. Meas., Vol. 8, Suppl. A, pp. 77-84, 1987.

T. J. Yorkey, J. G. Webster, W. J. Tompkins, Comparing reconstruction algorithms for Electrical Impedance Tomography, IEEE Trans. Biomed. Eng., vol. 34, no. 11, Nov. 1987.

Modulo: MODULO I
Medical Instrumentation:Application and Design, J.G. Webster, Ed. Wiley and Sons

Imaging System for Medical Diagnostics, E. Krestel, Siemens Publications

Laser-Tissue Interactions: Fundamentals and Applications, M.H. Niemz, Springer Ed.

http://www.cis.rit.edu/htbooks/mri

L. Occhialini, Risonanza magnetica nucleare

C Westbrook, C. Kautt, MRI in practice

L.Landini, V. Positano, M. Santarelli, Advanced image processing in MRI

J. G. Webster, Electrical Impedance Tomography, ed. by J. G. Webster, Adam Hilser, Bristol and New York, 1990.

N. G. Genqer, M. Uzuoglu, Y, Z. Ider, Sensitivity Matrix Analysis of the Back-Projection Algorithmin Electrical Impedance Tomography, IEEE, 1992, pp. 1682-1683

F. Santosa, M. Vogelius, A backprojection algorithm for Electrical Impedance Tomography, SIAM Journal on Applied Mathematics, Vol. 50, No. 1, pp. 216-243, Feb. 1990.

D. C. Barber, A. D. Seagar, Quantification in impedance imaging, Clin. Phys. Physiol. Meas., Vol. 11, pp. 45-56, 1990.

W. R. Breckon, M. K. Pidcock, Mathematical aspects of impedance imaging, Clin. Phys. Physiol. Meas., Vol. 8, Suppl. A, pp. 77-84, 1987.

T. J. Yorkey, J. G. Webster, W. J. Tompkins, Comparing reconstruction algorithms for Electrical Impedance Tomography, IEEE Trans. Biomed. Eng., vol. 34, no. 11, Nov. 1987.

Codice insegnamento AID-5764d136-a43

MODULO I 1° anno · 2° semestre · 3 CFU · IINF-04/A · 0 file

Fornire un’introduzione e una panoramica sull’uso delle tecnologie robotiche nell’ambito medico, con particolare riferimento alla chirurgia assistita. Lo studente conoscerà i principali sistemi di chirurgia assistita…

Scheda dell'insegnamento

Obiettivi formativi

Fornire un’introduzione e una panoramica sull’uso delle tecnologie robotiche nell’ambito medico, con particolare riferimento alla chirurgia assistita.

Lo studente conoscerà i principali sistemi di chirurgia assistita da robot, delle problematiche inerenti alla progettazione di robot medicali e al loro controllo.

Lo studente sarà in grado di:

  • leggere criticamente articoli che descrivano le principali tecnologie coinvolte nella robotica medica;
  • discutere dettagliatamente lo stato dell'arte delle applicazioni robotiche in medicina;
  • stimare i potenziali benefici derivanti dall'introduzione di tecniche robotiche in una procedura medica;
  • argomentare sullo sviluppo di una particolare tecnologia non ancora esistente o non ancora sperimentata;
  • comunicare e collaborare con persone di diversa formazione tecnica;
  • valutare i vincoli clinici, sociali ed economici nella implementazione di una tecnologia robotica in un settore medico;
  • progettare schemi di controllo per la teleoperazione di robot medicali e per l’esecuzione di compiti condivisi tra umani e robot.

Modulo 1

Obiettivi generali

Fornire strumenti di base per la modellistica e il controllo dei sistemi robotici per applicazioni industriali, di servizio e medicali.

Obiettivi specifici

Conoscenza e comprensione:

Lo studente apprenderà il funzionamento dei componenti di attuazione e sensoriali dei robot, i metodi di base per la modellistica, l'analisi e il controllo cinematico di manipolatori robotici, gli algoritmi di controllo del moto.

Applicare conoscenza e comprensione:

Lo studente sarà in grado di analizzare le strutture cinematiche di manipolatori seriali e di progettare algoritmi per il controllo del moto e l’esecuzione di compiti assegnati.

Capacità critiche e di giudizio:

Lo studente sarà in grado di individuare le caratteristiche funzionali di un sistema robotico con riferimento al tipo di compito, prevalentemente di interesse per applicazioni mediche, di analizzarne la complessità di realizzazione, le possibili prestazioni e le eventuali criticità.

Capacità comunicative:

Il corso mette in grado lo studente di presentare le principali problematiche applicative e le soluzioni tecniche riguardanti l'impiego dei robot.

Capacità di apprendimento:

Il corso mira a creare attitudini di apprendimento autonomo orientate all'analisi e alla soluzione di problemi connessi all'uso dei robot.

Modulo 2

Obiettivi generali

Fornire un’introduzione e una panoramica sull’uso delle tecnologie robotiche nell’ambito medico, con particolare riferimento alla chirurgia assistita.

Lo/a studente conoscerà i principali sistemi di chirurgia assistita da robot, delle problematiche inerenti alla progettazione di robot medicali e al loro controllo.

Obiettivi specifici

Conoscenza e comprensione:

Lo/a studente imparerà: a leggere criticamente articoli che descrivono le principali tecnologie coinvolte nella robotica medica; discutere in dettaglio lo stato dell'arte delle applicazioni robotiche in medicina; a conoscere le metodologie per la modellistica e il controllo di robot necessarie allo sviluppo di sistemi robotici medicali.

Applicare conoscenza e comprensione:

Lo/a studente saprà affrontare la progettazione di nuove tecnologie robotiche per applicazioni medicali. In particolare, sarà in grado di sviluppare modelli cinematici di robot medicali, analizzare e progettare architetture funzionali e di controllo per l’esecuzione di procedure chirurgiche assistite da robot.

Capacità critiche e di giudizio:

Lo/a studente saprà stimare i potenziali benefici derivanti dall'introduzione di tecniche robotiche in una procedura medica e di valutare i vincoli clinici, legali, sociali ed economici nella implementazione di una tecnologia robotica in un settore medico.

Abilità comunicative:

Lo/a studente imparerà a comunicare e collaborare con persone di diversa formazione per la definizione di obiettivi e vincoli nel progetto di robot medicali basati su bisogni clinici.

Capacità di apprendimento:

Lo/a studente sarà in grado di apprendere autonomamente nuovi concetti utili alla progettazione e sviluppo di nuove tecnologie per applicazioni medicali.

Programma

Modulo 1

Cinematica dei manipolatori: rappresentazioni dell'orientamento di un corpo rigido; cinematica diretta e inversa; cinematica differenziale: Jacobiano analitico e Jacobiano geometrico.

Statica: trasformazioni di forze.

Controllo: architetture di controllo; controllo cinematico (nello spazio dei giunti e del compito); controllo indipendente ai giunti.

Modulo 2

Introduzione: sommario del corso e prospettiva storica; analisi delle principali funzioni chirurgiche: il punto di vista ingegneristico; descrizione di alto livello dei principali sistemi chirurgici assistiti da robot.

Classificazione dei sistemi chirurgici assistiti da robot.

Cinematica dei robot usati in chirurgia.

Controllo: controllo di sistemi semi-autonomi; controllo con vincoli imposti dalle tecniche di chirurgia mininvasiva; teleoperazione; controllo cooperativo e sistemi “hands-on”; "fixture" virtuali per il controllo condiviso.

Metodi di registrazione robotica.

Analisi dei sistemi chirurgici in uso: il sistema chirurgico da Vinci; il sistema Cyberknife per la radiochirurgia; il robot Acrobot per la chirurgia ortopedica; il sistema Robodoc per la chirurgia ortopedica; prototipi di ricerca.

Casi di studio.

  • Introduzione al corso e organizzazione [2 ore]
  • Testi di riferimento: B. Siciliano, L. Villani, G. Oriolo, A. De LucaFoundations of Robotics, Springer, September 2025
  • Cinematica dei manipolatori: rappresentazioni dell'orientamento di un corpo rigido [4 ore]
  • Testi di riferimento: B. Siciliano, L. Villani, G. Oriolo, A. De LucaFoundations of Robotics, Springer, September 2025
  • Cinematica dei manipolatori: cinematica diretta [4 ore]
  • Testi di riferimento: B. Siciliano, L. Villani, G. Oriolo, A. De LucaFoundations of Robotics, Springer, September 2025
  • Cinematica dei manipolatori: inversa [4 ore]
  • Testi di riferimento: B. Siciliano, L. Villani, G. Oriolo, A. De LucaFoundations of Robotics, Springer, September 2025
  • cinematica differenziale: Jacobiano analitico e Jacobiano geometrico [6 ore]
  • Testi di riferimento: B. Siciliano, L. Villani, G. Oriolo, A. De LucaFoundations of Robotics, Springer, September 2025
  • Statica: trasformazioni di forze [2 ore]
  • Testi di riferimento: B. Siciliano, L. Villani, G. Oriolo, A. De LucaFoundations of Robotics, Springer, September 2025
  • Architetture di controllo [4 ore]
  • Testi di riferimento: B. Siciliano, L. Villani, G. Oriolo, A. De LucaFoundations of Robotics, Springer, September 2025
  • Controllo cinematico (nello spazio dei giunti e del compito) [4 ore]
  • Testi di riferimento: B. Siciliano, L. Villani, G. Oriolo, A. De LucaFoundations of Robotics, Springer, September 2025
  • Panoramica sull’evoluzione della robotica chirurgica [2 ore]
  • Testi di riferimento: Materiale didattico fornito dalla docente
  • Analisi delle principali funzioni chirurgiche e delle loro controparti robotiche [4 ore]
  • Testi di riferimento: Materiale didattico fornito dalla docente
  • Classificazione dei sistemi robotici chirurgici [2 ore]
  • Testi di riferimento: Materiale didattico fornito dalla docente
  • Progettazione cinematica dei robot chirurgici [4 ore]
  • Testi di riferimento: Materiale didattico fornito dalla docente
  • Controllo dei sistemi robotici chirurgici: controllo della forza di interazione per robot medicali [3 ore]
  • Testi di riferimento: Materiale didattico fornito dalla docente
  • Controllo dei sistemi robotici chirurgici: teleoperazione [2 ore]
  • Testi di riferimento: Materiale didattico fornito dalla docente
  • Controllo dei sistemi robotici chirurgici: sistemi cooperativi o “hands-on” [3 ore]
  • Testi di riferimento: Materiale didattico fornito dalla docente
  • Controllo dei sistemi robotici chirurgici: vincoli virtuali (“virtual fixtures”) per il controllo cooperativo [3 ore]
  • Testi di riferimento: Materiale didattico fornito dalla docente
  • Registrazione robotica [2 ore]
  • Testi di riferimento: Materiale didattico fornito dalla docente
  • Il sistema chirurgico da Vinci [2 ore]
  • Testi di riferimento: Materiale didattico fornito dalla docente
  • Casi di studio (possono variare di anno in anno): sistema robotico per ipertermia superficiale; simulatore del sistema di chirurgia robotica da Vinci. [3 ore]
  • Testi di riferimento: Materiale didattico fornito dalla docente

Modalità d'esame

Due modalità alternative:

  • Esame scritto e orale
  • Progetto (per l’assegnazione di un progetto è necessario svolgere due homework)

Testi di riferimento

Modulo 1

B. Siciliano, L. Villani, G. Oriolo, A. De Luca

Foundations of Robotics, Springer, September 2025

Modulo 2

Materiale didattico fornito dalla docente.

Modulo: MODULO II
N/D
Modulo: MODULO I
N/D

Codice insegnamento AID-8b369472-72b

MODULO I 1° anno · 2° semestre · 6 CFU · IINF-01/A · 0 file

Il corso intende fornire una formazione di base sui principi di funzionamento della strumentazione medicale standard e di avanguardia. Il corso inoltre prevede di rendere gli studenti capaci di valutare, utilizzare e…

Scheda dell'insegnamento

Obiettivi formativi

Il corso intende fornire una formazione di base sui principi di funzionamento della strumentazione medicale standard e di avanguardia.

Il corso inoltre prevede di rendere gli studenti capaci di valutare, utilizzare e progettare l’hardware e il software di diverse apparecchiature elettromedicali.

Il corso intende fornire una formazione di base sui principi di funzionamento della strumentazione medicale standard e di avanguardia.

Il corso inoltre prevede di rendere gli studenti capaci di valutare, utilizzare e progettare l’hardware e il software di diverse apparecchiature elettromedicali.

Il modulo permetterà di acquisire capacità riguardanti l’analisi e il progetto dei dispositivi per le applicazioni mediche dell’elettronica e dei campi elettromagnetici, sia con riferimento a tecniche di diagnosi che di terapia.

Programma

Modulo: MODULO II
Il corso prevede una parte iniziale in cui sono illustrati i principi di base dei circuiti elettronici, a bassa e alta frequenza, dell’interazione campo elettromagnetico-tessuto che sono alla base delle applicazioni elettromedicali. Vengono inoltre introdotti i concetti fondamentali relativi ai circuiti a microonde e i principi di base delle antenne usate in applicazioni mediche e le tecniche per il loro progetto (40 h).

Quindi vengono studiate diverse tecniche e apparati diagnostici basati sull’acquisizione di segnali e sulla ricostruzione di immagini quali (60 h):

  • radiografia digitale;
  • tomografia raggi X (CT);
  • risonanza magnetica nucleare – per la parte a radiofrequenza (RMN)
  • tomografia ad emissione a singolo fotone (SPECT);
  • tomografia ad emissione di protoni (PET);
  • termografia;
  • tecniche di immagine a microonde;
  • tecniche per il monitoraggio a distanza di parametri vitali (radar Doppler e UWB)
  • tecnologia RFID;
  • strumentazione per analisi cliniche.

Infine, vengono studiate alcune tecniche terapeutiche (16 h):

  • ipertermia e diatermia a microonde;
  • ablazione a radiofrequenza e microonde;
  • terapia fotodinamica.

Il corso è completato con la presentazione degli aspetti di Health Technology Assessment (HTA) sia in ambito ospedaliero che in ambito di ricerca e sviluppo (4 h).

Il corso prevede diversi seminari e visite presso laboratori ed ospedali al fine di mostrare la strumentazione in uso e parlare con gli operatori, e la presentazione di software per l’analisi della strumentazione come CST MW Studio, CT SIM, COMSOL, FEMLAB, etc.

NB. L’indicazione delle ore è puramente indicativa, potendo le lezioni variare di anno in anno a seconda delle interazioni con gli studenti frequentanti e sviluppi tecnologici

Modulo: MODULO I
Il corso prevede una parte iniziale in cui sono illustrati i principi di base dei circuiti elettronici, a bassa e alta frequenza, dell’interazione campo elettromagnetico-tessuto che sono alla base delle applicazioni elettromedicali. Vengono inoltre introdotti i concetti fondamentali relativi ai circuiti a microonde e i principi di base delle antenne usate in applicazioni mediche e le tecniche per il loro progetto (40 h).

Quindi vengono studiate diverse tecniche e apparati diagnostici basati sull’acquisizione di segnali e sulla ricostruzione di immagini quali (60 h):

  • radiografia digitale;
  • tomografia raggi X (CT);
  • risonanza magnetica nucleare – per la parte a radiofrequenza (RMN)
  • tomografia ad emissione a singolo fotone (SPECT);
  • tomografia ad emissione di protoni (PET);
  • termografia;
  • tecniche di immagine a microonde;
  • tecniche per il monitoraggio a distanza di parametri vitali (radar Doppler e UWB)
  • tecnologia RFID;
  • strumentazione per analisi cliniche.

Infine, vengono studiate alcune tecniche terapeutiche (16 h):

  • ipertermia e diatermia a microonde;
  • ablazione a radiofrequenza e microonde;
  • terapia fotodinamica.

Il corso è completato con la presentazione degli aspetti di Health Technology Assessment (HTA) sia in ambito ospedaliero che in ambito di ricerca e sviluppo (4 h).

Il corso prevede diversi seminari e visite presso laboratori ed ospedali al fine di mostrare la strumentazione in uso e parlare con gli operatori, e la presentazione di software per l’analisi della strumentazione come CST MW Studio, CT SIM, COMSOL, FEMLAB, etc.

NB. L’indicazione delle ore è puramente indicativa, potendo le lezioni variare di anno in anno a seconda delle interazioni con gli studenti frequentanti e sviluppi tecnologici

Modulo: MODULO II

  • Il dettaglio delle lezioni è disponibile sul sito e-learning

e viene presentato e discusso il primo giorno di lezione. Quanto segue è

puramente indicativo e si riferisce all'intero corso

  • Testi di riferimento: Materiale a disposizione su elearning
  • Principi di base dei circuiti elettronici, dell’interazione campo elettromagnetico-tessuto, circuiti a microonde e antenne usate in applicazioni mediche (40 h).
  • Testi di riferimento: Materiale a disposizione su elearning
  • Diverse tecniche e apparati diagnostici per la ricostruzione di immagini (60 h): radiografia digitale; tomografia raggi X (CT); risonanza magnetica nucleare – per la parte a radiofrequenza (RMN)- tomografia ad emissione a singolo fotone (SPECT); tomografia ad emissione di protoni (PET);- termografia;- tecniche di immagine a microonde;- tecniche per il monitoraggio a distanza di parametri vitali (radar Doppler e UWB); tecnologia RFID; strumentazione per analisi cliniche.
  • Testi di riferimento: Materiale a disposizione su elearning
  • Tecniche terapeutiche (16 h): ipertermia e diatermia a microonde; ablazione a radiofrequenza e microonde; terapia fotodinamica.
  • Testi di riferimento: Materiale a disposizione su elearning
  • Ulteriori argomenti riguardano: Health

Technology Assessment (HTA) sia in ambito ospedaliero che in ambito di

ricerca e sviluppo (4 h), e seminari.

  • Testi di riferimento: Materiale a disposizione su elearning

Modulo: MODULO I

  • Il dettaglio delle lezioni è disponibile sul sito e-learning e viene presentato e discusso il primo giorno di lezione. Quanto segue è puramente indicativo e si riferisce all’intero corso
  • Testi di riferimento: Materiale a disposizione su elearning
  • Principi di base dei circuiti elettronici, dell’interazione campo elettromagnetico-tessuto, circuiti a microonde e antenne usate in applicazioni mediche (40 h).
  • Testi di riferimento: Materiale a disposizione su elearning
  • Diverse tecniche e apparati diagnostici per la ricostruzione di immagini (60 h): radiografia digitale; tomografia raggi X (CT); risonanza magnetica nucleare – per la parte a radiofrequenza (RMN)- tomografia ad emissione a singolo fotone (SPECT); tomografia ad emissione di protoni (PET);- termografia;- tecniche di immagine a microonde;- tecniche per il monitoraggio a distanza di parametri vitali (radar Doppler e UWB); tecnologia RFID; strumentazione per analisi cliniche.
  • Testi di riferimento: Materiale a disposizione su elearning
  • Tecniche terapeutiche (16 h): ipertermia e diatermia a microonde; ablazione a radiofrequenza e microonde; terapia fotodinamica.
  • Testi di riferimento: Materiale a disposizione su elearning
  • Ulteriori argomenti riguardano: Health Technology Assessment (HTA) sia in ambito ospedaliero che in ambito di ricerca e sviluppo (4 h), e seminari.
  • Testi di riferimento: Materiale a disposizione su elearning

Modalità d'esame

Domande orali dai docenti.

L’esame mediamente si compone di due domande, una da ogni docente, incentrata sulle relative parti del corso. A partire dalla domanda si possono approfondire/discutere i diversi argomenti. La valutazione finale è data da una media (non aritmetica) delle valutazioni dei due docenti.

Come stabilito per gli esami universitari, la valutazione è espressa in trentesimi (scala 0-30); per superare l'esame occorre conseguire un voto finale non inferiore a 18/30 (voto minimo); il voto massimo è 30/30, a cui può essere aggiunta la “lode”.

Per ottenere il voto minimo, lo studente deve dimostrare di aver acquisito una conoscenza sufficiente degli argomenti trattati. Per conseguire il massimo punteggio, lo studente deve invece dimostrare di aver acquisito una conoscenza eccellente di tutti gli argomenti trattati durante il corso, essere in grado di collegarli, e presentarli in modo logico e coerente e con il linguaggio appropriato.

Le date degli appelli sono reperibili sul sito del docente di riferimento, prof. D. Caputo

Testi di riferimento

Modulo: MODULO II
Dispense e lucidi del corso forniti dai docenti. Il materiale è disponibile sul sito e-learning del corso. Ogni anno accademico viene formato apposito gruppo (nome e password fornite i primi giorni di lezione) a cui si chiede l’iscrizione degli studenti per agevolare le comunicazioni

Modulo: MODULO I
Dispense e lucidi del corso forniti dai docenti. Il materiale è disponibile sul sito e-learning del corso. Ogni anno accademico viene formato apposito gruppo (nome e password fornite i primi giorni di lezione) a cui si chiede l’iscrizione degli studenti per agevolare le comunicazioni.

Modulo: MODULO II
Medical Instrumentation:Application and Design, J.G. Webster, Ed. Wiley and Sons

Imaging System for Medical Diagnostics, E. Krestel, Siemens Publications

Laser-Tissue Interactions: Fundamentals and Applications, M.H. Niemz, Springer Ed.

http://www.cis.rit.edu/htbooks/mri

L. Occhialini, Risonanza magnetica nucleare

C Westbrook, C. Kautt, MRI in practice

L.Landini, V. Positano, M. Santarelli, Advanced image processing in MRI

J. G. Webster, Electrical Impedance Tomography, ed. by J. G. Webster, Adam Hilser, Bristol and New York, 1990.

N. G. Genqer, M. Uzuoglu, Y, Z. Ider, Sensitivity Matrix Analysis of the Back-Projection Algorithmin Electrical Impedance Tomography, IEEE, 1992, pp. 1682-1683

F. Santosa, M. Vogelius, A backprojection algorithm for Electrical Impedance Tomography, SIAM Journal on Applied Mathematics, Vol. 50, No. 1, pp. 216-243, Feb. 1990.

D. C. Barber, A. D. Seagar, Quantification in impedance imaging, Clin. Phys. Physiol. Meas., Vol. 11, pp. 45-56, 1990.

W. R. Breckon, M. K. Pidcock, Mathematical aspects of impedance imaging, Clin. Phys. Physiol. Meas., Vol. 8, Suppl. A, pp. 77-84, 1987.

T. J. Yorkey, J. G. Webster, W. J. Tompkins, Comparing reconstruction algorithms for Electrical Impedance Tomography, IEEE Trans. Biomed. Eng., vol. 34, no. 11, Nov. 1987.

Modulo: MODULO I
Medical Instrumentation:Application and Design, J.G. Webster, Ed. Wiley and Sons

Imaging System for Medical Diagnostics, E. Krestel, Siemens Publications

Laser-Tissue Interactions: Fundamentals and Applications, M.H. Niemz, Springer Ed.

http://www.cis.rit.edu/htbooks/mri

L. Occhialini, Risonanza magnetica nucleare

C Westbrook, C. Kautt, MRI in practice

L.Landini, V. Positano, M. Santarelli, Advanced image processing in MRI

J. G. Webster, Electrical Impedance Tomography, ed. by J. G. Webster, Adam Hilser, Bristol and New York, 1990.

N. G. Genqer, M. Uzuoglu, Y, Z. Ider, Sensitivity Matrix Analysis of the Back-Projection Algorithmin Electrical Impedance Tomography, IEEE, 1992, pp. 1682-1683

F. Santosa, M. Vogelius, A backprojection algorithm for Electrical Impedance Tomography, SIAM Journal on Applied Mathematics, Vol. 50, No. 1, pp. 216-243, Feb. 1990.

D. C. Barber, A. D. Seagar, Quantification in impedance imaging, Clin. Phys. Physiol. Meas., Vol. 11, pp. 45-56, 1990.

W. R. Breckon, M. K. Pidcock, Mathematical aspects of impedance imaging, Clin. Phys. Physiol. Meas., Vol. 8, Suppl. A, pp. 77-84, 1987.

T. J. Yorkey, J. G. Webster, W. J. Tompkins, Comparing reconstruction algorithms for Electrical Impedance Tomography, IEEE Trans. Biomed. Eng., vol. 34, no. 11, Nov. 1987.

Codice insegnamento AID-e2b2dffb-bdc

MODULO I 1° anno · 2° semestre · 3 CFU · IINF-04/A · 0 file
MODULO I 1° anno · 2° semestre · 3 CFU · IINF-04/A · 0 file
MODULO I 1° anno · 2° semestre · 6 CFU · IINF-01/A · 0 file
MODULO II 1° anno · 2° semestre · 6 CFU · IINF-02/A · 0 file

Il corso intende fornire una formazione di base sui principi di funzionamento della strumentazione medicale standard e di avanguardia. Il corso inoltre prevede di rendere gli studenti capaci di valutare, utilizzare e…

Scheda dell'insegnamento

Obiettivi formativi

Il corso intende fornire una formazione di base sui principi di funzionamento della strumentazione medicale standard e di avanguardia.

Il corso inoltre prevede di rendere gli studenti capaci di valutare, utilizzare e progettare l’hardware e il software di diverse apparecchiature elettromedicali.

Il corso intende fornire una formazione di base sui principi di funzionamento della strumentazione medicale standard e di avanguardia.

Il corso inoltre prevede di rendere gli studenti capaci di valutare, utilizzare e progettare l’hardware e il software di diverse apparecchiature elettromedicali.

Il modulo permetterà di acquisire capacità riguardanti l’analisi e il progetto dei dispositivi per le applicazioni mediche dell’elettronica e dei campi elettromagnetici, sia con riferimento a tecniche di diagnosi che di terapia.

Programma

Modulo: MODULO II
Il corso prevede una parte iniziale in cui sono illustrati i principi di base dei circuiti elettronici, a bassa e alta frequenza, dell’interazione campo elettromagnetico-tessuto che sono alla base delle applicazioni elettromedicali. Vengono inoltre introdotti i concetti fondamentali relativi ai circuiti a microonde e i principi di base delle antenne usate in applicazioni mediche e le tecniche per il loro progetto (40 h).

Quindi vengono studiate diverse tecniche e apparati diagnostici basati sull’acquisizione di segnali e sulla ricostruzione di immagini quali (60 h):

  • radiografia digitale;
  • tomografia raggi X (CT);
  • risonanza magnetica nucleare – per la parte a radiofrequenza (RMN)
  • tomografia ad emissione a singolo fotone (SPECT);
  • tomografia ad emissione di protoni (PET);
  • termografia;
  • tecniche di immagine a microonde;
  • tecniche per il monitoraggio a distanza di parametri vitali (radar Doppler e UWB)
  • tecnologia RFID;
  • strumentazione per analisi cliniche.

Infine, vengono studiate alcune tecniche terapeutiche (16 h):

  • ipertermia e diatermia a microonde;
  • ablazione a radiofrequenza e microonde;
  • terapia fotodinamica.

Il corso è completato con la presentazione degli aspetti di Health Technology Assessment (HTA) sia in ambito ospedaliero che in ambito di ricerca e sviluppo (4 h).

Il corso prevede diversi seminari e visite presso laboratori ed ospedali al fine di mostrare la strumentazione in uso e parlare con gli operatori, e la presentazione di software per l’analisi della strumentazione come CST MW Studio, CT SIM, COMSOL, FEMLAB, etc.

NB. L’indicazione delle ore è puramente indicativa, potendo le lezioni variare di anno in anno a seconda delle interazioni con gli studenti frequentanti e sviluppi tecnologici

Modulo: MODULO I
Il corso prevede una parte iniziale in cui sono illustrati i principi di base dei circuiti elettronici, a bassa e alta frequenza, dell’interazione campo elettromagnetico-tessuto che sono alla base delle applicazioni elettromedicali. Vengono inoltre introdotti i concetti fondamentali relativi ai circuiti a microonde e i principi di base delle antenne usate in applicazioni mediche e le tecniche per il loro progetto (40 h).

Quindi vengono studiate diverse tecniche e apparati diagnostici basati sull’acquisizione di segnali e sulla ricostruzione di immagini quali (60 h):

  • radiografia digitale;
  • tomografia raggi X (CT);
  • risonanza magnetica nucleare – per la parte a radiofrequenza (RMN)
  • tomografia ad emissione a singolo fotone (SPECT);
  • tomografia ad emissione di protoni (PET);
  • termografia;
  • tecniche di immagine a microonde;
  • tecniche per il monitoraggio a distanza di parametri vitali (radar Doppler e UWB)
  • tecnologia RFID;
  • strumentazione per analisi cliniche.

Infine, vengono studiate alcune tecniche terapeutiche (16 h):

  • ipertermia e diatermia a microonde;
  • ablazione a radiofrequenza e microonde;
  • terapia fotodinamica.

Il corso è completato con la presentazione degli aspetti di Health Technology Assessment (HTA) sia in ambito ospedaliero che in ambito di ricerca e sviluppo (4 h).

Il corso prevede diversi seminari e visite presso laboratori ed ospedali al fine di mostrare la strumentazione in uso e parlare con gli operatori, e la presentazione di software per l’analisi della strumentazione come CST MW Studio, CT SIM, COMSOL, FEMLAB, etc.

NB. L’indicazione delle ore è puramente indicativa, potendo le lezioni variare di anno in anno a seconda delle interazioni con gli studenti frequentanti e sviluppi tecnologici

Modulo: MODULO II

  • Il dettaglio delle lezioni è disponibile sul sito e-learning

e viene presentato e discusso il primo giorno di lezione. Quanto segue è

puramente indicativo e si riferisce all'intero corso

  • Testi di riferimento: Materiale a disposizione su elearning
  • Principi di base dei circuiti elettronici, dell’interazione campo elettromagnetico-tessuto, circuiti a microonde e antenne usate in applicazioni mediche (40 h).
  • Testi di riferimento: Materiale a disposizione su elearning
  • Diverse tecniche e apparati diagnostici per la ricostruzione di immagini (60 h): radiografia digitale; tomografia raggi X (CT); risonanza magnetica nucleare – per la parte a radiofrequenza (RMN)- tomografia ad emissione a singolo fotone (SPECT); tomografia ad emissione di protoni (PET);- termografia;- tecniche di immagine a microonde;- tecniche per il monitoraggio a distanza di parametri vitali (radar Doppler e UWB); tecnologia RFID; strumentazione per analisi cliniche.
  • Testi di riferimento: Materiale a disposizione su elearning
  • Tecniche terapeutiche (16 h): ipertermia e diatermia a microonde; ablazione a radiofrequenza e microonde; terapia fotodinamica.
  • Testi di riferimento: Materiale a disposizione su elearning
  • Ulteriori argomenti riguardano: Health

Technology Assessment (HTA) sia in ambito ospedaliero che in ambito di

ricerca e sviluppo (4 h), e seminari.

  • Testi di riferimento: Materiale a disposizione su elearning

Modulo: MODULO I

  • Il dettaglio delle lezioni è disponibile sul sito e-learning e viene presentato e discusso il primo giorno di lezione. Quanto segue è puramente indicativo e si riferisce all’intero corso
  • Testi di riferimento: Materiale a disposizione su elearning
  • Principi di base dei circuiti elettronici, dell’interazione campo elettromagnetico-tessuto, circuiti a microonde e antenne usate in applicazioni mediche (40 h).
  • Testi di riferimento: Materiale a disposizione su elearning
  • Diverse tecniche e apparati diagnostici per la ricostruzione di immagini (60 h): radiografia digitale; tomografia raggi X (CT); risonanza magnetica nucleare – per la parte a radiofrequenza (RMN)- tomografia ad emissione a singolo fotone (SPECT); tomografia ad emissione di protoni (PET);- termografia;- tecniche di immagine a microonde;- tecniche per il monitoraggio a distanza di parametri vitali (radar Doppler e UWB); tecnologia RFID; strumentazione per analisi cliniche.
  • Testi di riferimento: Materiale a disposizione su elearning
  • Tecniche terapeutiche (16 h): ipertermia e diatermia a microonde; ablazione a radiofrequenza e microonde; terapia fotodinamica.
  • Testi di riferimento: Materiale a disposizione su elearning
  • Ulteriori argomenti riguardano: Health Technology Assessment (HTA) sia in ambito ospedaliero che in ambito di ricerca e sviluppo (4 h), e seminari.
  • Testi di riferimento: Materiale a disposizione su elearning

Modalità d'esame

Domande orali dai docenti.

L’esame mediamente si compone di due domande, una da ogni docente, incentrata sulle relative parti del corso. A partire dalla domanda si possono approfondire/discutere i diversi argomenti. La valutazione finale è data da una media (non aritmetica) delle valutazioni dei due docenti.

Come stabilito per gli esami universitari, la valutazione è espressa in trentesimi (scala 0-30); per superare l'esame occorre conseguire un voto finale non inferiore a 18/30 (voto minimo); il voto massimo è 30/30, a cui può essere aggiunta la “lode”.

Per ottenere il voto minimo, lo studente deve dimostrare di aver acquisito una conoscenza sufficiente degli argomenti trattati. Per conseguire il massimo punteggio, lo studente deve invece dimostrare di aver acquisito una conoscenza eccellente di tutti gli argomenti trattati durante il corso, essere in grado di collegarli, e presentarli in modo logico e coerente e con il linguaggio appropriato.

Le date degli appelli sono reperibili sul sito del docente di riferimento, prof. D. Caputo

Testi di riferimento

Modulo: MODULO II
Dispense e lucidi del corso forniti dai docenti. Il materiale è disponibile sul sito e-learning del corso. Ogni anno accademico viene formato apposito gruppo (nome e password fornite i primi giorni di lezione) a cui si chiede l’iscrizione degli studenti per agevolare le comunicazioni

Modulo: MODULO I
Dispense e lucidi del corso forniti dai docenti. Il materiale è disponibile sul sito e-learning del corso. Ogni anno accademico viene formato apposito gruppo (nome e password fornite i primi giorni di lezione) a cui si chiede l’iscrizione degli studenti per agevolare le comunicazioni.

Modulo: MODULO II
Medical Instrumentation:Application and Design, J.G. Webster, Ed. Wiley and Sons

Imaging System for Medical Diagnostics, E. Krestel, Siemens Publications

Laser-Tissue Interactions: Fundamentals and Applications, M.H. Niemz, Springer Ed.

http://www.cis.rit.edu/htbooks/mri

L. Occhialini, Risonanza magnetica nucleare

C Westbrook, C. Kautt, MRI in practice

L.Landini, V. Positano, M. Santarelli, Advanced image processing in MRI

J. G. Webster, Electrical Impedance Tomography, ed. by J. G. Webster, Adam Hilser, Bristol and New York, 1990.

N. G. Genqer, M. Uzuoglu, Y, Z. Ider, Sensitivity Matrix Analysis of the Back-Projection Algorithmin Electrical Impedance Tomography, IEEE, 1992, pp. 1682-1683

F. Santosa, M. Vogelius, A backprojection algorithm for Electrical Impedance Tomography, SIAM Journal on Applied Mathematics, Vol. 50, No. 1, pp. 216-243, Feb. 1990.

D. C. Barber, A. D. Seagar, Quantification in impedance imaging, Clin. Phys. Physiol. Meas., Vol. 11, pp. 45-56, 1990.

W. R. Breckon, M. K. Pidcock, Mathematical aspects of impedance imaging, Clin. Phys. Physiol. Meas., Vol. 8, Suppl. A, pp. 77-84, 1987.

T. J. Yorkey, J. G. Webster, W. J. Tompkins, Comparing reconstruction algorithms for Electrical Impedance Tomography, IEEE Trans. Biomed. Eng., vol. 34, no. 11, Nov. 1987.

Modulo: MODULO I
Medical Instrumentation:Application and Design, J.G. Webster, Ed. Wiley and Sons

Imaging System for Medical Diagnostics, E. Krestel, Siemens Publications

Laser-Tissue Interactions: Fundamentals and Applications, M.H. Niemz, Springer Ed.

http://www.cis.rit.edu/htbooks/mri

L. Occhialini, Risonanza magnetica nucleare

C Westbrook, C. Kautt, MRI in practice

L.Landini, V. Positano, M. Santarelli, Advanced image processing in MRI

J. G. Webster, Electrical Impedance Tomography, ed. by J. G. Webster, Adam Hilser, Bristol and New York, 1990.

N. G. Genqer, M. Uzuoglu, Y, Z. Ider, Sensitivity Matrix Analysis of the Back-Projection Algorithmin Electrical Impedance Tomography, IEEE, 1992, pp. 1682-1683

F. Santosa, M. Vogelius, A backprojection algorithm for Electrical Impedance Tomography, SIAM Journal on Applied Mathematics, Vol. 50, No. 1, pp. 216-243, Feb. 1990.

D. C. Barber, A. D. Seagar, Quantification in impedance imaging, Clin. Phys. Physiol. Meas., Vol. 11, pp. 45-56, 1990.

W. R. Breckon, M. K. Pidcock, Mathematical aspects of impedance imaging, Clin. Phys. Physiol. Meas., Vol. 8, Suppl. A, pp. 77-84, 1987.

T. J. Yorkey, J. G. Webster, W. J. Tompkins, Comparing reconstruction algorithms for Electrical Impedance Tomography, IEEE Trans. Biomed. Eng., vol. 34, no. 11, Nov. 1987.

Codice insegnamento AID-f45d577d-6ff

MODULO II 1° anno · 2° semestre · 3 CFU · IINF-04/A · 0 file

Fornire un’introduzione e una panoramica sull’uso delle tecnologie robotiche nell’ambito medico, con particolare riferimento alla chirurgia assistita. Lo studente conoscerà i principali sistemi di chirurgia assistita…

Scheda dell'insegnamento

Obiettivi formativi

Fornire un’introduzione e una panoramica sull’uso delle tecnologie robotiche nell’ambito medico, con particolare riferimento alla chirurgia assistita.

Lo studente conoscerà i principali sistemi di chirurgia assistita da robot, delle problematiche inerenti alla progettazione di robot medicali e al loro controllo.

Lo studente sarà in grado di:

  • leggere criticamente articoli che descrivano le principali tecnologie coinvolte nella robotica medica;
  • discutere dettagliatamente lo stato dell'arte delle applicazioni robotiche in medicina;
  • stimare i potenziali benefici derivanti dall'introduzione di tecniche robotiche in una procedura medica;
  • argomentare sullo sviluppo di una particolare tecnologia non ancora esistente o non ancora sperimentata;
  • comunicare e collaborare con persone di diversa formazione tecnica;
  • valutare i vincoli clinici, sociali ed economici nella implementazione di una tecnologia robotica in un settore medico;
  • progettare schemi di controllo per la teleoperazione di robot medicali e per l’esecuzione di compiti condivisi tra umani e robot.

Modulo 1

Obiettivi generali

Fornire strumenti di base per la modellistica e il controllo dei sistemi robotici per applicazioni industriali, di servizio e medicali.

Obiettivi specifici

Conoscenza e comprensione:

Lo studente apprenderà il funzionamento dei componenti di attuazione e sensoriali dei robot, i metodi di base per la modellistica, l'analisi e il controllo cinematico di manipolatori robotici, gli algoritmi di controllo del moto.

Applicare conoscenza e comprensione:

Lo studente sarà in grado di analizzare le strutture cinematiche di manipolatori seriali e di progettare algoritmi per il controllo del moto e l’esecuzione di compiti assegnati.

Capacità critiche e di giudizio:

Lo studente sarà in grado di individuare le caratteristiche funzionali di un sistema robotico con riferimento al tipo di compito, prevalentemente di interesse per applicazioni mediche, di analizzarne la complessità di realizzazione, le possibili prestazioni e le eventuali criticità.

Capacità comunicative:

Il corso mette in grado lo studente di presentare le principali problematiche applicative e le soluzioni tecniche riguardanti l'impiego dei robot.

Capacità di apprendimento:

Il corso mira a creare attitudini di apprendimento autonomo orientate all'analisi e alla soluzione di problemi connessi all'uso dei robot.

Modulo 2

Obiettivi generali

Fornire un’introduzione e una panoramica sull’uso delle tecnologie robotiche nell’ambito medico, con particolare riferimento alla chirurgia assistita.

Lo/a studente conoscerà i principali sistemi di chirurgia assistita da robot, delle problematiche inerenti alla progettazione di robot medicali e al loro controllo.

Obiettivi specifici

Conoscenza e comprensione:

Lo/a studente imparerà: a leggere criticamente articoli che descrivono le principali tecnologie coinvolte nella robotica medica; discutere in dettaglio lo stato dell'arte delle applicazioni robotiche in medicina; a conoscere le metodologie per la modellistica e il controllo di robot necessarie allo sviluppo di sistemi robotici medicali.

Applicare conoscenza e comprensione:

Lo/a studente saprà affrontare la progettazione di nuove tecnologie robotiche per applicazioni medicali. In particolare, sarà in grado di sviluppare modelli cinematici di robot medicali, analizzare e progettare architetture funzionali e di controllo per l’esecuzione di procedure chirurgiche assistite da robot.

Capacità critiche e di giudizio:

Lo/a studente saprà stimare i potenziali benefici derivanti dall'introduzione di tecniche robotiche in una procedura medica e di valutare i vincoli clinici, legali, sociali ed economici nella implementazione di una tecnologia robotica in un settore medico.

Abilità comunicative:

Lo/a studente imparerà a comunicare e collaborare con persone di diversa formazione per la definizione di obiettivi e vincoli nel progetto di robot medicali basati su bisogni clinici.

Capacità di apprendimento:

Lo/a studente sarà in grado di apprendere autonomamente nuovi concetti utili alla progettazione e sviluppo di nuove tecnologie per applicazioni medicali.

Programma

Modulo 1

Cinematica dei manipolatori: rappresentazioni dell'orientamento di un corpo rigido; cinematica diretta e inversa; cinematica differenziale: Jacobiano analitico e Jacobiano geometrico.

Statica: trasformazioni di forze.

Controllo: architetture di controllo; controllo cinematico (nello spazio dei giunti e del compito); controllo indipendente ai giunti.

Modulo 2

Introduzione: sommario del corso e prospettiva storica; analisi delle principali funzioni chirurgiche: il punto di vista ingegneristico; descrizione di alto livello dei principali sistemi chirurgici assistiti da robot.

Classificazione dei sistemi chirurgici assistiti da robot.

Cinematica dei robot usati in chirurgia.

Controllo: controllo di sistemi semi-autonomi; controllo con vincoli imposti dalle tecniche di chirurgia mininvasiva; teleoperazione; controllo cooperativo e sistemi “hands-on”; "fixture" virtuali per il controllo condiviso.

Metodi di registrazione robotica.

Analisi dei sistemi chirurgici in uso: il sistema chirurgico da Vinci; il sistema Cyberknife per la radiochirurgia; il robot Acrobot per la chirurgia ortopedica; il sistema Robodoc per la chirurgia ortopedica; prototipi di ricerca.

Casi di studio.

  • Introduzione al corso e organizzazione [2 ore]
  • Testi di riferimento: B. Siciliano, L. Villani, G. Oriolo, A. De LucaFoundations of Robotics, Springer, September 2025
  • Cinematica dei manipolatori: rappresentazioni dell'orientamento di un corpo rigido [4 ore]
  • Testi di riferimento: B. Siciliano, L. Villani, G. Oriolo, A. De LucaFoundations of Robotics, Springer, September 2025
  • Cinematica dei manipolatori: cinematica diretta [4 ore]
  • Testi di riferimento: B. Siciliano, L. Villani, G. Oriolo, A. De LucaFoundations of Robotics, Springer, September 2025
  • Cinematica dei manipolatori: inversa [4 ore]
  • Testi di riferimento: B. Siciliano, L. Villani, G. Oriolo, A. De LucaFoundations of Robotics, Springer, September 2025
  • cinematica differenziale: Jacobiano analitico e Jacobiano geometrico [6 ore]
  • Testi di riferimento: B. Siciliano, L. Villani, G. Oriolo, A. De LucaFoundations of Robotics, Springer, September 2025
  • Statica: trasformazioni di forze [2 ore]
  • Testi di riferimento: B. Siciliano, L. Villani, G. Oriolo, A. De LucaFoundations of Robotics, Springer, September 2025
  • Architetture di controllo [4 ore]
  • Testi di riferimento: B. Siciliano, L. Villani, G. Oriolo, A. De LucaFoundations of Robotics, Springer, September 2025
  • Controllo cinematico (nello spazio dei giunti e del compito) [4 ore]
  • Testi di riferimento: B. Siciliano, L. Villani, G. Oriolo, A. De LucaFoundations of Robotics, Springer, September 2025
  • Panoramica sull’evoluzione della robotica chirurgica [2 ore]
  • Testi di riferimento: Materiale didattico fornito dalla docente
  • Analisi delle principali funzioni chirurgiche e delle loro controparti robotiche [4 ore]
  • Testi di riferimento: Materiale didattico fornito dalla docente
  • Classificazione dei sistemi robotici chirurgici [2 ore]
  • Testi di riferimento: Materiale didattico fornito dalla docente
  • Progettazione cinematica dei robot chirurgici [4 ore]
  • Testi di riferimento: Materiale didattico fornito dalla docente
  • Controllo dei sistemi robotici chirurgici: controllo della forza di interazione per robot medicali [3 ore]
  • Testi di riferimento: Materiale didattico fornito dalla docente
  • Controllo dei sistemi robotici chirurgici: teleoperazione [2 ore]
  • Testi di riferimento: Materiale didattico fornito dalla docente
  • Controllo dei sistemi robotici chirurgici: sistemi cooperativi o “hands-on” [3 ore]
  • Testi di riferimento: Materiale didattico fornito dalla docente
  • Controllo dei sistemi robotici chirurgici: vincoli virtuali (“virtual fixtures”) per il controllo cooperativo [3 ore]
  • Testi di riferimento: Materiale didattico fornito dalla docente
  • Registrazione robotica [2 ore]
  • Testi di riferimento: Materiale didattico fornito dalla docente
  • Il sistema chirurgico da Vinci [2 ore]
  • Testi di riferimento: Materiale didattico fornito dalla docente
  • Casi di studio (possono variare di anno in anno): sistema robotico per ipertermia superficiale; simulatore del sistema di chirurgia robotica da Vinci. [3 ore]
  • Testi di riferimento: Materiale didattico fornito dalla docente

Modalità d'esame

Due modalità alternative:

  • Esame scritto e orale
  • Progetto (per l’assegnazione di un progetto è necessario svolgere due homework)

Testi di riferimento

Modulo 1

B. Siciliano, L. Villani, G. Oriolo, A. De Luca

Foundations of Robotics, Springer, September 2025

Modulo 2

Materiale didattico fornito dalla docente.

Modulo: MODULO II
N/D
Modulo: MODULO I
N/D

Codice insegnamento AID-3fdaa543-2a0

MODULO II 1° anno · 2° semestre · 6 CFU · IINF-02/A · 0 file

Il corso intende fornire una formazione di base sui principi di funzionamento della strumentazione medicale standard e di avanguardia. Il corso inoltre prevede di rendere gli studenti capaci di valutare, utilizzare e…

Scheda dell'insegnamento

Obiettivi formativi

Il corso intende fornire una formazione di base sui principi di funzionamento della strumentazione medicale standard e di avanguardia.

Il corso inoltre prevede di rendere gli studenti capaci di valutare, utilizzare e progettare l’hardware e il software di diverse apparecchiature elettromedicali.

Il corso intende fornire una formazione di base sui principi di funzionamento della strumentazione medicale standard e di avanguardia.

Il corso inoltre prevede di rendere gli studenti capaci di valutare, utilizzare e progettare l’hardware e il software di diverse apparecchiature elettromedicali.

Il modulo permetterà di acquisire capacità riguardanti l’analisi e il progetto dei dispositivi per le applicazioni mediche dell’elettronica e dei campi elettromagnetici, sia con riferimento a tecniche di diagnosi che di terapia.

Programma

Modulo: MODULO II
Il corso prevede una parte iniziale in cui sono illustrati i principi di base dei circuiti elettronici, a bassa e alta frequenza, dell’interazione campo elettromagnetico-tessuto che sono alla base delle applicazioni elettromedicali. Vengono inoltre introdotti i concetti fondamentali relativi ai circuiti a microonde e i principi di base delle antenne usate in applicazioni mediche e le tecniche per il loro progetto (40 h).

Quindi vengono studiate diverse tecniche e apparati diagnostici basati sull’acquisizione di segnali e sulla ricostruzione di immagini quali (60 h):

  • radiografia digitale;
  • tomografia raggi X (CT);
  • risonanza magnetica nucleare – per la parte a radiofrequenza (RMN)
  • tomografia ad emissione a singolo fotone (SPECT);
  • tomografia ad emissione di protoni (PET);
  • termografia;
  • tecniche di immagine a microonde;
  • tecniche per il monitoraggio a distanza di parametri vitali (radar Doppler e UWB)
  • tecnologia RFID;
  • strumentazione per analisi cliniche.

Infine, vengono studiate alcune tecniche terapeutiche (16 h):

  • ipertermia e diatermia a microonde;
  • ablazione a radiofrequenza e microonde;
  • terapia fotodinamica.

Il corso è completato con la presentazione degli aspetti di Health Technology Assessment (HTA) sia in ambito ospedaliero che in ambito di ricerca e sviluppo (4 h).

Il corso prevede diversi seminari e visite presso laboratori ed ospedali al fine di mostrare la strumentazione in uso e parlare con gli operatori, e la presentazione di software per l’analisi della strumentazione come CST MW Studio, CT SIM, COMSOL, FEMLAB, etc.

NB. L’indicazione delle ore è puramente indicativa, potendo le lezioni variare di anno in anno a seconda delle interazioni con gli studenti frequentanti e sviluppi tecnologici

Modulo: MODULO I
Il corso prevede una parte iniziale in cui sono illustrati i principi di base dei circuiti elettronici, a bassa e alta frequenza, dell’interazione campo elettromagnetico-tessuto che sono alla base delle applicazioni elettromedicali. Vengono inoltre introdotti i concetti fondamentali relativi ai circuiti a microonde e i principi di base delle antenne usate in applicazioni mediche e le tecniche per il loro progetto (40 h).

Quindi vengono studiate diverse tecniche e apparati diagnostici basati sull’acquisizione di segnali e sulla ricostruzione di immagini quali (60 h):

  • radiografia digitale;
  • tomografia raggi X (CT);
  • risonanza magnetica nucleare – per la parte a radiofrequenza (RMN)
  • tomografia ad emissione a singolo fotone (SPECT);
  • tomografia ad emissione di protoni (PET);
  • termografia;
  • tecniche di immagine a microonde;
  • tecniche per il monitoraggio a distanza di parametri vitali (radar Doppler e UWB)
  • tecnologia RFID;
  • strumentazione per analisi cliniche.

Infine, vengono studiate alcune tecniche terapeutiche (16 h):

  • ipertermia e diatermia a microonde;
  • ablazione a radiofrequenza e microonde;
  • terapia fotodinamica.

Il corso è completato con la presentazione degli aspetti di Health Technology Assessment (HTA) sia in ambito ospedaliero che in ambito di ricerca e sviluppo (4 h).

Il corso prevede diversi seminari e visite presso laboratori ed ospedali al fine di mostrare la strumentazione in uso e parlare con gli operatori, e la presentazione di software per l’analisi della strumentazione come CST MW Studio, CT SIM, COMSOL, FEMLAB, etc.

NB. L’indicazione delle ore è puramente indicativa, potendo le lezioni variare di anno in anno a seconda delle interazioni con gli studenti frequentanti e sviluppi tecnologici

Modulo: MODULO II

  • Il dettaglio delle lezioni è disponibile sul sito e-learning

e viene presentato e discusso il primo giorno di lezione. Quanto segue è

puramente indicativo e si riferisce all'intero corso

  • Testi di riferimento: Materiale a disposizione su elearning
  • Principi di base dei circuiti elettronici, dell’interazione campo elettromagnetico-tessuto, circuiti a microonde e antenne usate in applicazioni mediche (40 h).
  • Testi di riferimento: Materiale a disposizione su elearning
  • Diverse tecniche e apparati diagnostici per la ricostruzione di immagini (60 h): radiografia digitale; tomografia raggi X (CT); risonanza magnetica nucleare – per la parte a radiofrequenza (RMN)- tomografia ad emissione a singolo fotone (SPECT); tomografia ad emissione di protoni (PET);- termografia;- tecniche di immagine a microonde;- tecniche per il monitoraggio a distanza di parametri vitali (radar Doppler e UWB); tecnologia RFID; strumentazione per analisi cliniche.
  • Testi di riferimento: Materiale a disposizione su elearning
  • Tecniche terapeutiche (16 h): ipertermia e diatermia a microonde; ablazione a radiofrequenza e microonde; terapia fotodinamica.
  • Testi di riferimento: Materiale a disposizione su elearning
  • Ulteriori argomenti riguardano: Health

Technology Assessment (HTA) sia in ambito ospedaliero che in ambito di

ricerca e sviluppo (4 h), e seminari.

  • Testi di riferimento: Materiale a disposizione su elearning

Modulo: MODULO I

  • Il dettaglio delle lezioni è disponibile sul sito e-learning e viene presentato e discusso il primo giorno di lezione. Quanto segue è puramente indicativo e si riferisce all’intero corso
  • Testi di riferimento: Materiale a disposizione su elearning
  • Principi di base dei circuiti elettronici, dell’interazione campo elettromagnetico-tessuto, circuiti a microonde e antenne usate in applicazioni mediche (40 h).
  • Testi di riferimento: Materiale a disposizione su elearning
  • Diverse tecniche e apparati diagnostici per la ricostruzione di immagini (60 h): radiografia digitale; tomografia raggi X (CT); risonanza magnetica nucleare – per la parte a radiofrequenza (RMN)- tomografia ad emissione a singolo fotone (SPECT); tomografia ad emissione di protoni (PET);- termografia;- tecniche di immagine a microonde;- tecniche per il monitoraggio a distanza di parametri vitali (radar Doppler e UWB); tecnologia RFID; strumentazione per analisi cliniche.
  • Testi di riferimento: Materiale a disposizione su elearning
  • Tecniche terapeutiche (16 h): ipertermia e diatermia a microonde; ablazione a radiofrequenza e microonde; terapia fotodinamica.
  • Testi di riferimento: Materiale a disposizione su elearning
  • Ulteriori argomenti riguardano: Health Technology Assessment (HTA) sia in ambito ospedaliero che in ambito di ricerca e sviluppo (4 h), e seminari.
  • Testi di riferimento: Materiale a disposizione su elearning

Modalità d'esame

Domande orali dai docenti.

L’esame mediamente si compone di due domande, una da ogni docente, incentrata sulle relative parti del corso. A partire dalla domanda si possono approfondire/discutere i diversi argomenti. La valutazione finale è data da una media (non aritmetica) delle valutazioni dei due docenti.

Come stabilito per gli esami universitari, la valutazione è espressa in trentesimi (scala 0-30); per superare l'esame occorre conseguire un voto finale non inferiore a 18/30 (voto minimo); il voto massimo è 30/30, a cui può essere aggiunta la “lode”.

Per ottenere il voto minimo, lo studente deve dimostrare di aver acquisito una conoscenza sufficiente degli argomenti trattati. Per conseguire il massimo punteggio, lo studente deve invece dimostrare di aver acquisito una conoscenza eccellente di tutti gli argomenti trattati durante il corso, essere in grado di collegarli, e presentarli in modo logico e coerente e con il linguaggio appropriato.

Le date degli appelli sono reperibili sul sito del docente di riferimento, prof. D. Caputo

Testi di riferimento

Modulo: MODULO II
Dispense e lucidi del corso forniti dai docenti. Il materiale è disponibile sul sito e-learning del corso. Ogni anno accademico viene formato apposito gruppo (nome e password fornite i primi giorni di lezione) a cui si chiede l’iscrizione degli studenti per agevolare le comunicazioni

Modulo: MODULO I
Dispense e lucidi del corso forniti dai docenti. Il materiale è disponibile sul sito e-learning del corso. Ogni anno accademico viene formato apposito gruppo (nome e password fornite i primi giorni di lezione) a cui si chiede l’iscrizione degli studenti per agevolare le comunicazioni.

Modulo: MODULO II
Medical Instrumentation:Application and Design, J.G. Webster, Ed. Wiley and Sons

Imaging System for Medical Diagnostics, E. Krestel, Siemens Publications

Laser-Tissue Interactions: Fundamentals and Applications, M.H. Niemz, Springer Ed.

http://www.cis.rit.edu/htbooks/mri

L. Occhialini, Risonanza magnetica nucleare

C Westbrook, C. Kautt, MRI in practice

L.Landini, V. Positano, M. Santarelli, Advanced image processing in MRI

J. G. Webster, Electrical Impedance Tomography, ed. by J. G. Webster, Adam Hilser, Bristol and New York, 1990.

N. G. Genqer, M. Uzuoglu, Y, Z. Ider, Sensitivity Matrix Analysis of the Back-Projection Algorithmin Electrical Impedance Tomography, IEEE, 1992, pp. 1682-1683

F. Santosa, M. Vogelius, A backprojection algorithm for Electrical Impedance Tomography, SIAM Journal on Applied Mathematics, Vol. 50, No. 1, pp. 216-243, Feb. 1990.

D. C. Barber, A. D. Seagar, Quantification in impedance imaging, Clin. Phys. Physiol. Meas., Vol. 11, pp. 45-56, 1990.

W. R. Breckon, M. K. Pidcock, Mathematical aspects of impedance imaging, Clin. Phys. Physiol. Meas., Vol. 8, Suppl. A, pp. 77-84, 1987.

T. J. Yorkey, J. G. Webster, W. J. Tompkins, Comparing reconstruction algorithms for Electrical Impedance Tomography, IEEE Trans. Biomed. Eng., vol. 34, no. 11, Nov. 1987.

Modulo: MODULO I
Medical Instrumentation:Application and Design, J.G. Webster, Ed. Wiley and Sons

Imaging System for Medical Diagnostics, E. Krestel, Siemens Publications

Laser-Tissue Interactions: Fundamentals and Applications, M.H. Niemz, Springer Ed.

http://www.cis.rit.edu/htbooks/mri

L. Occhialini, Risonanza magnetica nucleare

C Westbrook, C. Kautt, MRI in practice

L.Landini, V. Positano, M. Santarelli, Advanced image processing in MRI

J. G. Webster, Electrical Impedance Tomography, ed. by J. G. Webster, Adam Hilser, Bristol and New York, 1990.

N. G. Genqer, M. Uzuoglu, Y, Z. Ider, Sensitivity Matrix Analysis of the Back-Projection Algorithmin Electrical Impedance Tomography, IEEE, 1992, pp. 1682-1683

F. Santosa, M. Vogelius, A backprojection algorithm for Electrical Impedance Tomography, SIAM Journal on Applied Mathematics, Vol. 50, No. 1, pp. 216-243, Feb. 1990.

D. C. Barber, A. D. Seagar, Quantification in impedance imaging, Clin. Phys. Physiol. Meas., Vol. 11, pp. 45-56, 1990.

W. R. Breckon, M. K. Pidcock, Mathematical aspects of impedance imaging, Clin. Phys. Physiol. Meas., Vol. 8, Suppl. A, pp. 77-84, 1987.

T. J. Yorkey, J. G. Webster, W. J. Tompkins, Comparing reconstruction algorithms for Electrical Impedance Tomography, IEEE Trans. Biomed. Eng., vol. 34, no. 11, Nov. 1987.

Codice insegnamento AID-73fdd5ff-589

MODULO II 1° anno · 2° semestre · 3 CFU · IINF-04/A · 0 file
MODULO II 1° anno · 2° semestre · 3 CFU · IINF-04/A · 0 file
MODULO II 1° anno · 2° semestre · 6 CFU · IINF-02/A · 0 file
MOTO DEI FLUIDI NEI SISTEMI BIOLOGICI 1° anno · 1° semestre · 6 CFU · CEAR-01/A · 0 file

Il corso si propone di fornire allo studente gli elementi necessari per lo studio del Moto de Fluidi nei sistemi biologici, con particolare attenzione alla circolazione del sangue nel sistema Cardiovascolare, ai fini…

Scheda dell'insegnamento

Obiettivi formativi

Il corso si propone di fornire allo studente gli elementi necessari per lo studio del Moto de Fluidi nei sistemi biologici, con particolare attenzione alla circolazione del sangue nel sistema Cardiovascolare, ai fini della conoscenza, analisi e risoluzione delle principali problematiche che sorgono nel campo dell' ingegneria biomedica .

Programma

CAPITOLO 1 - MODELLI E SIMILITUDINE

Richiami di analisi dimensionale. Principio di omogeneità dimensionale. Modelli e similitudine.

Teorema di Buckingham. Similitudine geometrica, cinematica e dinamica.

Il significato fisico dei parametri adimensionali.

Criteri per la realizzazione di modelli di laboratorio. Tipi di similitudini.

Valutazione delle scale di velocità, portata, tempi e forze in similitudine di Reynolds e in similitudine di Froude.

Modelli distorti. Errori di scala.

CAPITOLO 2 - LA VISCOSITA'

Il concetto di viscosità. Viscosità cinematica e viscosità dinamica.

Metodologie di valutazione della viscosità: viscosimetri, caratteristiche ed impieghi.

Misura della viscosità cinematica e dinamica tramite viscosimetro dinamico di (Hoppler) e viscosimetro cinematico (Ubbelohde). Cenni sui viscosimetri rotazionali e sulle tecniche di misura del campo di velocità.

Fluidi newtoniani e fluidi non-newtoniani.

Tipologie di fluidi non- newtoniani: pseudoplastici, dilatanti, plastici di Bingham, Casson.

Modelli newtoniani generalizzati. Legge di potenza (Ostwald-de Waele). Modello di Bingham-Casson.

Modelli viscoelastici (cenni). Il comportamenti solido-liquido: il numero di Deborah.

CAPITOLO 3 - LA REOLOGIA DEL SANGUE

Proprietà reologiche del sangue. Influenza delle caratteristiche del sangue sulla viscosità.

Comportamento newtoniano e non newtoniano del sangue in funzione dello shear-rate.

Viscosimetria del plasma. Viscosimetria del sangue “intero”: legge di potenza, comportamento pseudo-plastico, legge di Casson.

Relazione tra viscosità ed ematocrito.

Deflusso nei micro-capillari: effetto Fahraeus-Lindqvist. Relazione tra diametro del vaso e viscosità.

Influenza del comportamento non newtoniano del sangue sul profilo di velocità nei vasi.

CAPITOLO 4 - IL SISTEMA CARDIOVASCOLARE

Il sistema cardiovascolare e la circolazione del sangue nel corpo umano. Il cuore e il ciclo cardiaco. Caratteristiche fluidodinamiche del sistema arterioso, sistema venoso e capillari.

Andamento delle pressioni nel ciclo cardiaco. La circolazione sistemica. Principali caratteristiche fluidodinamiche del flusso nelle arterie e nella microcircolazione.

Le valvole cardiache. Valvola mitrale: metodi di visualizzazione dei flussi atrio – ventricolo sinistro e del deflusso nel tratto aortico.

CAPITOLO 5 - LE EQUAZIONI ADIMENSIONALIZZATE

Adimensionalizzazione delle equazioni della meccanica dei fluidi cardiovascolare: equazione di conservazione della massa ed equazione della dinamica.

Parametri adimensionali: il numero di Reynolds, Froude, Eulero.

Equazione di Navier–Stokes in variabili adimensionali. Analisi del deflusso ad alti o bassi numeri Reynolds.

Numero di Reynolds critico. Caratteristiche del flusso laminare e del flusso turbolento.

Studio dello strato limite laminare. Condizioni per l’inversione del moto.

Flusso “newtoniano” del sangue

Flusso completamente sviluppato in condotti ad asse rettilineo.

Il numero di Womersley. Cenni sull’ equazione di Womersley.

Profili di velocità ad alti, bassi o arbitrari numeri di Womersley.

Flusso non completamente sviluppato: flusso di ingresso e lunghezza di ingresso in flussi stazionari o in flussi oscillanti.

CAPITOLO 6 - LA MICROCIRCOLAZIONE

Deflusso nel sistema micro-circolatorio.

Flusso nelle piccole arterie e nelle piccole vene: profili di velocità, portata, viscosità effettiva.

Flusso nelle arteriole e venule. Profili di velocità, portata, viscosità effettiva. Flusso nei capillari (cenni).

CAPITOLO 7 - IL MOTO VARIO PULSANTE

Studio del moto associato alla pulsazione cardiaca (moto vario pulsante).

Le equazioni. Cenni alla soluzione numerica del problema.

ESERCITAZIONI E SEMINARI

Esercitazioni individuali e di gruppo inserenti l’uso di software di ricostruzione dall’imaging medico (angio-TC, angio RMI) di vasi sanguigni patologici.

Esercitazioni individuali e di gruppo inserenti l’uso di software di fluidodinamica computazionale per valutare il campo di flusso in problemi di emodinamica.

Seminari su applicazioni della fluidodinamica cardiovascolare e problematiche inerenti il deflusso dei fluidi nei sistemi biologici.

ARGOMENTI OPZIONALI

I moti a potenziale.

Le equazioni che governano i moti di filtrazione.

Applicazioni nella emodinamica: il fegato.

Flussi a potenziale.

La teoria della lubrificazione per I fluidi. Esempi di applicazione.

  • ARGOMENTO 1 (settimane 1-3) Introduzione al corso. Modelli e

similitudine.

Teorema di

Buckingham. Parametri adimensionali: numero di Reynolds, Froude, Womersley. Esercitazioni sull'uso di software per la ricostruzione dei vasi sanguigni dall' imaging medico.

  • Testi di riferimento: Dispense fornite dal docente Capitolo 1 - MODELLI

E SIMILITUDINE

  • ARGOMENTO 2 (settimane 4-6) Il concetto di

viscosità. I viscosimetri, caratteristiche ed impieghi.

Fluidi newtoniani

e fluidi non-newtoniani. Tipologie di

fluidi non-newtoniani. Esercitazioni sull'uso di software per la ricostruzione dei vasi sanguigni dall' imaging medico.

  • Testi di riferimento: Dispense fornite dal docente CAPITOLO 2 - LA

VISCOSITA' E I FLUIDI NON NWETONIANI

  • ARGOMENTO 3 (settimane 7-8) Proprietà

reologiche del sangue. Influenza delle caratteristiche del sangue sulla

viscosità. Relazione tra

viscosità ed ematocrito. Deflusso nei

micro-capillari: effetto Fahraeus-Lindqvist. Relazione tra diametro del vaso e

viscosità. Influenza del

comportamento non newtoniano del sangue sul profilo di velocità. Esercitazioni sull'uso di software di fluidodinamica

computazionale per la valutazione del campo emodinamico.

  • Testi di riferimento: Dispense fornite dal docente CAPITOLO 3 - LA REOLOGIA

DEL SANGUE

  • ARGOMENTO 4 (settimana 9) Il sistema

cardiovascolare e la circolazione del sangue nel corpo umano. Andamento delle

pressioni nel ciclo cardiaco. Cenni sulle valvole

cardiache. Esercitazioni sull'uso di software di fluidodinamica computazionale per la valutazione del campo emodinamico.

  • Testi di riferimento: Dispense fornite dal docente CAPITOLO 4 - IL SISTEMA

CARDIOVASCOLARE

  • ARGOMENTO 5 (settimana 10) Equazione di

Navier–Stokes in variabili adimensionali. Analisi del deflusso ad alti o bassi

numeri Reynolds. Studio dello

strato limite laminare.

Flusso non

completamente sviluppato: flusso di ingresso e lunghezza di ingresso in flussi

stazionari o in flussi oscillanti. Seminari inerenti la fluidodinamica computazionale applicata in ambito biomedico.

  • Testi di riferimento: Dispense fornite dal docente CAPITOLO 5 - LE EQUAZIONI DEL MOTO ADIMENSIONALIZZATE
  • ARGOMENTO 6 (settimana 11) Deflusso nel sistema

micro-circolatorio.Profili di velocità, portata, viscosità effettiva.

  • Testi di riferimento: Dispense fornite dal docente CAPITOLO 6 - LA

MICROCIRCOLAZIONE

  • ARGOMENTO 7 (settimana 12) Studio del moto

associato alla pulsazione cardiaca (moto vario pulsante).

Le equazioni.

Cenni alla soluzione numerica del problema.

  • Testi di riferimento: Dispense fornite dal docente CAPITOLO 7 - IL MOTO

VARIO PULSANTE

Modalità d'esame

L'esame prevede lo svolgimento di una prova scritta e la valutazione di una eventuale (*) tesina (relazione di articoli scientifici inerenti al corso).

Per la valutazione dell'esame saranno prese in considerazione le nozioni apprese dallo studente e la capacità di utilizzare i concetti teorici alla comprensione di problematiche della bio-fluidodinamica anche mediante l'eventuale relazione su articoli scientifici di interesse nel campo della materia.

(*) Consultare il sito del docente per ulteriori informazioni sulle varie modalità di esame:

https://sites.google.com/a/uniroma1.it/mariaantoniettaboniforti/moto-dei-fluidi-nei-sistemi-biologici

Testi di riferimento

Dispense fornite dal docente

Codice insegnamento 10625889

Modelli di sistemi biologici 1° anno · 1° semestre · 9 CFU · IBIO-01/A · 5 file

Conoscenza e capacità di comprensione: Gli/le studenti/studentesse impareranno i fondamenti dell’approccio modellistico generale quali le differenze tra modello di dato e modello di sistema, l’importanza delle misure,…

Scheda dell'insegnamento

Obiettivi formativi

Conoscenza e capacità di comprensione: Gli/le studenti/studentesse impareranno i fondamenti dell’approccio modellistico generale quali le differenze tra modello di dato e modello di sistema, l’importanza delle misure, l’identificazione dei parametri in assenza e in presenza di rumore, le tecniche di deconvoluzione per la stima dell'ingresso del modello a partire dall'uscita e dalla sua risposta impulsiva e le tecniche di validazione del modello, il ruolo dei modelli nello sviluppo del pancreas artificiale. Impareranno inoltre quali sono i fondamenti della modellistica neuronale sia di tipo circuitale che relativi alla funzione di encoding/decoding neuronale, per arrivare alle reti di neuroni.
Conoscenza e capacità di comprensione applicate: Al termine del corso gli/le studenti/studentesse saranno in grado di rappresentare un set di misure e studiarne le proprietà statistiche; identificare i parametri di un modello di dati in assenza e in presenza di rumore; risolvere un problema di deconvoluzione discreta in assenza e presenza di rumore; utilizzare un modello standardizzato per simulare il ciclo glucosio/insulina nell'uomo e le sue alterazioni (diabete). Acquisiranno inoltre familiarità con i principali strumenti atti a costruire modelli computazionali dell'attività neuronale a partire da dati sperimentali.
Autonomia di giudizio: Gli/le studenti/esse impareranno a scegliere l'approccio modellistico più appropriato per risolvere lo specifico problema e a valutare la complessità della soluzione proposta.
Abilità comunicative: Gli/le studenti/esse impareranno a comunicare in un contesto multidisciplinare relativamente alle scelte modellistiche effettuate in relazione al problema fisiologico o clinico affrontato e a comunicare e motivare le scelte modellistiche effettuate a tale scopo.
Capacità di apprendere: Gli/le studenti/esse svilupperanno un'attitudine orientata all'apprendimento indipendente di concetti avanzati non affrontati nel corso.

Programma

Modulo 2 (Prof.ssa Jlenia Toppi - 6CFU)

1 Metodi di modeling

1.1 La complessità dei sistemi biologici e la necessità dei modelli

1.2 Approcci alla modellizzazione

1.3 Modellizzare i dati

1.4 Modellizzare il sistema

1.5 Identificazione del modello

1.6 Modelli parametrici: stima dei parametri

1.7 Modelli non-parametrici: stima del segnale di input

1.8 Validazione del modello

2 Sistemi di controllo in Fisiologia e Medicina

2.1 Richiami sui sistemi di controllo controreazionati

2.2 Il pancreas artificiale

2.3 Funzionamento del ciclo glucosio/insulina e diabete

2.4 Modello del diabete

2.5 Descrizione dei diversi modelli alla base del pancreas artificiale

  • - Testi di riferimento: Cobelli C, Carson E., «Introduction to Modeling in Physiology and Medicine», Elsevier, 2008
  • - Testi di riferimento: Attaway, “MATLAB: A Practical Introduction to Programming and Problem Solving”, 5th Edition, Butterworth-Heinemann, 2019

Modalità d'esame

L’esame consiste in una prova scritta così organizzata:

21 quesiti a risposta chiusa (vero/falso) su 7 argomenti diversi trattati durante l’intero corso (3 per argomento) --> max 21 punti

1 esercizio sulla verifica dell'identificabilità a priori dei modelli strutturali --> max 6 punti

2 domanda a risposta aperta breve --> max 6 punti

Per ognuna delle 21 frasi che si trovano nel compito lo studente dovrà indicare se l'affermazione è vera o falsa, oppure potrà scegliere di non dare la risposta. Verrà assegnato: 1pt per ogni risposta corretta, -0.5pt per ogni risposta errata e 0pt per ogni risposta non data. All'esercizi verrà dato un punteggio da 0 a 6 punti.

Il voto finale dello scritto sarà dato dalla somma dei voti presi nelle tre sezioni.

La prova si passa con voto >18. Coloro i quali superano l’esame con un voto superiore a 28 possono richiedere una prova orale (1 domanda aperta sul programma del corso) a cui il docente potrà assegnare o detrarre un massimo di 3 punti (rispetto al voto dello scritto).

Testi di riferimento

Si riportano i testi adottati in relazione agli argomenti trattati durante il corso.

1. Cobelli C, Carson E., «Introduction to Modeling in Physiology and Medicine», Elsevier, 2008

2. Attaway, “MATLAB: A Practical Introduction to Programming and Problem Solving”, 5th Edition, Butterworth-Heinemann, 2019

Codice insegnamento P744500531

Appunti MODELLI DI SISTEMI BIOLOGICI (Toppi) — 2021 Complessità fisiologica con feedback negativo (stabile), positivo (parto) e intrinseco; controllo a vari livelli, enzimi e ormoni; gerarchia e ridondanza. Modellizzazione: obiettivi descrittivo, interpretativo, predittivo, esplicativo; categorie dati, sistema; approssimazione (aggregazione, astrazione, idealizzazione); identificazione, validazione, soluzione analitica o digitale; simulazione per esame di comportamento. Compiti ed esercitazioni Esercitazione_2_Matlab — 2021 pillola free Esercizio svolto con matlab sull'identificazione parametrica (funzione di costo RSS e WRSS) Appunti MODELLI DI SISTEMI BIOLOGICI (Astolfi) — 2021 pillola free Struttura del neurone: ricezione e integrazione di input, generazione e propagazione del potenziale d'azione. La membrana neuronale regola il passaggio degli ioni attraverso canali integrali e periferici. Potenziale di riposo -70mV determinato da forze chimiche e elettriche. Trasporto ionico: passivo (senza energia) e attivo (con pompe ioniche). Generazione del potenziale d'azione: depolarizzazione, inattivazione canali Na+, ripolarizzazione. Propagazione continua (assone non mielinizzato) e saltatoria (assone mielinizzato). Sinapsi: elettrica (continuità citosolica) e chimica (rilascio neurotrasmettitori che attivano recettori post-sinaptici). Domande d'esame Domande ricorrenti — 2021 pillola free Riassunto: - La deconvoluzione verifica l'identificabilità a priori ma è difficile. - Il ciclo glucosio/insulina regola la glicemia. - In MATLAB si possono creare variabili con funzioni come zeros, ones e bar. - Il modello dei dati è appropriato per relazioni ingresso-uscita lineari. - Gli errori non influenzano la stima dei parametri. - Il processo di modellizzazione richiede l'identificabilità a priori e la formulazione matematica del sistema. - La regressione non lineare fornisce approssimazioni dei parametri. - La validazione del modello confronta ingressi e uscite. - Il glucosio regola l'energia nel corpo umano. - L'equazione di Nernst calcola il Altro Elettrotecnica — 2018 pillola free Elettrotecnica
NEUROSCIENZE INDUSTRIALI 1° anno · 2° semestre · 9 CFU · IBIO-01/A · 0 file

Conoscenza e capacità di comprensione: gli/le studenti saranno in grado di comprendere le basi della struttura e del funzionamento della cellula nervosa; di collegare l’attività delle singole cellule alla loro funzione…

Scheda dell'insegnamento

Obiettivi formativi

Conoscenza e capacità di comprensione: gli/le studenti saranno in grado di comprendere le basi della struttura e del funzionamento della cellula nervosa; di collegare l’attività delle singole cellule alla loro funzione all’interno di circuiti e sistemi neuronali organizzati; di conoscere la natura dei diversi correlati dell’attività cerebrale, le tecniche per la loro acquisizione e i principi di analisi ad essi applicati; di comprendere il concetto di rete o circuito cerebrale, le diverse definizioni di connettività cerebrale e le principali tecniche per la sua stima e rappresentazione; di conoscere le principali tecniche ingegneristiche usate per studiare i sistemi neuronali ed interagire con essi; di conoscere alcuni esempi di applicazione alla neuroprostetica e alla neuroriabilitazione assistita da robot.
Conoscenza e capacità di comprensione applicate: gli/le studenti saranno in grado di scegliere la tecnica di acquisizione ed analisi del segnale cerebrale più idonea allo specifico problema; di scegliere il metodo di stima delle reti cerebrali più adatto alla natura dei dati e alle esigenze progettuali e cliniche; di scegliere come acquisire, elaborare e decodificare i segnali cerebrali ed interfacciarli con dispositivi esterni, robotici, infrastrutture ed ambienti intelligenti. Autonomia di giudizio: gli/le studenti saranno in grado di valutare le ricadute e le possibili applicazioni dei diversi metodi di acquisizione e analisi studiati a problemi di natura clinica, industriale e sociale.
Abilità comunicative: gli/le studenti/esse impareranno a comunicare in un contesto multidisciplinare relativamente alle scelte effettuate in relazione al problema fisiologico o clinico affrontato e a comunicare e motivare le scelte effettuate a tale scopo.
Capacità di apprendere: gli/le studenti/esse svilupperanno un'attitudine orientata all'apprendimento indipendente di concetti avanzati non affrontati nel corso.

Programma

Introduzione alle neuroscienze, principi di Neuroanatomia e organizzazione cerebrale

Richiami di elettrofisiologia cellulare: struttura neurone, potenziale di membrana, equazione di Nernst, meccanismi di trasporto; generazione e propagazione del potenziale d’azione, potenziali graduati, trasmissione sinaptica; integrazione dell’informazione, sommazione temporale e spaziale

Generazione dei correlati elettrici dell’attività cerebrale

Correlati neuroelettrici a diverse scale spaziali (LFP, S-EEG, EcoG, EEG di scalpo)

EEG di scalpo: acquisizione, limiti e vantaggi, analisi qualitativa e ritmi cerebrali

Ritmi elettroencefalografici

Acquisizione e pre-elaborazione del segnale EEG; introduzione agli artefatti

Origine, riconoscimento e trattamento degli artefatti EEG

Definizione di potenziali evocati ed evento-correlati, segmentazione ed averaging, ipotesi sulla generazione degli ERP

Rappresentazione di EP/ERP, componenti precoci, intermedie e lente, potenziali sensoriali, P300, N400, Bereitschaftspotential e variazione contingente negativa

Reattività dei ritmi EEG, definizione di ERD ed ERS, procedura per il calcolo di ERD/ERS

Esempi di ERD/ERS, mappe di ERD/ERS

Filtri spaziali e Laplaciano Superficiale, superfici per il calcolo del LS, costruzione di modelli realistici

Problema neuroelettrico diretto e inverso

Introduzione alla fMRI

Caratteristiche del segnale fMRI

Applicazioni della fMRI

Altri correlati metabolici dell’attività cerebrale

Confronto tra metodiche di acquisizione del segnale cerebrale

Introduzione alle tecniche di neuromodulazione

Stimolazione Transcranica Magnetica (TMS)

Stimolazione elettrica transcranica con corrente diretta (tDCS)

Introduzione all’analisi multivariata dei segnali cerebrali

Connettività anatomica e funzionale

Sincronismo e coerenza ordinaria

Causalità fisica e statistica

Test di Granger

Metodi multivariati per la stima della causalità

Partial Directed Coherence

Confronto tra i metodi

Introduzione alla teoria dei grafi in neuroscienze

Indici locali, globali, misure di segregazione dei grafi

Reti di riferimento (Grafi regolari, random, reali, Small-world)

Visualizzazione delle reti

Esercizi sul calcolo degli indici dei grafi

Introduzione alla neuroriabilitazione

Plasticità cerebrale: meccanismi macroscopici e meccanismi neuronali

Riabilitazione motoria: principi e applicazioni bioingegneristiche

Riabilitazione cognitiva

Protesi, ortesi, ausili per l’attività e l’inclusione

Decodifica del segnale cerebrale per il controllo ambientale, la comunicazione e la riabilitazione

Esercitazioni in Matlab sull'elaborazione del segnale neuroelettrico, l'analisi delle reti cerebrali e la teoria dei grafi

  • Lezione 1: Introduzione al corso - Introduzione alle neuroscienze - Principi di Neuroanatomia e organizzazione cerebrale
  • Testi di riferimento: Dispense della docente - Hari&Puce, Capitolo 2 - Wolpaw&Wolpaw, Capitolo 2
  • Lezione 2: Basi fisiologiche dei correlati neuroelettrici dell'attività cerebrale
  • Testi di riferimento: Dispense della docente - Hari&Puce, Capitoli 2 e 3
  • Lezioni 3-5: Correlati neuroelettrici a diverse scale spaziali, loro acquisizione e preelaborazione, Origine, riconoscimento e trattamento degli artefatti
  • Testi di riferimento: Dispense della docente - Hari&Puce, Capitoli 4-8, 10
  • Lezione 6: esercitazione su preelaborazione dati neuroelettrici
  • Testi di riferimento: Dispense della docente - Script MATLAB - dati condivisi nella cartella del corso
  • Lezioni 7-9: analisi temporale e spettrale dei dati neuroelettrici
  • Testi di riferimento: Dispense della docente - Hari&Puce, Capitoli 9, 11, 12, 17
  • Lezione 10: esercitazione sul trattamento degli artefatti
  • Testi di riferimento: Dispense della docente - Script MATLAB - dati condivisi nella cartella del corso
  • Lezioni 11-13: mapping cerebrale da dati neuroelettrici
  • Testi di riferimento: Dispense della docente - Hari&Puce, Capitolo 9
  • Lezione 14: esercitazione sui potenziali evento-correlati
  • Testi di riferimento: Dispense della docente - Script MATLAB - dati condivisi nella cartella del corso
  • Lezioni 15-17: correlati metabolici dell'attività cerebrale - fMRI, PET/SPECT, fNIRS
  • Testi di riferimento: Dispense della docente - Wolpaw&Wolpaw, Capitolo 4
  • Lezione 18: esercitazione imaging neuroelettrico
  • Testi di riferimento: Dispense della docente - Script MATLAB - dati condivisi nella cartella del corso
  • Lezioni 19-22: neuromodulazione - IES, TES, TMS, tDCS, tFUS, cenni di optogenetica e chemogenetica
  • Testi di riferimento: Dispense della docente
  • Lezioni 23-27: Neuroscienze di rete, sincronismo e causalità, stimatori di coerenza e causalità bivariati e multivariati
  • Testi di riferimento: Dispense della docente - M.X. Cohen, Capitoli 25 e 28
  • Lezione 28: esercitazione sulla stima della connettività funzionale
  • Testi di riferimento: Dispense della docente - Script MATLAB - dati condivisi nella cartella del corso
  • Lezioni 29-32: Teoria dei grafi applicata alle neuroscienze
  • Testi di riferimento: Dispense della docente - M.X. Cohen, Capitolo 31
  • Lezione 33: esercitazione sul calcolo degli indici cerebrali derivati dalla teoria dei grafi
  • Testi di riferimento: Dispense della docente - Script MATLAB - dati condivisi nella cartella del corso
  • Lezioni 34-36: Introduzione alla neuroriabilitazione - basi della neuroplasticità - principi e applicazioni di neuroriabilitazione motoria e cognitiva
  • Testi di riferimento: Dispense della docente

Modalità d'esame

Prove scritte di valutazione delle conoscenze e delle competenze.

Testi di riferimento

Hari R, Puce A, MEG-EEG primer, Oxford Press, 2017

M.X. Cohen, Analyzing Neural Time Series Data : Theory and Practice. The MIT Press, 2014

Wolpaw J and Wolpaw E (eds.), Brain-Computer Interfaces, Oxford University Press, 2012

Principi di stima dell'attività e della connettività cerebrale da dati neuroelettrici, Patron Editore

Dispense della docente, materiale per esercitazioni (dati di prova e funzioni)

Codice insegnamento P323787638

PERCORSI DIAGNOSTICI E TERAPEUTICI IN MEDICINA 1° anno · 1° semestre · 1 CFU · MEDS-05/A · 0 file

Obiettivi formativi generali: Il corso ha l’obiettivo di fornire agli studenti una visione integrata del sistema sanitario, con particolare attenzione ai percorsi diagnostico-terapeutici e agli aspetti fondamentali della…

Scheda dell'insegnamento

Obiettivi formativi

Obiettivi formativi generali:

Il corso ha l’obiettivo di fornire agli studenti una visione integrata del sistema sanitario, con particolare attenzione ai percorsi diagnostico-terapeutici e agli aspetti fondamentali della progettazione e conduzione della ricerca clinica.

Competenze attese al termine del corso:

-Conoscenza dei principali percorsi clinici in ambito medico (diagnostici e terapeutici)

-Capacità di interfacciarsi con professionisti sanitari nella progettazione di soluzioni tecnologiche

-Comprensione delle basi metodologiche della ricerca clinica

-Consapevolezza degli aspetti etici e regolatori degli studi clinici

-Capacità di lettura critica e interpretazione di protocolli clinici e risultati scientifici

Alla fine del corso integrato lo studente sarà in grado di:

Modulo 1 Fisiologia Umana

  • Comprendere i principi fondamentali del funzionamento dell’organismo umano più rilevanti per l’ingegneria biomedica, con particolare riferimento alle funzioni vitali: eccitabilità neuromuscolare, attività cardiaca, circolazione, respirazione, funzione renale e digestiva
  • Saper integrare le conoscenze relative ai diversi sistemi dell’organismo per interpretare le loro interazioni e risposte fisiologiche in condizioni normali

Modulo 2 - Percorsi diagnostici e terapeutici in Medicina

  • Acquisire conoscenza dei principali percorsi clinici in ambito medico (diagnostici e terapeutici)

Modulo 3 - Progettazione della ricerca clinica

  • Acquisire Comprensione delle basi metodologiche della ricerca clinica
  • Essere consapevoli degli aspetti etici e regolatori degli studi clinici
  • Sviluppare capacità di lettura critica e interpretazione di protocolli clinici e risultati scientifici

Modulo 4 - Tecnologie ingegneristiche in chirurgia

  • Acquisire conoscenza dei principali percorsi clinici in ambito chirurgico (diagnostici e terapeutici)
  • Acquisire la capacità di interfacciarsi con professionisti sanitari nella progettazione di soluzioni tecnologiche

________________________________________

Programma

Modulo: ELEMENTI DI FISIOLOGIA MEDICA
Introduzione e concetti generali

o Organizzazione funzionale del corpo umano

o Omeostasi e sistemi di controllo

o Compartimenti corporei e trasporto attraverso le membrane

o Potenziale di riposo e potenziale d’azione

Sistema nervoso

o Organizzazione del sistema nervoso centrale e periferico

o Trasmissione sinaptica e neurotrasmettitori

o Tecniche di Brain Imaging

Sistema muscolare

o Fisiologia del muscolo scheletrico, cardiaco e liscio

o Meccanismo della contrazione

o Elettromiografia (EMG)

Apparato cardiovascolare

o Anatomia funzionale del cuore e dei vasi

o Ciclo cardiaco, gittata cardiaca, pressione arteriosa

o Elettrocardiogramma (ECG)

o Emodinamica e pressioni

o Controllo nervoso dell’attività cardiaca

Sistema linfatico

o organizzazione generale e principali componenti

o funzioni essenziali

 Apparato respiratorio

o Meccanica della respirazione

o Scambi gassosi e trasporto dell’ossigeno

o Controllo nervoso della respirazione

o Spirometria

Apparato renale

o Filtrazione glomerulare e funzione tubulare

o Omeostasi idrica, elettrolitica e acido-base

Sistema endocrino

o Ghiandole endocrine e ormoni

o Regolazione ormonale e feedback

o Ruolo degli ormoni nello sviluppo e nel metabolismo

Apparato digerente

o Digestione e assorbimento

o Regolazione ormonale

o Regolazione della motilità gastrointestinale

o Metabolismo energetico e termoregolazione

Modulo: TECNOLOGIE INGEGNERISTICHE IN CHIRURGIA
Meccanismi fisiopatologici alla base di alcune frequenti patologie e applicazione delle metodiche

più avanzate per il loro trattamento (laparoscopica, robotica e chirurgia endovascolare) con

l’obiettivo di fornire gli strumenti clinici per sviluppare algoritmi di intelligenza artificiale, realtà

virtuale o aumentata.

-Cancro dello stomaco

  • Cancro del colon
  • Cancro del surrene
  • Patologia ostruttiva delle arterie
  • Patologia dilatativa delle arterie

Modulo: PROGETTAZIONE DELLA RICERCA CLINICA
Formulazione domande di ricerca in ambito biomedico

Tipologie di studi clinici: osservazionali e sperimentali

Struttura dei protocolli clinici: obiettivi, disegno, criteri di inclusione/esclusione

Le fasi della sperimentazione clinica (I–IV)

Cenni di statistica applicata alla ricerca clinica

Normativa e Buone Pratiche cliniche in ricerca biomedica

Contributo dell’ingegneria alla ricerca clinica: dispositivi medici, raccolta e gestione dei dati, intelligenza artificiale

Modulo: PERCORSI DIAGNOSTICI E TERAPEUTICI IN MEDICINA
Il programma ha l’obiettivo di fornire agli studenti una conoscenza solida e integrata dei principali percorsi clinici che caratterizzano la pratica medica, con particolare attenzione agli aspetti diagnostici e terapeutici.

Si parte con un modulo introduttivo dedicato alla definizione di percorso clinico e all’importanza dei PDTA (Percorsi Diagnostici Terapeutici Assistenziali), con riferimento alla medicina basata sull’evidenza e all’organizzazione multidisciplinare della cura.

Segue un approfondimento metodologico sull’approccio diagnostico in medicina interna: raccolta anamnestica, esame obiettivo, esami di laboratorio, diagnostica per immagini e criteri clinici per la formulazione della diagnosi. Parallelamente, si affrontano i principi generali della terapia medica, con cenni di farmacologia clinica, monitoraggio dei trattamenti e gestione delle terapie nel paziente cronico.

Successivamente, il programma entra nel merito dei principali ambiti clinici:

Malattie cardiovascolari (infarto miocardico, ictus ischemico, arteriopatia periferica), con analisi dei percorsi dalla fase acuta al follow-up;

Malattie respiratorie (asma, BPCO, insufficienza respiratoria, polmonite), con l’integrazione di diagnostica per immagini e approccio terapeutico;

Malattie metaboliche, endocrine e renali (diabete, sindrome metabolica, insufficienza renale), per comprendere le strategie di gestione diagnostica e terapeutica;

Oncologia medica, con approfondimento sui passaggi dalla diagnosi istologica alla scelta terapeutica (chirurgia, chemio, immunoterapia) e sulla continuità assistenziale;

Malattie autoimmuni e reumatologiche (artrite reumatoide, lupus, vasculiti), per analizzare algoritmi diagnostici e terapie immunomodulanti.

Un modulo specifico è dedicato al ruolo dell’integrazione multidisciplinare e dei sistemi sanitari, con attenzione al funzionamento dei PDTA, al rapporto ospedale-territorio e al contributo della telemedicina.

La parte finale del programma prevede simulazioni cliniche integrate e la discussione di casi complessi, che richiedono l’applicazione combinata di conoscenze diagnostiche e terapeutiche. Gli studenti, organizzati in piccoli gruppi, saranno invitati a elaborare un percorso clinico completo per una patologia selezionata, presentandolo e discutendolo in aula.

Modulo: ELEMENTI DI FISIOLOGIA MEDICA

  • Periodo di svolgimento

primo semestre

dal 03/10/2025

al 30/01/2026. Calendario delle lezioni (svolte in presenza) giorno

della settimana: venerdì, fascia

oraria: 11:00–13:00. Lingua di

erogazione: italiano. Modalità

d’esame: l’esame

consiste in una prova scritta di sbarramento, costituita da domande a risposta multipla. La prova è finalizzata a verificare: la

comprensione dei principi fondamentali della fisiologia umana e la

capacità di integrare le conoscenze relative ai diversi sistemi per

interpretare le risposte fisiologiche in condizioni normali. La

valutazione della prova scritta sarà espressa in trentesimi. Il superamento

della prova è ottenuto con un punteggio minimo di 18/30 che consentirà l’accesso

alla prova orale. Valutazione

finale: il voto della prova orale e quello della prova scritta concorreranno a

determinare il voto finale dell’esame

Modulo: TECNOLOGIE INGEGNERISTICHE IN CHIRURGIA

Modulo: PROGETTAZIONE DELLA RICERCA CLINICA

  • Lezioni Frontali/Lezioni invertite (10 ore)
  • Testi di riferimento: concetti base della metodologia ricerca scientifica

Modulo: PERCORSI DIAGNOSTICI E TERAPEUTICI IN MEDICINA

  • Lezioni frontali (10 ore)
  • Testi di riferimento: Casi clinici sui principali patologie di pertinenza internistica: scompenso cardiaco, patologia ischemica cardiaca, fibrillazione atriale, diabete tipo 2, broncopneumopatia cronica ostruttiva, ictus ischemico

Modalità d'esame

quiz o orale

Testi di riferimento

Modulo: ELEMENTI DI FISIOLOGIA MEDICA
Dee Unglaub Silverthorn

FISIOLOGIA UMANA - Un approccio integrato

  • 8/ED

Anno 2020

ISBN 9788891909473

Modulo: TECNOLOGIE INGEGNERISTICHE IN CHIRURGIA
Materiale didattico lezioni

Articoli scientifici

Modulo: PROGETTAZIONE DELLA RICERCA CLINICA
Materiale fornito dal docente

Articoli scientifici

Modulo: PERCORSI DIAGNOSTICI E TERAPEUTICI IN MEDICINA
Materiale fornito dal docente

Articoli scientifici

Modulo: ELEMENTI DI FISIOLOGIA MEDICA
N/D
Modulo: TECNOLOGIE INGEGNERISTICHE IN CHIRURGIA
N/D
Modulo: PROGETTAZIONE DELLA RICERCA CLINICA
N/D
Modulo: PERCORSI DIAGNOSTICI E TERAPEUTICI IN MEDICINA
N/D

Codice insegnamento AID-71a4adb5-910

PROGETTAZIONE DELLA RICERCA CLINICA 1° anno · 1° semestre · 1 CFU · MEDS-05/A · 0 file

Obiettivi formativi generali: Il corso ha l’obiettivo di fornire agli studenti una visione integrata del sistema sanitario, con particolare attenzione ai percorsi diagnostico-terapeutici e agli aspetti fondamentali della…

Scheda dell'insegnamento

Obiettivi formativi

Obiettivi formativi generali:

Il corso ha l’obiettivo di fornire agli studenti una visione integrata del sistema sanitario, con particolare attenzione ai percorsi diagnostico-terapeutici e agli aspetti fondamentali della progettazione e conduzione della ricerca clinica.

Competenze attese al termine del corso:

-Conoscenza dei principali percorsi clinici in ambito medico (diagnostici e terapeutici)

-Capacità di interfacciarsi con professionisti sanitari nella progettazione di soluzioni tecnologiche

-Comprensione delle basi metodologiche della ricerca clinica

-Consapevolezza degli aspetti etici e regolatori degli studi clinici

-Capacità di lettura critica e interpretazione di protocolli clinici e risultati scientifici

Alla fine del corso integrato lo studente sarà in grado di:

Modulo 1 Fisiologia Umana

  • Comprendere i principi fondamentali del funzionamento dell’organismo umano più rilevanti per l’ingegneria biomedica, con particolare riferimento alle funzioni vitali: eccitabilità neuromuscolare, attività cardiaca, circolazione, respirazione, funzione renale e digestiva
  • Saper integrare le conoscenze relative ai diversi sistemi dell’organismo per interpretare le loro interazioni e risposte fisiologiche in condizioni normali

Modulo 2 - Percorsi diagnostici e terapeutici in Medicina

  • Acquisire conoscenza dei principali percorsi clinici in ambito medico (diagnostici e terapeutici)

Modulo 3 - Progettazione della ricerca clinica

  • Acquisire Comprensione delle basi metodologiche della ricerca clinica
  • Essere consapevoli degli aspetti etici e regolatori degli studi clinici
  • Sviluppare capacità di lettura critica e interpretazione di protocolli clinici e risultati scientifici

Modulo 4 - Tecnologie ingegneristiche in chirurgia

  • Acquisire conoscenza dei principali percorsi clinici in ambito chirurgico (diagnostici e terapeutici)
  • Acquisire la capacità di interfacciarsi con professionisti sanitari nella progettazione di soluzioni tecnologiche

________________________________________

Programma

Modulo: ELEMENTI DI FISIOLOGIA MEDICA
Introduzione e concetti generali

o Organizzazione funzionale del corpo umano

o Omeostasi e sistemi di controllo

o Compartimenti corporei e trasporto attraverso le membrane

o Potenziale di riposo e potenziale d’azione

Sistema nervoso

o Organizzazione del sistema nervoso centrale e periferico

o Trasmissione sinaptica e neurotrasmettitori

o Tecniche di Brain Imaging

Sistema muscolare

o Fisiologia del muscolo scheletrico, cardiaco e liscio

o Meccanismo della contrazione

o Elettromiografia (EMG)

Apparato cardiovascolare

o Anatomia funzionale del cuore e dei vasi

o Ciclo cardiaco, gittata cardiaca, pressione arteriosa

o Elettrocardiogramma (ECG)

o Emodinamica e pressioni

o Controllo nervoso dell’attività cardiaca

Sistema linfatico

o organizzazione generale e principali componenti

o funzioni essenziali

 Apparato respiratorio

o Meccanica della respirazione

o Scambi gassosi e trasporto dell’ossigeno

o Controllo nervoso della respirazione

o Spirometria

Apparato renale

o Filtrazione glomerulare e funzione tubulare

o Omeostasi idrica, elettrolitica e acido-base

Sistema endocrino

o Ghiandole endocrine e ormoni

o Regolazione ormonale e feedback

o Ruolo degli ormoni nello sviluppo e nel metabolismo

Apparato digerente

o Digestione e assorbimento

o Regolazione ormonale

o Regolazione della motilità gastrointestinale

o Metabolismo energetico e termoregolazione

Modulo: TECNOLOGIE INGEGNERISTICHE IN CHIRURGIA
Meccanismi fisiopatologici alla base di alcune frequenti patologie e applicazione delle metodiche

più avanzate per il loro trattamento (laparoscopica, robotica e chirurgia endovascolare) con

l’obiettivo di fornire gli strumenti clinici per sviluppare algoritmi di intelligenza artificiale, realtà

virtuale o aumentata.

-Cancro dello stomaco

  • Cancro del colon
  • Cancro del surrene
  • Patologia ostruttiva delle arterie
  • Patologia dilatativa delle arterie

Modulo: PROGETTAZIONE DELLA RICERCA CLINICA
Formulazione domande di ricerca in ambito biomedico

Tipologie di studi clinici: osservazionali e sperimentali

Struttura dei protocolli clinici: obiettivi, disegno, criteri di inclusione/esclusione

Le fasi della sperimentazione clinica (I–IV)

Cenni di statistica applicata alla ricerca clinica

Normativa e Buone Pratiche cliniche in ricerca biomedica

Contributo dell’ingegneria alla ricerca clinica: dispositivi medici, raccolta e gestione dei dati, intelligenza artificiale

Modulo: PERCORSI DIAGNOSTICI E TERAPEUTICI IN MEDICINA
Il programma ha l’obiettivo di fornire agli studenti una conoscenza solida e integrata dei principali percorsi clinici che caratterizzano la pratica medica, con particolare attenzione agli aspetti diagnostici e terapeutici.

Si parte con un modulo introduttivo dedicato alla definizione di percorso clinico e all’importanza dei PDTA (Percorsi Diagnostici Terapeutici Assistenziali), con riferimento alla medicina basata sull’evidenza e all’organizzazione multidisciplinare della cura.

Segue un approfondimento metodologico sull’approccio diagnostico in medicina interna: raccolta anamnestica, esame obiettivo, esami di laboratorio, diagnostica per immagini e criteri clinici per la formulazione della diagnosi. Parallelamente, si affrontano i principi generali della terapia medica, con cenni di farmacologia clinica, monitoraggio dei trattamenti e gestione delle terapie nel paziente cronico.

Successivamente, il programma entra nel merito dei principali ambiti clinici:

Malattie cardiovascolari (infarto miocardico, ictus ischemico, arteriopatia periferica), con analisi dei percorsi dalla fase acuta al follow-up;

Malattie respiratorie (asma, BPCO, insufficienza respiratoria, polmonite), con l’integrazione di diagnostica per immagini e approccio terapeutico;

Malattie metaboliche, endocrine e renali (diabete, sindrome metabolica, insufficienza renale), per comprendere le strategie di gestione diagnostica e terapeutica;

Oncologia medica, con approfondimento sui passaggi dalla diagnosi istologica alla scelta terapeutica (chirurgia, chemio, immunoterapia) e sulla continuità assistenziale;

Malattie autoimmuni e reumatologiche (artrite reumatoide, lupus, vasculiti), per analizzare algoritmi diagnostici e terapie immunomodulanti.

Un modulo specifico è dedicato al ruolo dell’integrazione multidisciplinare e dei sistemi sanitari, con attenzione al funzionamento dei PDTA, al rapporto ospedale-territorio e al contributo della telemedicina.

La parte finale del programma prevede simulazioni cliniche integrate e la discussione di casi complessi, che richiedono l’applicazione combinata di conoscenze diagnostiche e terapeutiche. Gli studenti, organizzati in piccoli gruppi, saranno invitati a elaborare un percorso clinico completo per una patologia selezionata, presentandolo e discutendolo in aula.

Modulo: ELEMENTI DI FISIOLOGIA MEDICA

  • Periodo di svolgimento

primo semestre

dal 03/10/2025

al 30/01/2026. Calendario delle lezioni (svolte in presenza) giorno

della settimana: venerdì, fascia

oraria: 11:00–13:00. Lingua di

erogazione: italiano. Modalità

d’esame: l’esame

consiste in una prova scritta di sbarramento, costituita da domande a risposta multipla. La prova è finalizzata a verificare: la

comprensione dei principi fondamentali della fisiologia umana e la

capacità di integrare le conoscenze relative ai diversi sistemi per

interpretare le risposte fisiologiche in condizioni normali. La

valutazione della prova scritta sarà espressa in trentesimi. Il superamento

della prova è ottenuto con un punteggio minimo di 18/30 che consentirà l’accesso

alla prova orale. Valutazione

finale: il voto della prova orale e quello della prova scritta concorreranno a

determinare il voto finale dell’esame

Modulo: TECNOLOGIE INGEGNERISTICHE IN CHIRURGIA

Modulo: PROGETTAZIONE DELLA RICERCA CLINICA

  • Lezioni Frontali/Lezioni invertite (10 ore)
  • Testi di riferimento: concetti base della metodologia ricerca scientifica

Modulo: PERCORSI DIAGNOSTICI E TERAPEUTICI IN MEDICINA

  • Lezioni frontali (10 ore)
  • Testi di riferimento: Casi clinici sui principali patologie di pertinenza internistica: scompenso cardiaco, patologia ischemica cardiaca, fibrillazione atriale, diabete tipo 2, broncopneumopatia cronica ostruttiva, ictus ischemico

Modalità d'esame

quiz o orale

Testi di riferimento

Modulo: ELEMENTI DI FISIOLOGIA MEDICA
Dee Unglaub Silverthorn

FISIOLOGIA UMANA - Un approccio integrato

  • 8/ED

Anno 2020

ISBN 9788891909473

Modulo: TECNOLOGIE INGEGNERISTICHE IN CHIRURGIA
Materiale didattico lezioni

Articoli scientifici

Modulo: PROGETTAZIONE DELLA RICERCA CLINICA
Materiale fornito dal docente

Articoli scientifici

Modulo: PERCORSI DIAGNOSTICI E TERAPEUTICI IN MEDICINA
Materiale fornito dal docente

Articoli scientifici

Modulo: ELEMENTI DI FISIOLOGIA MEDICA
N/D
Modulo: TECNOLOGIE INGEGNERISTICHE IN CHIRURGIA
N/D
Modulo: PROGETTAZIONE DELLA RICERCA CLINICA
N/D
Modulo: PERCORSI DIAGNOSTICI E TERAPEUTICI IN MEDICINA
N/D

Codice insegnamento AID-8d4fe205-26a

RESISTENZA DEI BIOMATERIALI 1° anno · 2° semestre · 6 CFU · CEAR-06/A · 0 file

L'insegnamento di “Resistenza dei Biomateriali”, impartito al 5° anno del corso di laurea magistrale in Ingegneria biomedica, si pone in diretta successione a quello di "Scienza delle Costruzioni" al 2° anno del corso di…

Scheda dell'insegnamento

Obiettivi formativi

L'insegnamento di “Resistenza dei Biomateriali”, impartito al 5° anno del corso di laurea magistrale in Ingegneria biomedica, si pone in diretta successione a quello di "Scienza delle Costruzioni" al 2° anno del corso di laurea in Ingegneria clinica e ne costituisce il naturale proseguimento. Infatti, le conoscenza acquisite nell'ambito della “Scienza delle Costruzioni”, quali la teoria della trave mono dimensionale, la meccanica dei solidi di forma tridimensionale e il prisma di SAINT-VENANT (trave tridimensionale) trovano immediata applicazione nello studio del comportamento meccanico delle ossa lunghe, dei tessuti biologici e dei biomateriali artificiali, delle principali articolazioni ossee del corpo umano e delle protesi che tali giunzioni sostituiscono.
Risultati di apprendimento attesi. Ci si attende che il candidato ingegnere magistrale apprenda la capacità di studiare il comportamento meccanico delle ossa lunghe, dei tessuti biologici e dei biomateriali artificiali, delle principali articolazioni ossee del corpo umano e delle protesi che tali giunzioni sostituiscono.

Programma

Parte I. Meccanica dei materiali biologici e biomateriali}

Forze e sforzi; sforzi principale e direzioni principali di sforzo; linee isostatiche naturali; stati di sforzo piani.

Misurare la deformazione; deformazione lineare e deformazione lagrangiana; estensioni uniassiale e biassale e scorrimenti.

Caratteristiche reologiche dei materiali; classi e modelli di risposta materiale: modello elastico lineare 1D e 3D; modello elastico nonlineare 1D con cenni alla rappresentazione 3D; modelli viscoelastici lineari con analisi del comportamento a creep e rilassamento per il modello di Maxwell e di Voigt;

Parte II. Biomateriali

Comportamento meccanico dei tessuti biologici e dei biomateriali soffici e duri. Esempi prototipo di tessuto connettivo, muscolare, parete arteriosa, tessuto cardiaco, cartilagine, tendini e legamenti.

Parte III. Biostrutture

Meccanica delle strutture biologiche dure e soffici e delle biostrutture: dalle protesi dell’anca e del ginocchio agli stent e alle valvole cardiache.

  • La prima parte (1 mese) è dedicata alla revisione di concetti noti dalla Scienza delle Costruzioni e dalla Meccanica dei sistemi biologici, esemplificati con specifico riferimento a diversi biomateriali naturali e sintetici: nozioni di sforzo e deformazione e analisi del comportamento meccanico dei materiali. Dettagli sulla programmazione sono riportati sul sito del corso: https://paolanardinocchi.site.uniroma1.it/teaching/mbir-resistenza-dei-biomateriali
  • Testi di riferimento: Il materiale di riferimento viene fornito dal docente via Google Classroom
  • La seconda parte (1 mese) è dedicata allo studio del comportamento meccanico dei MATERIALI BIOLOGICI e BIOMATERIALI (duri e soffici) e all'analisi di STRUTTURE BIOLOGICHE e BIOSTRUTTURE elementari.Dettagli sulla programmazione sono riportati sul sito del corso:

https://paolanardinocchi.site.uniroma1.it/teaching/mbir-resistenza-dei-biomateriali

  • Testi di riferimento: Il materiale di riferimento viene fornito dal docente via Google Classroom
  • La terza parte (1 mese) è dedicata alla elaborazione di modelli semplificati delle strutture esaminate.Dettagli sulla programmazione sono riportati sul sito del corso:

https://paolanardinocchi.site.uniroma1.it/teaching/mbir-resistenza-dei-biomateriali

  • Testi di riferimento: Il materiale di riferimento viene fornito dal docente via Google Classroom

Modalità d'esame

La valutazione si basa su una prova scritta basata su due domande. Concorrono alla valutazione delle prove in itinere.

Testi di riferimento

Fung Y.C., Biomechanics. Mechanical Properties of Living Tissues, Springer-Verlag, New York, 1993.

Codice insegnamento 10628553

TECNICHE ED APPARECCHIATURE BIOMEDICALI 1° anno · 2° semestre · 12 CFU · IINF-02/A · 0 file

Il corso intende fornire una formazione di base sui principi di funzionamento della strumentazione medicale standard e di avanguardia. Il corso inoltre prevede di rendere gli studenti capaci di valutare, utilizzare e…

Scheda dell'insegnamento

Obiettivi formativi

Il corso intende fornire una formazione di base sui principi di funzionamento della strumentazione medicale standard e di avanguardia. Il corso inoltre prevede di rendere gli studenti capaci di valutare, utilizzare e progettare l’hardware e il software di diverse apparecchiature elettromedicali.

Programma

MODULO II
Modulo: MODULO II
Il corso prevede una parte iniziale in cui sono illustrati i principi di base dei circuiti elettronici, a bassa e alta frequenza, dell’interazione campo elettromagnetico-tessuto che sono alla base delle applicazioni elettromedicali. Vengono inoltre introdotti i concetti fondamentali relativi ai circuiti a microonde e i principi di base delle antenne usate in applicazioni mediche e le tecniche per il loro progetto (40 h).

Quindi vengono studiate diverse tecniche e apparati diagnostici basati sull’acquisizione di segnali e sulla ricostruzione di immagini quali (60 h):

  • radiografia digitale;
  • tomografia raggi X (CT);
  • risonanza magnetica nucleare – per la parte a radiofrequenza (RMN)
  • tomografia ad emissione a singolo fotone (SPECT);
  • tomografia ad emissione di protoni (PET);
  • termografia;
  • tecniche di immagine a microonde;
  • tecniche per il monitoraggio a distanza di parametri vitali (radar Doppler e UWB)
  • tecnologia RFID;
  • strumentazione per analisi cliniche.

Infine, vengono studiate alcune tecniche terapeutiche (16 h):

  • ipertermia e diatermia a microonde;
  • ablazione a radiofrequenza e microonde;
  • terapia fotodinamica.

Il corso è completato con la presentazione degli aspetti di Health Technology Assessment (HTA) sia in ambito ospedaliero che in ambito di ricerca e sviluppo (4 h).

Il corso prevede diversi seminari e visite presso laboratori ed ospedali al fine di mostrare la strumentazione in uso e parlare con gli operatori, e la presentazione di software per l’analisi della strumentazione come CST MW Studio, CT SIM, COMSOL, FEMLAB, etc.

NB. L’indicazione delle ore è puramente indicativa, potendo le lezioni variare di anno in anno a seconda delle interazioni con gli studenti frequentanti e sviluppi tecnologici

Modulo: MODULO I
Il corso prevede una parte iniziale in cui sono illustrati i principi di base dei circuiti elettronici, a bassa e alta frequenza, dell’interazione campo elettromagnetico-tessuto che sono alla base delle applicazioni elettromedicali. Vengono inoltre introdotti i concetti fondamentali relativi ai circuiti a microonde e i principi di base delle antenne usate in applicazioni mediche e le tecniche per il loro progetto (40 h).

Quindi vengono studiate diverse tecniche e apparati diagnostici basati sull’acquisizione di segnali e sulla ricostruzione di immagini quali (60 h):

  • radiografia digitale;
  • tomografia raggi X (CT);
  • risonanza magnetica nucleare – per la parte a radiofrequenza (RMN)
  • tomografia ad emissione a singolo fotone (SPECT);
  • tomografia ad emissione di protoni (PET);
  • termografia;
  • tecniche di immagine a microonde;
  • tecniche per il monitoraggio a distanza di parametri vitali (radar Doppler e UWB)
  • tecnologia RFID;
  • strumentazione per analisi cliniche.

Infine, vengono studiate alcune tecniche terapeutiche (16 h):

  • ipertermia e diatermia a microonde;
  • ablazione a radiofrequenza e microonde;
  • terapia fotodinamica.

Il corso è completato con la presentazione degli aspetti di Health Technology Assessment (HTA) sia in ambito ospedaliero che in ambito di ricerca e sviluppo (4 h).

Il corso prevede diversi seminari e visite presso laboratori ed ospedali al fine di mostrare la strumentazione in uso e parlare con gli operatori, e la presentazione di software per l’analisi della strumentazione come CST MW Studio, CT SIM, COMSOL, FEMLAB, etc.

NB. L’indicazione delle ore è puramente indicativa, potendo le lezioni variare di anno in anno a seconda delle interazioni con gli studenti frequentanti e sviluppi tecnologici

Modulo: MODULO II

  • Il dettaglio delle lezioni è disponibile sul sito e-learning

e viene presentato e discusso il primo giorno di lezione. Quanto segue è

puramente indicativo e si riferisce all'intero corso

  • Testi di riferimento: Materiale a disposizione su elearning
  • Principi di base dei circuiti elettronici, dell’interazione campo elettromagnetico-tessuto, circuiti a microonde e antenne usate in applicazioni mediche (40 h).
  • Testi di riferimento: Materiale a disposizione su elearning
  • Diverse tecniche e apparati diagnostici per la ricostruzione di immagini (60 h): radiografia digitale; tomografia raggi X (CT); risonanza magnetica nucleare – per la parte a radiofrequenza (RMN)- tomografia ad emissione a singolo fotone (SPECT); tomografia ad emissione di protoni (PET);- termografia;- tecniche di immagine a microonde;- tecniche per il monitoraggio a distanza di parametri vitali (radar Doppler e UWB); tecnologia RFID; strumentazione per analisi cliniche.
  • Testi di riferimento: Materiale a disposizione su elearning
  • Tecniche terapeutiche (16 h): ipertermia e diatermia a microonde; ablazione a radiofrequenza e microonde; terapia fotodinamica.
  • Testi di riferimento: Materiale a disposizione su elearning
  • Ulteriori argomenti riguardano: Health

Technology Assessment (HTA) sia in ambito ospedaliero che in ambito di

ricerca e sviluppo (4 h), e seminari.

  • Testi di riferimento: Materiale a disposizione su elearning

Modulo: MODULO I

  • Il dettaglio delle lezioni è disponibile sul sito e-learning e viene presentato e discusso il primo giorno di lezione. Quanto segue è puramente indicativo e si riferisce all’intero corso
  • Testi di riferimento: Materiale a disposizione su elearning
  • Principi di base dei circuiti elettronici, dell’interazione campo elettromagnetico-tessuto, circuiti a microonde e antenne usate in applicazioni mediche (40 h).
  • Testi di riferimento: Materiale a disposizione su elearning
  • Diverse tecniche e apparati diagnostici per la ricostruzione di immagini (60 h): radiografia digitale; tomografia raggi X (CT); risonanza magnetica nucleare – per la parte a radiofrequenza (RMN)- tomografia ad emissione a singolo fotone (SPECT); tomografia ad emissione di protoni (PET);- termografia;- tecniche di immagine a microonde;- tecniche per il monitoraggio a distanza di parametri vitali (radar Doppler e UWB); tecnologia RFID; strumentazione per analisi cliniche.
  • Testi di riferimento: Materiale a disposizione su elearning
  • Tecniche terapeutiche (16 h): ipertermia e diatermia a microonde; ablazione a radiofrequenza e microonde; terapia fotodinamica.
  • Testi di riferimento: Materiale a disposizione su elearning
  • Ulteriori argomenti riguardano: Health Technology Assessment (HTA) sia in ambito ospedaliero che in ambito di ricerca e sviluppo (4 h), e seminari.
  • Testi di riferimento: Materiale a disposizione su elearning

MODULO I
Modulo: MODULO II
Il corso prevede una parte iniziale in cui sono illustrati i principi di base dei circuiti elettronici, a bassa e alta frequenza, dell’interazione campo elettromagnetico-tessuto che sono alla base delle applicazioni elettromedicali. Vengono inoltre introdotti i concetti fondamentali relativi ai circuiti a microonde e i principi di base delle antenne usate in applicazioni mediche e le tecniche per il loro progetto (40 h).

Quindi vengono studiate diverse tecniche e apparati diagnostici basati sull’acquisizione di segnali e sulla ricostruzione di immagini quali (60 h):

  • radiografia digitale;
  • tomografia raggi X (CT);
  • risonanza magnetica nucleare – per la parte a radiofrequenza (RMN)
  • tomografia ad emissione a singolo fotone (SPECT);
  • tomografia ad emissione di protoni (PET);
  • termografia;
  • tecniche di immagine a microonde;
  • tecniche per il monitoraggio a distanza di parametri vitali (radar Doppler e UWB)
  • tecnologia RFID;
  • strumentazione per analisi cliniche.

Infine, vengono studiate alcune tecniche terapeutiche (16 h):

  • ipertermia e diatermia a microonde;
  • ablazione a radiofrequenza e microonde;
  • terapia fotodinamica.

Il corso è completato con la presentazione degli aspetti di Health Technology Assessment (HTA) sia in ambito ospedaliero che in ambito di ricerca e sviluppo (4 h).

Il corso prevede diversi seminari e visite presso laboratori ed ospedali al fine di mostrare la strumentazione in uso e parlare con gli operatori, e la presentazione di software per l’analisi della strumentazione come CST MW Studio, CT SIM, COMSOL, FEMLAB, etc.

NB. L’indicazione delle ore è puramente indicativa, potendo le lezioni variare di anno in anno a seconda delle interazioni con gli studenti frequentanti e sviluppi tecnologici

Modulo: MODULO I
Il corso prevede una parte iniziale in cui sono illustrati i principi di base dei circuiti elettronici, a bassa e alta frequenza, dell’interazione campo elettromagnetico-tessuto che sono alla base delle applicazioni elettromedicali. Vengono inoltre introdotti i concetti fondamentali relativi ai circuiti a microonde e i principi di base delle antenne usate in applicazioni mediche e le tecniche per il loro progetto (40 h).

Quindi vengono studiate diverse tecniche e apparati diagnostici basati sull’acquisizione di segnali e sulla ricostruzione di immagini quali (60 h):

  • radiografia digitale;
  • tomografia raggi X (CT);
  • risonanza magnetica nucleare – per la parte a radiofrequenza (RMN)
  • tomografia ad emissione a singolo fotone (SPECT);
  • tomografia ad emissione di protoni (PET);
  • termografia;
  • tecniche di immagine a microonde;
  • tecniche per il monitoraggio a distanza di parametri vitali (radar Doppler e UWB)
  • tecnologia RFID;
  • strumentazione per analisi cliniche.

Infine, vengono studiate alcune tecniche terapeutiche (16 h):

  • ipertermia e diatermia a microonde;
  • ablazione a radiofrequenza e microonde;
  • terapia fotodinamica.

Il corso è completato con la presentazione degli aspetti di Health Technology Assessment (HTA) sia in ambito ospedaliero che in ambito di ricerca e sviluppo (4 h).

Il corso prevede diversi seminari e visite presso laboratori ed ospedali al fine di mostrare la strumentazione in uso e parlare con gli operatori, e la presentazione di software per l’analisi della strumentazione come CST MW Studio, CT SIM, COMSOL, FEMLAB, etc.

NB. L’indicazione delle ore è puramente indicativa, potendo le lezioni variare di anno in anno a seconda delle interazioni con gli studenti frequentanti e sviluppi tecnologici

Modulo: MODULO II

  • Il dettaglio delle lezioni è disponibile sul sito e-learning

e viene presentato e discusso il primo giorno di lezione. Quanto segue è

puramente indicativo e si riferisce all'intero corso

  • Testi di riferimento: Materiale a disposizione su elearning
  • Principi di base dei circuiti elettronici, dell’interazione campo elettromagnetico-tessuto, circuiti a microonde e antenne usate in applicazioni mediche (40 h).
  • Testi di riferimento: Materiale a disposizione su elearning
  • Diverse tecniche e apparati diagnostici per la ricostruzione di immagini (60 h): radiografia digitale; tomografia raggi X (CT); risonanza magnetica nucleare – per la parte a radiofrequenza (RMN)- tomografia ad emissione a singolo fotone (SPECT); tomografia ad emissione di protoni (PET);- termografia;- tecniche di immagine a microonde;- tecniche per il monitoraggio a distanza di parametri vitali (radar Doppler e UWB); tecnologia RFID; strumentazione per analisi cliniche.
  • Testi di riferimento: Materiale a disposizione su elearning
  • Tecniche terapeutiche (16 h): ipertermia e diatermia a microonde; ablazione a radiofrequenza e microonde; terapia fotodinamica.
  • Testi di riferimento: Materiale a disposizione su elearning
  • Ulteriori argomenti riguardano: Health

Technology Assessment (HTA) sia in ambito ospedaliero che in ambito di

ricerca e sviluppo (4 h), e seminari.

  • Testi di riferimento: Materiale a disposizione su elearning

Modulo: MODULO I

  • Il dettaglio delle lezioni è disponibile sul sito e-learning e viene presentato e discusso il primo giorno di lezione. Quanto segue è puramente indicativo e si riferisce all’intero corso
  • Testi di riferimento: Materiale a disposizione su elearning
  • Principi di base dei circuiti elettronici, dell’interazione campo elettromagnetico-tessuto, circuiti a microonde e antenne usate in applicazioni mediche (40 h).
  • Testi di riferimento: Materiale a disposizione su elearning
  • Diverse tecniche e apparati diagnostici per la ricostruzione di immagini (60 h): radiografia digitale; tomografia raggi X (CT); risonanza magnetica nucleare – per la parte a radiofrequenza (RMN)- tomografia ad emissione a singolo fotone (SPECT); tomografia ad emissione di protoni (PET);- termografia;- tecniche di immagine a microonde;- tecniche per il monitoraggio a distanza di parametri vitali (radar Doppler e UWB); tecnologia RFID; strumentazione per analisi cliniche.
  • Testi di riferimento: Materiale a disposizione su elearning
  • Tecniche terapeutiche (16 h): ipertermia e diatermia a microonde; ablazione a radiofrequenza e microonde; terapia fotodinamica.
  • Testi di riferimento: Materiale a disposizione su elearning
  • Ulteriori argomenti riguardano: Health Technology Assessment (HTA) sia in ambito ospedaliero che in ambito di ricerca e sviluppo (4 h), e seminari.
  • Testi di riferimento: Materiale a disposizione su elearning

Modalità d'esame

MODULO II
Domande orali dai docenti.

L’esame mediamente si compone di due domande, una da ogni docente, incentrata sulle relative parti del corso. A partire dalla domanda si possono approfondire/discutere i diversi argomenti. La valutazione finale è data da una media (non aritmetica) delle valutazioni dei due docenti.

Come stabilito per gli esami universitari, la valutazione è espressa in trentesimi (scala 0-30); per superare l'esame occorre conseguire un voto finale non inferiore a 18/30 (voto minimo); il voto massimo è 30/30, a cui può essere aggiunta la “lode”.

Per ottenere il voto minimo, lo studente deve dimostrare di aver acquisito una conoscenza sufficiente degli argomenti trattati. Per conseguire il massimo punteggio, lo studente deve invece dimostrare di aver acquisito una conoscenza eccellente di tutti gli argomenti trattati durante il corso, essere in grado di collegarli, e presentarli in modo logico e coerente e con il linguaggio appropriato.

Le date degli appelli sono reperibili sul sito del docente di riferimento, prof. D. Caputo

MODULO I
Domande orali dai docenti.

L’esame mediamente si compone di due domande, una da ogni docente, incentrata sulle relative parti del corso. A partire dalla domanda si possono approfondire/discutere i diversi argomenti. La valutazione finale è data da una media (non aritmetica) delle valutazioni dei due docenti.

Come stabilito per gli esami universitari, la valutazione è espressa in trentesimi (scala 0-30); per superare l'esame occorre conseguire un voto finale non inferiore a 18/30 (voto minimo); il voto massimo è 30/30, a cui può essere aggiunta la “lode”.

Per ottenere il voto minimo, lo studente deve dimostrare di aver acquisito una conoscenza sufficiente degli argomenti trattati. Per conseguire il massimo punteggio, lo studente deve invece dimostrare di aver acquisito una conoscenza eccellente di tutti gli argomenti trattati durante il corso, essere in grado di collegarli, e presentarli in modo logico e coerente e con il linguaggio appropriato.

Le date degli appelli sono reperibili sul sito del docente di riferimento, prof. D. Caputo

Testi di riferimento

MODULO II
Modulo: MODULO II
Dispense e lucidi del corso forniti dai docenti. Il materiale è disponibile sul sito e-learning del corso. Ogni anno accademico viene formato apposito gruppo (nome e password fornite i primi giorni di lezione) a cui si chiede l’iscrizione degli studenti per agevolare le comunicazioni

Modulo: MODULO I
Dispense e lucidi del corso forniti dai docenti. Il materiale è disponibile sul sito e-learning del corso. Ogni anno accademico viene formato apposito gruppo (nome e password fornite i primi giorni di lezione) a cui si chiede l’iscrizione degli studenti per agevolare le comunicazioni.

Modulo: MODULO II
Medical Instrumentation:Application and Design, J.G. Webster, Ed. Wiley and Sons

Imaging System for Medical Diagnostics, E. Krestel, Siemens Publications

Laser-Tissue Interactions: Fundamentals and Applications, M.H. Niemz, Springer Ed.

http://www.cis.rit.edu/htbooks/mri

L. Occhialini, Risonanza magnetica nucleare

C Westbrook, C. Kautt, MRI in practice

L.Landini, V. Positano, M. Santarelli, Advanced image processing in MRI

J. G. Webster, Electrical Impedance Tomography, ed. by J. G. Webster, Adam Hilser, Bristol and New York, 1990.

N. G. Genqer, M. Uzuoglu, Y, Z. Ider, Sensitivity Matrix Analysis of the Back-Projection Algorithmin Electrical Impedance Tomography, IEEE, 1992, pp. 1682-1683

F. Santosa, M. Vogelius, A backprojection algorithm for Electrical Impedance Tomography, SIAM Journal on Applied Mathematics, Vol. 50, No. 1, pp. 216-243, Feb. 1990.

D. C. Barber, A. D. Seagar, Quantification in impedance imaging, Clin. Phys. Physiol. Meas., Vol. 11, pp. 45-56, 1990.

W. R. Breckon, M. K. Pidcock, Mathematical aspects of impedance imaging, Clin. Phys. Physiol. Meas., Vol. 8, Suppl. A, pp. 77-84, 1987.

T. J. Yorkey, J. G. Webster, W. J. Tompkins, Comparing reconstruction algorithms for Electrical Impedance Tomography, IEEE Trans. Biomed. Eng., vol. 34, no. 11, Nov. 1987.

Modulo: MODULO I
Medical Instrumentation:Application and Design, J.G. Webster, Ed. Wiley and Sons

Imaging System for Medical Diagnostics, E. Krestel, Siemens Publications

Laser-Tissue Interactions: Fundamentals and Applications, M.H. Niemz, Springer Ed.

http://www.cis.rit.edu/htbooks/mri

L. Occhialini, Risonanza magnetica nucleare

C Westbrook, C. Kautt, MRI in practice

L.Landini, V. Positano, M. Santarelli, Advanced image processing in MRI

J. G. Webster, Electrical Impedance Tomography, ed. by J. G. Webster, Adam Hilser, Bristol and New York, 1990.

N. G. Genqer, M. Uzuoglu, Y, Z. Ider, Sensitivity Matrix Analysis of the Back-Projection Algorithmin Electrical Impedance Tomography, IEEE, 1992, pp. 1682-1683

F. Santosa, M. Vogelius, A backprojection algorithm for Electrical Impedance Tomography, SIAM Journal on Applied Mathematics, Vol. 50, No. 1, pp. 216-243, Feb. 1990.

D. C. Barber, A. D. Seagar, Quantification in impedance imaging, Clin. Phys. Physiol. Meas., Vol. 11, pp. 45-56, 1990.

W. R. Breckon, M. K. Pidcock, Mathematical aspects of impedance imaging, Clin. Phys. Physiol. Meas., Vol. 8, Suppl. A, pp. 77-84, 1987.

T. J. Yorkey, J. G. Webster, W. J. Tompkins, Comparing reconstruction algorithms for Electrical Impedance Tomography, IEEE Trans. Biomed. Eng., vol. 34, no. 11, Nov. 1987.

MODULO I
Modulo: MODULO II
Dispense e lucidi del corso forniti dai docenti. Il materiale è disponibile sul sito e-learning del corso. Ogni anno accademico viene formato apposito gruppo (nome e password fornite i primi giorni di lezione) a cui si chiede l’iscrizione degli studenti per agevolare le comunicazioni

Modulo: MODULO I
Dispense e lucidi del corso forniti dai docenti. Il materiale è disponibile sul sito e-learning del corso. Ogni anno accademico viene formato apposito gruppo (nome e password fornite i primi giorni di lezione) a cui si chiede l’iscrizione degli studenti per agevolare le comunicazioni.

Modulo: MODULO II
Medical Instrumentation:Application and Design, J.G. Webster, Ed. Wiley and Sons

Imaging System for Medical Diagnostics, E. Krestel, Siemens Publications

Laser-Tissue Interactions: Fundamentals and Applications, M.H. Niemz, Springer Ed.

http://www.cis.rit.edu/htbooks/mri

L. Occhialini, Risonanza magnetica nucleare

C Westbrook, C. Kautt, MRI in practice

L.Landini, V. Positano, M. Santarelli, Advanced image processing in MRI

J. G. Webster, Electrical Impedance Tomography, ed. by J. G. Webster, Adam Hilser, Bristol and New York, 1990.

N. G. Genqer, M. Uzuoglu, Y, Z. Ider, Sensitivity Matrix Analysis of the Back-Projection Algorithmin Electrical Impedance Tomography, IEEE, 1992, pp. 1682-1683

F. Santosa, M. Vogelius, A backprojection algorithm for Electrical Impedance Tomography, SIAM Journal on Applied Mathematics, Vol. 50, No. 1, pp. 216-243, Feb. 1990.

D. C. Barber, A. D. Seagar, Quantification in impedance imaging, Clin. Phys. Physiol. Meas., Vol. 11, pp. 45-56, 1990.

W. R. Breckon, M. K. Pidcock, Mathematical aspects of impedance imaging, Clin. Phys. Physiol. Meas., Vol. 8, Suppl. A, pp. 77-84, 1987.

T. J. Yorkey, J. G. Webster, W. J. Tompkins, Comparing reconstruction algorithms for Electrical Impedance Tomography, IEEE Trans. Biomed. Eng., vol. 34, no. 11, Nov. 1987.

Modulo: MODULO I
Medical Instrumentation:Application and Design, J.G. Webster, Ed. Wiley and Sons

Imaging System for Medical Diagnostics, E. Krestel, Siemens Publications

Laser-Tissue Interactions: Fundamentals and Applications, M.H. Niemz, Springer Ed.

http://www.cis.rit.edu/htbooks/mri

L. Occhialini, Risonanza magnetica nucleare

C Westbrook, C. Kautt, MRI in practice

L.Landini, V. Positano, M. Santarelli, Advanced image processing in MRI

J. G. Webster, Electrical Impedance Tomography, ed. by J. G. Webster, Adam Hilser, Bristol and New York, 1990.

N. G. Genqer, M. Uzuoglu, Y, Z. Ider, Sensitivity Matrix Analysis of the Back-Projection Algorithmin Electrical Impedance Tomography, IEEE, 1992, pp. 1682-1683

F. Santosa, M. Vogelius, A backprojection algorithm for Electrical Impedance Tomography, SIAM Journal on Applied Mathematics, Vol. 50, No. 1, pp. 216-243, Feb. 1990.

D. C. Barber, A. D. Seagar, Quantification in impedance imaging, Clin. Phys. Physiol. Meas., Vol. 11, pp. 45-56, 1990.

W. R. Breckon, M. K. Pidcock, Mathematical aspects of impedance imaging, Clin. Phys. Physiol. Meas., Vol. 8, Suppl. A, pp. 77-84, 1987.

T. J. Yorkey, J. G. Webster, W. J. Tompkins, Comparing reconstruction algorithms for Electrical Impedance Tomography, IEEE Trans. Biomed. Eng., vol. 34, no. 11, Nov. 1987.

Codice insegnamento 10630532

TECNOLOGIE INGEGNERISTICHE IN CHIRURGIA 1° anno · 1° semestre · 1 CFU · MEDS-06/A · 0 file

Obiettivi formativi generali: Il corso ha l’obiettivo di fornire agli studenti una visione integrata del sistema sanitario, con particolare attenzione ai percorsi diagnostico-terapeutici e agli aspetti fondamentali della…

Scheda dell'insegnamento

Obiettivi formativi

Obiettivi formativi generali:

Il corso ha l’obiettivo di fornire agli studenti una visione integrata del sistema sanitario, con particolare attenzione ai percorsi diagnostico-terapeutici e agli aspetti fondamentali della progettazione e conduzione della ricerca clinica.

Competenze attese al termine del corso:

-Conoscenza dei principali percorsi clinici in ambito medico (diagnostici e terapeutici)

-Capacità di interfacciarsi con professionisti sanitari nella progettazione di soluzioni tecnologiche

-Comprensione delle basi metodologiche della ricerca clinica

-Consapevolezza degli aspetti etici e regolatori degli studi clinici

-Capacità di lettura critica e interpretazione di protocolli clinici e risultati scientifici

Alla fine del corso integrato lo studente sarà in grado di:

Modulo 1 Fisiologia Umana

  • Comprendere i principi fondamentali del funzionamento dell’organismo umano più rilevanti per l’ingegneria biomedica, con particolare riferimento alle funzioni vitali: eccitabilità neuromuscolare, attività cardiaca, circolazione, respirazione, funzione renale e digestiva
  • Saper integrare le conoscenze relative ai diversi sistemi dell’organismo per interpretare le loro interazioni e risposte fisiologiche in condizioni normali

Modulo 2 - Percorsi diagnostici e terapeutici in Medicina

  • Acquisire conoscenza dei principali percorsi clinici in ambito medico (diagnostici e terapeutici)

Modulo 3 - Progettazione della ricerca clinica

  • Acquisire Comprensione delle basi metodologiche della ricerca clinica
  • Essere consapevoli degli aspetti etici e regolatori degli studi clinici
  • Sviluppare capacità di lettura critica e interpretazione di protocolli clinici e risultati scientifici

Modulo 4 - Tecnologie ingegneristiche in chirurgia

  • Acquisire conoscenza dei principali percorsi clinici in ambito chirurgico (diagnostici e terapeutici)
  • Acquisire la capacità di interfacciarsi con professionisti sanitari nella progettazione di soluzioni tecnologiche

________________________________________

Programma

Modulo: ELEMENTI DI FISIOLOGIA MEDICA
Introduzione e concetti generali

o Organizzazione funzionale del corpo umano

o Omeostasi e sistemi di controllo

o Compartimenti corporei e trasporto attraverso le membrane

o Potenziale di riposo e potenziale d’azione

Sistema nervoso

o Organizzazione del sistema nervoso centrale e periferico

o Trasmissione sinaptica e neurotrasmettitori

o Tecniche di Brain Imaging

Sistema muscolare

o Fisiologia del muscolo scheletrico, cardiaco e liscio

o Meccanismo della contrazione

o Elettromiografia (EMG)

Apparato cardiovascolare

o Anatomia funzionale del cuore e dei vasi

o Ciclo cardiaco, gittata cardiaca, pressione arteriosa

o Elettrocardiogramma (ECG)

o Emodinamica e pressioni

o Controllo nervoso dell’attività cardiaca

Sistema linfatico

o organizzazione generale e principali componenti

o funzioni essenziali

 Apparato respiratorio

o Meccanica della respirazione

o Scambi gassosi e trasporto dell’ossigeno

o Controllo nervoso della respirazione

o Spirometria

Apparato renale

o Filtrazione glomerulare e funzione tubulare

o Omeostasi idrica, elettrolitica e acido-base

Sistema endocrino

o Ghiandole endocrine e ormoni

o Regolazione ormonale e feedback

o Ruolo degli ormoni nello sviluppo e nel metabolismo

Apparato digerente

o Digestione e assorbimento

o Regolazione ormonale

o Regolazione della motilità gastrointestinale

o Metabolismo energetico e termoregolazione

Modulo: TECNOLOGIE INGEGNERISTICHE IN CHIRURGIA
Meccanismi fisiopatologici alla base di alcune frequenti patologie e applicazione delle metodiche

più avanzate per il loro trattamento (laparoscopica, robotica e chirurgia endovascolare) con

l’obiettivo di fornire gli strumenti clinici per sviluppare algoritmi di intelligenza artificiale, realtà

virtuale o aumentata.

-Cancro dello stomaco

  • Cancro del colon
  • Cancro del surrene
  • Patologia ostruttiva delle arterie
  • Patologia dilatativa delle arterie

Modulo: PROGETTAZIONE DELLA RICERCA CLINICA
Formulazione domande di ricerca in ambito biomedico

Tipologie di studi clinici: osservazionali e sperimentali

Struttura dei protocolli clinici: obiettivi, disegno, criteri di inclusione/esclusione

Le fasi della sperimentazione clinica (I–IV)

Cenni di statistica applicata alla ricerca clinica

Normativa e Buone Pratiche cliniche in ricerca biomedica

Contributo dell’ingegneria alla ricerca clinica: dispositivi medici, raccolta e gestione dei dati, intelligenza artificiale

Modulo: PERCORSI DIAGNOSTICI E TERAPEUTICI IN MEDICINA
Il programma ha l’obiettivo di fornire agli studenti una conoscenza solida e integrata dei principali percorsi clinici che caratterizzano la pratica medica, con particolare attenzione agli aspetti diagnostici e terapeutici.

Si parte con un modulo introduttivo dedicato alla definizione di percorso clinico e all’importanza dei PDTA (Percorsi Diagnostici Terapeutici Assistenziali), con riferimento alla medicina basata sull’evidenza e all’organizzazione multidisciplinare della cura.

Segue un approfondimento metodologico sull’approccio diagnostico in medicina interna: raccolta anamnestica, esame obiettivo, esami di laboratorio, diagnostica per immagini e criteri clinici per la formulazione della diagnosi. Parallelamente, si affrontano i principi generali della terapia medica, con cenni di farmacologia clinica, monitoraggio dei trattamenti e gestione delle terapie nel paziente cronico.

Successivamente, il programma entra nel merito dei principali ambiti clinici:

Malattie cardiovascolari (infarto miocardico, ictus ischemico, arteriopatia periferica), con analisi dei percorsi dalla fase acuta al follow-up;

Malattie respiratorie (asma, BPCO, insufficienza respiratoria, polmonite), con l’integrazione di diagnostica per immagini e approccio terapeutico;

Malattie metaboliche, endocrine e renali (diabete, sindrome metabolica, insufficienza renale), per comprendere le strategie di gestione diagnostica e terapeutica;

Oncologia medica, con approfondimento sui passaggi dalla diagnosi istologica alla scelta terapeutica (chirurgia, chemio, immunoterapia) e sulla continuità assistenziale;

Malattie autoimmuni e reumatologiche (artrite reumatoide, lupus, vasculiti), per analizzare algoritmi diagnostici e terapie immunomodulanti.

Un modulo specifico è dedicato al ruolo dell’integrazione multidisciplinare e dei sistemi sanitari, con attenzione al funzionamento dei PDTA, al rapporto ospedale-territorio e al contributo della telemedicina.

La parte finale del programma prevede simulazioni cliniche integrate e la discussione di casi complessi, che richiedono l’applicazione combinata di conoscenze diagnostiche e terapeutiche. Gli studenti, organizzati in piccoli gruppi, saranno invitati a elaborare un percorso clinico completo per una patologia selezionata, presentandolo e discutendolo in aula.

Modulo: ELEMENTI DI FISIOLOGIA MEDICA

  • Periodo di svolgimento

primo semestre

dal 03/10/2025

al 30/01/2026. Calendario delle lezioni (svolte in presenza) giorno

della settimana: venerdì, fascia

oraria: 11:00–13:00. Lingua di

erogazione: italiano. Modalità

d’esame: l’esame

consiste in una prova scritta di sbarramento, costituita da domande a risposta multipla. La prova è finalizzata a verificare: la

comprensione dei principi fondamentali della fisiologia umana e la

capacità di integrare le conoscenze relative ai diversi sistemi per

interpretare le risposte fisiologiche in condizioni normali. La

valutazione della prova scritta sarà espressa in trentesimi. Il superamento

della prova è ottenuto con un punteggio minimo di 18/30 che consentirà l’accesso

alla prova orale. Valutazione

finale: il voto della prova orale e quello della prova scritta concorreranno a

determinare il voto finale dell’esame

Modulo: TECNOLOGIE INGEGNERISTICHE IN CHIRURGIA

Modulo: PROGETTAZIONE DELLA RICERCA CLINICA

  • Lezioni Frontali/Lezioni invertite (10 ore)
  • Testi di riferimento: concetti base della metodologia ricerca scientifica

Modulo: PERCORSI DIAGNOSTICI E TERAPEUTICI IN MEDICINA

  • Lezioni frontali (10 ore)
  • Testi di riferimento: Casi clinici sui principali patologie di pertinenza internistica: scompenso cardiaco, patologia ischemica cardiaca, fibrillazione atriale, diabete tipo 2, broncopneumopatia cronica ostruttiva, ictus ischemico

Modalità d'esame

quiz o orale

Testi di riferimento

Modulo: ELEMENTI DI FISIOLOGIA MEDICA
Dee Unglaub Silverthorn

FISIOLOGIA UMANA - Un approccio integrato

  • 8/ED

Anno 2020

ISBN 9788891909473

Modulo: TECNOLOGIE INGEGNERISTICHE IN CHIRURGIA
Materiale didattico lezioni

Articoli scientifici

Modulo: PROGETTAZIONE DELLA RICERCA CLINICA
Materiale fornito dal docente

Articoli scientifici

Modulo: PERCORSI DIAGNOSTICI E TERAPEUTICI IN MEDICINA
Materiale fornito dal docente

Articoli scientifici

Modulo: ELEMENTI DI FISIOLOGIA MEDICA
N/D
Modulo: TECNOLOGIE INGEGNERISTICHE IN CHIRURGIA
N/D
Modulo: PROGETTAZIONE DELLA RICERCA CLINICA
N/D
Modulo: PERCORSI DIAGNOSTICI E TERAPEUTICI IN MEDICINA
N/D

Codice insegnamento AID-82fc7880-a64

BIOMACCHINE 2° anno · 0 file
BIOMACCHINE 2° anno · 0 file
BIOMECCANICA 2° anno · 1° semestre · 9 CFU · IMIS-01/A · 0 file

Lo scopo del corso è di fornire i concetti base necessari alla gestione della strumentazione e alla comprensione dei modelli biomeccanici considerati nell'analisi del movimento. Il corso descrive i principi di…

Scheda dell'insegnamento

Obiettivi formativi

Lo scopo del corso è di fornire i concetti base necessari alla gestione della strumentazione e alla comprensione dei modelli biomeccanici considerati nell'analisi del movimento. Il corso descrive i principi di funzionamento dei sensori tipicamente usati in un laboratorio di analisi del movimento ossia le piattaforme di forza ed i trasduttori di posizione, velocità e spostamento. Successivamente sono descritte le principali tecniche per l’analisi sperimentale dei dati volti all’identificazione delle variabili che rappresentano in modo esaustivo la cinematica e la cinetica del movimento umano.
La frequenza delle lezioni non è obbligatoria ma è fortemente consigliata.

Programma

Argomento Lezione

1. Introduzione Esempi di ricerca in Biomeccanica

Storia della Gait Analisys

Criticità

2. Stato dell'Arte Stato dell'arte sulle metodologie sperimentali in Biomeccanica

3. Cinematica del Corpo Rigido Richiami di Algebra lineare

2. Stato dell'Arte Strumentazione da laboratorio di analisi del movimento

10. Tutorial Matlab Tutorial Matlab - Vettori

3. Cinematica del Corpo Rigido Localizzazione non ottima

2. Stato dell'Arte Strumentazione da laboratorio di analisi del movimento

10. Tutorial Matlab Tutorial Matlab - Vettori

3. Cinematica del Corpo Rigido Localizzazione ottima

4. Cinematica articolare Misure di cinematica articolare

10. Tutorial Matlab Tutorial Matlab - Localizzazione non ottima

3. Cinematica del Corpo Rigido Cinematica differenziale

Esercitazioni in modalità esame

5. Dinamica Articolare Misure di dinamica articolare

Misure di dinamica articolare

10. Tutorial Matlab Tutorial Matlab - Localizzazione ottima

5. Dinamica Articolare Misure di dinamica articolare

Misure di dinamica articolare

10. Tutorial Matlab Tutorial Matlab - Dinamica articolare

6. Posturografia Posturografia e matrici di sensori di pressione

Seminario di Biomeccanica dello Sport in collaborazione con CONI

7. IMU Sistemi Inerziali in Biomeccanica (IMU)

Sistemi Inerziali in Biomeccanica (IMU)

Sistemi Inerziali in Biomeccanica (IMU)

10. Tutorial Matlab Tutorial Matlab- IMU

8. Elettromiografia Elettromiografia

9. Robot Mediated Therapy Robot Mediated Therapy

10. Tutorial Matlab Tutorial Matlab- Elettromiografia

9. Robot Mediated Therapy Robot Mediated Therapy

Robot Mediated Therapy

Esercitazioni in modalità esame

  • Introduzione: - Esempi di ricerca in Biomeccanica- Storia della Gait Analisys- Criticità
  • Stato dell'arte sulle metodologie sperimentali in Biomeccanica:- Strumentazione da laboratorio di analisi del movimento
  • Cinematica e dinamica del corpo rigido:- Richiami di algebra lineare- Localizzazione non ottima- Localizzazione ottima- Cinematica differenziale
  • Cinematica articolare:- Sistemi e tecniche di misura di cinematica articolare
  • Dinamica articolare:- Sistemi e tecniche di misura di dinamica articolare
  • Posturografia:- Analisi dell'equilibrio e matrici di sensori di pressione
  • IMU:- Composizione e utilizzo di IMU in Biomeccanica
  • Elettromiografia:- Strumenti e tecniche di misura del segnale EMG- Analisi di sinergie muscolari
  • Robot Mediated Therapy:- Principi fondamentali- Tiopologie di Robot riabilitativi- Controllo di impedenza e ammettenza- Indici di qualità del movimento
  • Tutorial MATLAB:- Vettori- Localizzazione non ottima- Localizzazione ottima- Dinamica articolare- IMU- Elettromiografia

Modalità d'esame

La valutazione si basa sul risultato di una prova scritta, e di un colloquio orale. La prova scritta comprende: lo svolgimento di esercizi di cinematica e dinamica articolare, risposte aperte a quesiti di teoria, e test di conoscenza del codice Matlab.

Testi di riferimento

  • David A. Winter, Biomechanics and Motor Control of Human Movement. Wiley.
  • Dispense del corso fornite dal docente

Codice insegnamento 10629391

COLLAUDO DELLE TECNOLOGIE BIOMEDICHE 2° anno · 2° semestre · 6 CFU · IBIO-01/A · 0 file

Il corso di studio si pone l’obiettivo di formare Allievi Magistrali in Ingegneria Biomedica, in accordo con il Core Competence Internazionale e Nazionale, che abbiano conoscenze e competenze imprescindibili allo…

Scheda dell'insegnamento

Obiettivi formativi

Il corso di studio si pone l’obiettivo di formare Allievi Magistrali in Ingegneria Biomedica, in accordo con il Core Competence Internazionale e Nazionale, che abbiano conoscenze e competenze imprescindibili allo svolgimento dell’attività professionale finalizzata alla valutazione e gestione delle tecnologie biomediche in ambito sanitario. Gli obiettivi del corso sono fondati sull’apprendimento delle conoscenze (sapere), competenze (saper fare) e metodologie con particolare riferimento alla conduzione del collaudo delle prestazioni dei dispositivi medici e delle apparecchiature elettromedicali. Al termine del percorso didattico l’Allievo deve essere in grado di acquisire un’autonomia professionale, decisionale ed operativa rivolta ad affrontare, individuare e gestire le criticità durante il ciclo di vita delle tecnologie biomediche poiché hanno un elevato impatto sulla sicurezza del paziente e dell’operatore.

Programma

DIDATTICA FRONTALE

Spesa Sanitaria

  • Spesa sanitaria pubblica e privata nei Paesi OCSE. Spesa sanitaria pubblica e privata in Italia. Spesa delle tecnologie biomediche in relazione alla spesa sanitaria. Parco installato delle apparecchiature biomediche nel mondo ed in Italia. Mercato delle Tecnologie

Normativa nel settore sanitario

  • Regolamento MDR 2017/745, Direttiva Europea CEE 42/93 Dispositivi medici recepita con D.L. 46/97 e Direttiva CEE 47/2007, recepita con D.L. 37/2010. Normativa nazionale e Legislazione Tecnica. Procedura ottenimento Marchio CE, Classificazione nazionale dei dispositivi medici (CND-D.M. 20 febbraio 2007).

Health Technology Assessment (HTA)

  • Health Technology Assessment. Definizione, origine e sviluppo dell’Health Technology Assessment (Direttiva Europea CEE 24/2001). Health Technology Assessment in Italia (D.M. 12 marzo 2015). Il processo di Health Technology Assessment per l’acquisizione di tecnologie sanitarie. Esempio di valutazione della procedura di valutazione di tecnologie biomediche. Servizi di Ingegneria Clinica: definizione, origine e diffusione. Le tipologie di Servizi di Ingegneria Clinica. Il ruolo dei Servizi di Ingegneria Clinica nella valutazione e gestione delle tecnologie biomediche.

Procedure di Gare di Acquisto

  • Direttiva europea CEE 18/2004. Legislazione nazionale (D.M. 163/2006). Procedure di Gara di acquisto di dispositivi medici. Esempio di scheda informativa da allegare alla richiesta di offerta. Esempio di una procedura per l’acquisizione di apparecchiature biomedicali in un’azienda sanitaria. Procedure telematiche di acquisto (DPR 101/2002). Gare telematiche. Mercato Elettronico della Pubblica Amministrazione (MEPA). Esempio di Gara d’appalto. Esempio di Capitolato Tecnico. Esempio di procedura telematica di acquisto.

Collaudo

  • Collaudo dell’opera pubblica: Obbligatorietà, scopi e finalità. Figura del collaudatore. Adempimenti preliminari del collaudatore. Operazioni di collaudo. Verbale di visita. Relazioni del Collaudatore. Il certificato di collaudo. Generalità e procedura per il collaudo di accettazione dei dispositivi medici. Collaudo amministrativo. Collaudo di accettazione sui dispositivi elettromedicali. Procedura e scheda di controllo di accettazione per l’archivio dei dati per l’anagrafica del dispositivo. Procedura e scheda per il controllo visivo e le verifiche periodiche. Cenni per le Verifiche di sicurezza elettrica di apparecchi elettromedicali in locali adibiti ad uso medico secondo la normativa tecnica CEI 62-5 e 62-148. Prove funzionali.

Manutenzione

  • Concetti generali. Normativa vigente. Attività di gestione e manutenzione delle tecnologie biomediche. Tipologie di manutenzione: preventiva, a guasto o correttiva, periodica e straordinaria. Tipologie di contratti di manutenzione per l’assistenza tecnica. Esempio di procedura piano di manutenzione. Esempio di procedura inventario tecnico. Esempio di scheda tecnica delle attività di manutenzione delle apparecchiature.

Controllo di Qualità in ecotomografia

  • Protocolli di prova per la verifica delle prestazioni di ecotomografi. Collaudo funzionale di un ecotomografo. Linee guida per la valutazione dell’immagine. Fantocci ultrasonori.

ESERCITAZIONI

  • Guest Lectures tenuti da Professionisti rappresentativi del settore Aziendale e dell’Ente Pubblico relativamente ad esempi di collaudi e di gestione del parco tecnologico di una struttura sanitaria.

Verifica funzionale in Laboratorio

  • Procedura per l’esecuzione della verifica funzionale attinente al collaudo dell’immagine di un ecotomografo a mezzo di fantoccio ultrasonoro.

Modalità d'esame

Nella formulazione del progetto formativo la priorità è rappresentata dalla presentazione in aula di report in itinere da parte di gruppi relativamente allo svolgimento della procedura HTA e delle prove condotte in laboratorio di Bioingegneria durante il periodo didattico. La modalità di svolgimento della valutazione sommativa è orale.

Testi di riferimento

TESTO

  • F.P. Branca – Fondamenti di Ingegneria Clinica. Volume 2 Ecotomografia – SPRINGER.
  • Dispense didattiche a cura del Docente.
  • M. Goodsitt, P. L. Carson, S. Witt, D. L. Hykes, J. M. Koffer Jr, “Real time B-mode ultrasound quality control test procedures-Report of AAPM Ultrasound Task Group n°1”, Med. Phys., 25 (8): 1552-1554, 1998.
  • J.M. Thijssen, G. Weijers, C.L. De Korte, “Objective performance testing and quality assurance of medical ultrasound equipment”, Ultras. in Med. & Biol., 33(3): 460-471, 2007.

Codice insegnamento P909034194

DIAGNOSTICA PER IMMAGINI 2° anno · 2° semestre · 6 CFU · IBIO-01/A · 0 file

Il corso di studio si pone l’obiettivo di formare Allievi Magistrali in Ingegneria Biomedica in accordo con le esigenze della Medicina di utilizzare modelli anatomici 3D utilizzati per il planning pre-operatorio di…

Scheda dell'insegnamento

Obiettivi formativi

Il corso di studio si pone l’obiettivo di formare Allievi Magistrali in Ingegneria Biomedica in accordo con le esigenze della Medicina di utilizzare modelli anatomici 3D utilizzati per il planning pre-operatorio di casi clinici a supporto delle immagini radiologiche e poterli stampare con tecnologia 3D quale strumento di training e discussione in team del caso clinico. Gli obiettivi del corso sono fondati sull’apprendimento delle conoscenze, competenze e metodologie imprescindibili allo svolgimento dell’attività professionale di assistenza tecnica al personale medico nell’elaborazione e ricostruzione 3D dell’immagine diagnostica. Al termine del percorso didattico l’Allievo deve essere grado di acquisire un’autonomia professionale, decisionale ed operativa rivolta ad affrontare, individuare e gestire le relazioni con il personale Medico proponendo soluzioni, ove possibile immediate, oppure alternative a breve e medio termine.

Programma

DIDATTICA FRONTALE

Standard industrial file DICOM

  • Definizione di immagine digitale. Tipologia formato immagini digitali. File DICOM (Digital Imaging and COmmunications in Medicine) come formato di acquisizione dei dispositivi medici di diagnostica per immagini. Archiviazione, classificazione e gestione delle immagini DICOM acquisite dalle indagini cliniche radiologiche (Rx, CT, MRI). Aspetti tecnologici dei sistemi di informatizzazione RIS-PACS nelle strutture sanitarie. Grayscale Standard Display Function (GSDF) dei monitor di refertazione.

Tomografia assiale computerizzata (TAC)

  • Aspetti tecnologici inerenti alla tomografia con modalità di acquisizione a spirale a singola slice e multi-slice. Cenni relativi alle tecniche di ricostruzione a mezzo di algoritmi algebrici lineari (algoritmi ART). Esempi di artefatti. Artefatto da Beam Hardening e metodi di correzione.

Tecniche di segmentazione

  • Tecniche di post processing per discontinuità e similarità d’immagini tomografiche Binarizzazione con sogliatura locale e globale. Applicazioni di tecniche di segmentazione di edge detection, threshold, region growing, grow from seeds, region merging, region splitting, watershed.

ESERCITAZIONI

  • Guest Lectures tenuti da Professionisti rappresentativi del settore Aziendale e dell’Ente Pubblico relativamente ad esempi di analisi radiomica, elaborazione e tecnologia di ultima generazione dei dispositivi medici di diagnostica.
  • Impostazione per la ricostruzione del modello 3D di distretti anatomici e/o organi. Tecniche di ricostruzione, quali volume rendering e surface rendering. Attività di editing dei modelli 3D anatomici. Cenni del protocollo per la stampa virtuale 3D in formato file STL (STereo Lithography interface format).

Modalità d'esame

Nella formulazione del progetto formativo la priorità è rappresentata dalla presentazione in aula di report in itinere di ricostruzione di modelli 3D di organi e/o sezioni anatomiche specifiche per paziente finalizzate al planning chirurgico pre-operatorio.La modalità di svolgimento dell’esame è orale

Testi di riferimento

TESTO e PUBBLICAZIONI SCIENTIFICHE di CONSULTAZIONE

  • Dispense didattiche a cura del Docente.
  • F.J. Rybicki, G. T. Grant. 3D Printing in Medicine. Springer International Publishing AG 2017.
  • A. Marro, T. Bandukwala, W. Mak. Three Dimensional printing and Medical Imaging: A Review of the Methods and Applications. Current Problems in Diagnostic Radiology. 45:2-9, 2016.
  • T.M. Bucking, E. R. Hill, J. L. Robertson, E. Maneas, A. A. Plumb, D. I. Nikitichev. From medical imaging data to 3D printed anatomical models. PLoS ONE 12(5): e0178540, 2017.

Codice insegnamento P216497076

DISPOSITIVI PROTESICI 2° anno · 1° semestre · 6 CFU · IBIO-01/A · 0 file

Obiettivi Il corso di studio si pone l’obiettivo di formare Allievi/e del corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Biomedica e di fornire le conoscenze, competenze e metodologie fondamentali attinenti alla…

Scheda dell'insegnamento

Obiettivi formativi

Obiettivi Il corso di studio si pone l’obiettivo di formare Allievi/e del corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Biomedica e di fornire le conoscenze, competenze e metodologie fondamentali attinenti alla progettazione di un dispositivo medico protesico, con particolare riferimento alle endoprotesi. Il corso fornirà gli strumenti teorici e computazionali necessari per affrontare la modellizzazione 3D ed analisi biomeccanica di un modello di endoprotesi, in particolare osteoarticolare e di osteosintesi. Gli obiettivi del corso intendono sviluppare negli Allievi/e le capacità di identificare le specifiche di progetto di una endoprotesi, l’approccio al dimensionamento ed alla progettazione, l’individuazione delle soluzioni tecnologiche conformi alle specifiche cliniche verificando che la soluzione proposta garantisca la funzionalità della protesi.
Risultati di Apprendimento Attesi Al termine del percorso didattico l’Allievo/a deve essere in grado di acquisire un’autonomia professionale, decisionale ed operativa rivolta ad affrontare, individuare e gestire le relazioni con il personale Medico proponendo soluzioni, ove possibile immediate, oppure alternative a breve e medio termine. La capacità di apprendimento è stimolata da un percorso formativo che alterna i principi metodologici, esempi applicativi ed esercitazioni di approfondimento. In particolare l’Allievo/a saprà: • conoscere in modo critico i principi fondamentali per il dimensionamento e prototipazione virtuale di strutture protesiche elementari; • redigere le specifiche tecniche di progetto dall'analisi morfologica, strutturale, funzionale tenendo conto dell’interazione con i tessuti biologici per l’impostazione di un piano preoperatorio virtuale; • formulare ed interpretare i risultati dall’analisi biomeccanica dei modelli 3D per la validazione della soluzione progettuale identificata.

Codice insegnamento 10629423

ELABORAZIONE DATI E SEGNALI BIOMEDICI II 2° anno · 1° semestre · 6 CFU · IBIO-01/A · 0 file

L’insegnamento fornisce allo studente strumenti avanzati per estrarre da segnali e dati biomedici informazioni utili, sia nel dominio nel tempo che in frequenza, con particolare riguardo ai filtri digitali, analisi…

Scheda dell'insegnamento

Obiettivi formativi

L’insegnamento fornisce allo studente strumenti avanzati per estrarre da segnali e dati biomedici informazioni utili, sia nel dominio nel tempo che in frequenza, con particolare riguardo ai filtri digitali, analisi multivariata, metodi spettrali tempo-frequenza e tempo-scala, esempi di processamento dei segnali elettroencefalografico, elettrooculografico, elettrocardiagrafico, fotopletismografico, e di conduttanza cutanea.

Programma

● Introduzione al corso - esempi applicativi di sistemi di misura biomedici, con particolare riferimento a sistemi Brain-Computer Interface passivi basati su segnali elettroencefalografici, e dimostrazione live.

● Sistema di misura biomedico (richiami) - filtri analogici e campionamento

● Filtri Digitali

o Trasformata Z

o Filtri FIR

o Filtri IIR

o Filtri ottimi, con particolare riferimento ai filtri di Wiener

● Analisi Multivariata

o Principal Component Analysis

o Independent Component Analysis

● Metodi spettrali tempo-frequenza

o Short-time Fourier Transform (STFT)

o Spettrogramma

o Distribuzioni di Wigner-Ville

o Funzione di autocorrelazione istantanea

o Distribuzioni di Choi-Williams

● Trasformata Wavelet

o Trasformata Wavelet Continua (CWT)

o Caratteristiche della trasformata wavelet Tempo-Frequenza

o Trasformata Wavelet Discreta (DWT) tramite banco di filtri

● Metodi di stima spettrale parametrici

o Metodi Auto Regressivi (Richiami)

o Metodi di stima spettrale mediante autoanalisi

● Processamento del segnale Elettrocardiografico (ECG) e Fotopletismografico (PPG)

o Cenni di fisiologia alla base dei segnali ECG e PPG

o Heart Rate (HR) e Heart Rate Variability (HRV)

o Parametri nel dominio del tempo e della frequenza

o Periodogramma di Lomb-Scargle

o Algoritmo di Pan-Tompkins

o Esempi Applicativi

● Processamento del segnale elettrodermico della pelle (EDA)

o Cenni di fisiologia alla base del segnale EDA

o Metodi di estrazione delle componenti Tonica (SCL) e Fasica (SCR)

o Continuos Decomposition Analysis applicata al segnale EDA

o Algoritmo Ledalab

o Esempi Applicativi

● Processamento del segnale Elettrooculografico (EOG)

o Cenni di fisiologia alla base del segnale EOG

o Metodi di estrazione del parametro Eye Blink Rate (EBR)

o Metodi di correzione di artefatti oculari sul segnale elettroencefalografico

o Algoritmo di regressione di Gratton & Coles

o Esempi Applicativi

● Seminari integrativi sull’applicazione di alcuni dei metodi di processamento (o avanzamento di questi) visti a lezione.

● Esempi pratici in ambiente MATLAB dei metodi di analisi e processamento discussi nel corso

  • Sistema di misura biomedico (richiami) - 5 ore
  • Testi di riferimento: Slide lezioni
  • Filtri

Digitali - 12 ore

  • Testi di riferimento: Slide lezioni
  • Analisi

Multivariata - 8 ore

  • Testi di riferimento: Slide lezioni
  • Metodi spettrali tempo-frequenza - 8 ore
  • Testi di riferimento: Slide lezioni
  • Trasformata

Wavelet - 8 ore

  • Testi di riferimento: Slide lezioni
  • Metodi di stima spettrale parametrici - 8 ore
  • Testi di riferimento: Slide lezioni
  • Processamento di segnali autonomici (PPG/ECG/EDA/EOG) - 5 ore
  • Testi di riferimento: Slide lezioni
  • Seminari

integrativi sull’applicazione di alcuni dei metodi di processamento (o

avanzamento di questi) visti a lezione - 6 ore

  • Testi di riferimento: Slide lezioni

Modalità d'esame

Domande a risposta multipla

Domande a risposta aperta

Testi di riferimento

  • Semmlow and Griffel, Biosignal and Medical Imaging Processing
  • Teaching material provided by the instructor:
  • Lecture slides (current and previous year)
  • Prerequisite review slides from EDSB1
  • Lecture recordings (audio with screen sharing)
  • MATLAB code related to the in-class examples
  • Semmlow and Griffel, Biosignal and Medical Imaging Processing
  • Teaching material provided by the instructor:
  • Lecture slides (current and previous year)
  • Prerequisite review slides from EDSB1
  • Lecture recordings (audio with screen sharing)
  • MATLAB code related to the in-class examples

Codice insegnamento P225938877

ELABORAZIONE DI IMMAGINI E REALTA' ESTESA 2° anno · 2° semestre · 6 CFU · IINF-03/A · 0 file

Obiettivi generali: Il Corso é finalizzato a fornire allo studente una visione di insieme delle problematiche dell’elaborazione delle immagini e delle strutture dati utilizzate per la realtà estesa. Per segnali di…

Scheda dell'insegnamento

Obiettivi formativi

Obiettivi generali: Il Corso é finalizzato a fornire allo studente una visione di insieme delle problematiche dell’elaborazione delle immagini e delle strutture dati utilizzate per la realtà estesa. Per segnali di immagine, definiti su domini bidimensionali, si introdurranno il campionamento, la rappresentazione in domini trasformati e il filtraggio nello spazio e in frequenza. Per le strutture dati utilizzate nella realtà estesa si introdurranno le principali rappresentazioni utilizzate (segnale su grafo, point cloud, mesh) e la loro costruzione da misure reali. Si introdurranno poi principi della elaborazione e rappresentazione in domini trasformati, il filtraggio nel dominio dei vertici e nel dominio della frequenza. Gli studenti svolgeranno una esperienza di elaborazione su dati reali sotto la supervisione del docente. Al termine del corso lo studente conosce le principali forme di rappresentazione per l’elaborazione di immagini e dati in realtà estesa ed è in grado di applicare strumenti software per il raggiungimento di prefissati obiettivi di elaborazione.
Conoscenza e comprensione: Tramite lo sviluppo di approfonditi elaborati teorico-pratici lo studente acquisisce capacità di i)comprensione autonoma di articoli scientifici avanzati nel campo dell’elaborazione delle immagini e dei segnali su grafo, ii) esposizione di contenuti correlati, iii) realizzazione e valutazione critica di esperimenti di elaborazione. Lo studente acquisisce Capacità di apprendimento: attitudine e abilità per la sperimentazione e l'innovazione scientifica, Capacità di applicare conoscenza e comprensione: capacità di modellazione e controllo di sistemi complessi per l'analisi dei dati e dell'informazione nel settore biomedico Autonomia di giudizio: capacità di usare autonomamente le conoscenze per trovare soluzioni a problemi complessi, poco noti e interdisciplinari Abilità comunicative: capacità di saper comunicare verbalmente le scelte progettuali e gli orientamenti scientifici ad esse sottesi.

Codice insegnamento 10629595

IMPIANTI OSPEDALIERI II 2° anno · 2° semestre · 9 CFU · IIND-07/A · 0 file

Il corso si propone di approfondire le problematiche relative alla progettazione, realizzazione, manutenzione e gestione efficiente e sicura degli impianti e dei sistemi tecnologici di servizio precipuamente…

Scheda dell'insegnamento

Obiettivi formativi

Il corso si propone di approfondire le problematiche relative alla progettazione, realizzazione, manutenzione e gestione efficiente e sicura degli impianti e dei sistemi tecnologici di servizio precipuamente ospedalieri e degli impianti cosiddetti speciali. Saranno note le varie tipologie di impianto, il loro dimensionamento di massima, la verifica e la gestione con particolare attenzione alla normativa specifica e al problema della sicurezza.

Programma

Il corso si propone di approfondire le problematiche relative alla progettazione, realizzazione, manutenzione e gestione efficiente e sicura degli impianti e dei sistemi tecnologici di servizio precipuamente ospedalieri e degli impianti cosiddetti speciali

saranno note le varie tipologie di impianto, il loro dimensionamento di massima, la verifica e la gestione con particolare attenzione alla normativa specifica e al problema della sicurezza

Criteri generali di progettazione di impianti ospedalieri; rapporto edificio-impianti. Richiami sulle condizioni di benessere per le persone all’interno dell’ospedale: qualità dell’aria, benessere termoigrometrico, visivo e acustico; normativa di riferimento. Qualità dell’aria e biocontaminazione. Verifica della qualità dell'aria interna. Igiene ospedaliera e valutazione del rischio. Protezione da rumore. Centrali termiche, frigorifere e di cogenerazione. Centrali di sterilizzazione: tecnologie e apparecchiature; normativa. Gas medicinali: impianti di produzione, accumulo, e distribuzione; normativa. Impianti idrosanitari nell'ospedale: accumulo, pressurizzazione, preparazione dell'acqua calda sanitaria. Reti di distribuzione e scarico. Problema della legionella. Impianti antincendio; prevenzione e protezione incendi; componenti; riserve acqua e rete di distribuzione; normativa. Problematiche relative a dimensionamento, gestione e manutenzione delle reti di trasporto dei fluidi a pressione negli ospedalieri. Qualità delle acque; caratteristiche e criticità delle utenze ospedaliere

  • lezione 1 lezione e discusiione elaborato
  • lezione 2 lezione e discusiione elaborato
  • lezione 3 lezione e discusiione elaborato
  • lezione 4 lezione e discusiione elaborato
  • lezione 5 lezione e discusiione elaborato
  • lezione 6 lezione e discusiione elaborato
  • lezione 7 lezione e discusiione elaborato
  • lezione 8 lezione e discusiione elaborato
  • lezione 9 lezione e discusiione elaborato
  • lezione 10 lezione e discusiione elaborato
  • lezione 11 lezione e discusiione elaborato
  • lezione 12 lezione e discusiione elaborato
  • lezione 13 lezione e discusiione elaborato
  • lezione 14 lezione e discusiione elaborato
  • lezione 15 lezione e discusiione elaborato
  • lezione 16 lezione e discusiione elaborato
  • lezione 17 lezione e discusiione elaborato
  • lezione 18 lezione e discusiione elaborato
  • lezione 19 lezione e discusiione elaborato
  • lezione 20 lezione e discusiione elaborato
  • lezione 21 lezione e discusiione elaborato
  • lezione 22 lezione e discusiione elaborato
  • lezione 23 lezione e discusiione elaborato
  • lezione 24 lezione e discusiione elaborato
  • lezione 25 lezione e discusiione elaborato
  • lezione 26 lezione e discusiione elaborato
  • lezione 27 lezione e discusiione elaborato
  • lezione 28 lezione e discusiione elaborato
  • lezione 29 lezione e discusiione elaborato
  • lezione 30 lezione e discusiione elaborato
  • lezione 31 lezione e discusiione elaborato
  • lezione 32 lezione e discusiione elaborato
  • lezione 33 lezione e discusiione elaborato
  • lezione 34 lezione e discusiione elaborato
  • lezione 35 lezione e discusiione elaborato
  • lezione 36 lezione e discusiione elaborato

Modalità d'esame

discussione sugli argomenti trattati nel corso

Testi di riferimento

Pizzetti - Condizionamento dell'aria e refrigerazione - Ed. Masson

K. Breidenbach – Manuale del freddo. Gli impianti frigoriferi – Tecniche Nuove

M. Vio, D. Danieli – le centrali frigorifere – Editoriale Delfino

Normative di riferimento.

Codice insegnamento 10628006

INGEGNERIA CHIMICA PER I SISTEMI BIOMEDICI 2° anno · 1° semestre · 6 CFU · ICHI-01/B · 0 file

L’insegnamento si propone di fornire agli studenti le basi culturali e metodologiche per lo studio dei fenomeni chimico-fisici e biologici che intervengono nei sistemi biomedici secondo un approccio tipico…

Scheda dell'insegnamento

Obiettivi formativi

L’insegnamento si propone di fornire agli studenti le basi culturali e metodologiche per lo studio dei fenomeni chimico-fisici e biologici che intervengono nei sistemi biomedici secondo un approccio tipico dell’ingegneria chimica. In particolare, gli obiettivi primari del corso sono lo sviluppo della capacità degli studenti di analizzare in maniera quantitativa i processi biotecnologici in cui sono presenti enzimi o cellule e l’applicazione delle conoscenze acquisite alla progettazione e modellizzazione di apparecchiature e dispositivi biomedici.

Programma

Parte A – FONDAMENTI DI INGEGNERIA CELLULARE E BIOMOLECOLARE

Il ruolo dell’ingegneria chimica nello studio dei sistemi di interesse dell’ingegneria biomedica. Gli organismi viventi: caratteristiche e proprietà. Organismi procariotici ed eucariotici: differenze e analogie. L’accrescimento cellulare e le caratteristiche del mezzo di crescita.

Virus e infezioni virali. Caratteristiche strutturali dei virus. Fasi e meccanismi di infezione virale. Sviluppo di terapie antivirali.

Struttura e proprietà chimico-fisiche degli amminoacidi e delle proteine. Livelli strutturali delle proteine e funzione biologica. Agenti denaturanti ed effetto sulla stabilità delle proteine.

Gli enzimi: caratteristiche strutturali ed effetto sull’attività biologica. Esempi di enzimi di interesse biomedico. Biosensori enzimatici.

Fondamenti di ingegneria genetica: DNA e RNA. Il codice genetico. Tecnologia del DNA ricombinante. Terapie cellulari e terapie geniche.

Parte B – INGEGNERIA DELLE REAZIONI ENZIMATICHE

Elementi di cinetica chimica. Velocità di reazione ed espressioni cinetiche. Reazioni chimiche elementari e meccanismi di reazione. Derivazione dell’equazione di Michaelis-Menten e stima dei parametri cinetici.

Effetto della temperatura e del pH sulla cinetica enzimatica. L’inibizione enzimatica. Meccanismo d’azione degli inibitori e identificazione del tipo di inibizione. Inibitori e terapia farmacologica. Esempi di farmaci basati sull’utilizzo di inibitori enzimatici.

Parte C – INGEGNERIA DEI PROCESSI CELLULARI

Il fenomeno della crescita cellulare. Effetto della temperatura e del pH sull’accrescimento cellulare. L’equazione di Monod. Inibizione della crescita cellulare indotta da substrati o da prodotti.

Metabolismo cellulare. Metaboliti primari e secondari. Metabolismo endogeno. Espressioni cinetiche per l’accrescimento cellulare. Fattori di resa e coefficiente di mantenimento. Morte cellulare.

La produzione di energia in condizioni aerobiche ed anaerobiche. Il ruolo dell’ATP nei processi di produzione dell’energia. La fermentazione lattica. Bioreattori: caratteristiche realizzative e funzionali. Sviluppo di bioreattori per applicazioni biomediche.

Modalità d'esame

La valutazione prevede una prova orale intesa a valutare il grado di preparazione acquisito dallo studente sugli argomenti presentati nel corso nonché l'approccio metodologico per affrontare problemi o situazioni inerenti allo sviluppo di processi o tecnologie biochimiche di interesse dell’ingegneria biomedica

Testi di riferimento

Fournier R.L., Basic transport phenomena in biomedical engineering, Taylor and Francis, Philadelphia, 1999

Ratledge C., Kristiansen B., Biotecnologie di base, Zanichelli, Bologna, 2004

Stryer L., Biochimica, Zanichelli, Bologna, 1996

Materiale didattico distribuito dal docente

Codice insegnamento 10626990

INGEGNERIA PER LA MEDICINA RIGENERATIVA 2° anno · 2° semestre · 6 CFU · IBIO-01/A · 0 file

Il corso di “ingegneria per la medicina rigenerativa” mira a fornire una base solida per consentire agli ingegneri biomedici di sviluppare solide conoscenza nel campo dell’ingegneria tessutale e medicina rigenerativa,…

Scheda dell'insegnamento

Obiettivi formativi

Il corso di “ingegneria per la medicina rigenerativa” mira a fornire una base solida per consentire agli ingegneri biomedici di sviluppare solide conoscenza nel campo dell’ingegneria tessutale e medicina rigenerativa, per interagire efficacemente con professionisti provenienti da diverse discipline, come biologia e medicina. La didattica svolta in classe permetterà agli studenti di sviluppare una capacità critica e analitica autonoma, per la selezione e utilizzo di biomateriali, culture cellulari, tecniche di fabbricazione di scaffolds e ingegnerizzazione di tessuti umani funzionali per la rigenerazione o la creazione di modelli per la replica di condizioni patologiche e test di farmaci.

Programma

Linee guida per l’esonero

L’esame di questo corso mira a verificare la comprensione dei concetti appresi e l’abilità di

rielaborare e progettare criticamente nuovi approcci per la medicina rigenerativa.

Si consiglia fortemente di lavorare fin da subito nello sviluppo di un pensiero critico,

costruendo su basi apprese durante il corso un elaborato simil grant proposal.

Tema: divisi in gruppi (3-4 studenti per gruppo) si richiede la scrittura di un elaborato (simil

grant proposal) con le seguenti linee guida:

  • 2 pages, Times New Roman 11pt, normal margin
  • (Scientific) English

Una presentazione (30 min per gruppo, nessun limite di slides) sarà richiesta in allegato

all’elaborato, presentando il progetto seguendo lo schema qui di seguito:

1. Introduzione

2. Material & Methods

3. Research proposal

4. Impact

a) Short-term

b) Long-term

Potrete usare articoli scientifici presenti nelle cartelle condivise su e-learning del corso, per

poi ricercare, come previsto nel programma del corso, articoli di maggiore rilevanza per la

vostra idea.

L’esame finale consisterà in un colloquio orale, dove si prevede la valutazione delle

conoscenze apprese durante il corso come anche la capacità di elaborazione e decisione

in ambito di ipotesi di ricerca applicata alla medicina rigenerativa

Modalità d'esame

L’esame di questo corso mira a verificare la comprensione dei concetti appresi e l’abilità di

rielaborare e progettare criticamente nuovi approcci per la medicina rigenerativa.

Si consiglia fortemente di lavorare fin da subito nello sviluppo di un pensiero critico,

costruendo su basi apprese durante il corso un elaborato simil grant proposal.

Testi di riferimento

Materiale didattico fornito dal docente: presentazioni (slides) in formato PDF caricate periodicamente sul sito e-learning del corso, articoli scientifici rilevanti e citati a lezione. Il programma del corso e un prospetto con le istruzioni utili alla scrittura del grant proposal sono disponibili presso il sito del corso. Le dispense del corso sono a disposizione degli studenti presso il sito e-learning del corso.

Codice insegnamento P274325043

INTERAZIONE BIOELETTROMAGNETICA II 2° anno · 1° semestre · 6 CFU · IINF-02/A · 0 file

CONOSCENZA E COMPRENSIONE. Conoscenza approfondita degli strumenti metodologici e degli argomenti del Bioelettromagnetismo (interazione dei campi con le strutture molecolari, tecniche per il calcolo del campo EM…

Scheda dell'insegnamento

Obiettivi formativi

CONOSCENZA E COMPRENSIONE. Conoscenza approfondita degli strumenti metodologici e degli argomenti del Bioelettromagnetismo (interazione dei campi con le strutture molecolari, tecniche per il calcolo del campo EM all’interno dei compartimenti cellulari, modellistica quantitativa dell’azione del campo elettromagnetico a livello di membrana e dei canali cellulari, tecniche di misura di campo EM e permettività, progettazione di stimolatori), aspetti che costituiscono le basi per l’analisi e la verifica di nuove tecniche terapeutiche e diagnostiche e la valutazione di nuove tecnologie di telecomunicazione. CAPACITÀ APPLICATIVE. Abilità nella progettazione e messa a punto di banchi di valutazione sperimentali e campagne di misura. Abilità nell’elaborare la modellistica bioelettromagnetica in chiave progettuale, al fine di verificare e predire il comportamento di alcune applicazioni che utilizzano campi elettromagnetici su esseri umani. AUTONOMIA DI GIUDIZIO. Potenzialità di analisi critica dei fondamentali aspetti applicativi legati all’impiego dei campi elettromagnetici in contesti biomedicali e nella valutazione dell’impatto di nuove tecnologie di telecomunicazione. ABILITÀ DI COMUNICAZIONE. Acquisizione di un bagaglio conoscitivo approfondito per la divulgazione delle conoscenze scientifiche nel settore del bioelettromagnetismo. CAPACITÀ DI APPRENDERE. Raggiungimento graduale ed estensione di un livello conoscitivo approfondito atto alla formazione di una figura professionale esperta nella valutazione dell’esposizione ai campi EM dell’essere umano.

Programma

MISURE DI PERMETTIVITA'

MISURE DI CAMPO ELETTROMAGNETICO ALTA FREQUENZA

-Misure di Campo Elettromagnetico in Alta Frequenza

-MISURE DI SAR e SISTEMI SPERIMENTALI

Misure di SAR

Sistemi per Studi Sperimentali

LAB: Simulazione di un sistema espositivo tramite Comsol Multiphysics

SIMULAZIONI MOLECOLARI con CAMPO E e B

-Simulazioni Molecolari: metodie concetti di base

-Simulazioni Molecolari: esempi con Campo E

-Simulazioni Molecolari: esempi con Campo B

MICRODOSIMETRIA a MICROONDE

LAB: semplice modello di microdosimetria RF tramite Comsol Multiphysics

VALUTAZIONE DELL'ESPOSIZIONE ALLE RADIOFREQUENZE IN 5G

Stimolazione elettrica nella medicina rigenerativa

Stimolazione biofisica

Dosimetria numerica dell'effetto neuroprotettivo dei CEMP

LAB: misurazione del campo B da un dispositivo File per CEMP

  • Misure e Sistemi alta frequenza (pemettività, campo elettromagnetico, SAR, banco sperimentale)
  • Testi di riferimento: collezione di testi pdf

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  • Meccanismi di interazione: dinamica molecolare in presenza di campi E e B
  • Testi di riferimento: collezione di testi pdf

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  • Microdosimetria
  • Testi di riferimento: collezione di testi pdf

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  • Stato dell'arte degli studi di protezione della salute
  • Testi di riferimento: collezione di testi pdf

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  • Applicazioni medicali innovative: campi magnetici di bassa frequenza e bassa intensità
  • Testi di riferimento: collezione di testi pdf

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Modalità d'esame

DUE PARTI che contribuiscono equamente al voto finale:

1) LOGBOOK delle esperienze LAB

2) Una domanda orale tratte da tutto il programma

Nel complesso, la prova di esame ha lo scopo di valutare il livello che lo studente ha raggiunto nell'acquisire le competenze descritte negli obiettivi formativi, con particolare riferimento alla:

a) comprensione dei concetti trasmessi durante le lezioni, non solo dal punto di vista teorico ma anche in riferimento a problemi di applicazione;

b) capacità di apprendere ed organizzare i concetti;

d) accuratezza e precisione espositiva.

Testi di riferimento

Dispense del docente ed alcuni lavori di review di riferimento, tutto il materiale e' disponibile sul sito elearning della Sapienza relativo al corso.

Codice insegnamento 10626741

LABORATORIO DI BIOMECCANICA E INGEGNERIA TISSUTALE 2° anno · 2° semestre · 6 CFU · IMIS-01/A · 0 file

L’obiettivo del corso è di coinvolgere lo studente di ingegneria biomedica in particolari esperienze di laboratorio con tessuti biologici che si attuano alla frontiera dei principi dell’ingegneria biomeccanica e della…

Scheda dell'insegnamento

Obiettivi formativi

L’obiettivo del corso è di coinvolgere lo studente di ingegneria biomedica in particolari esperienze di laboratorio con tessuti biologici che si attuano alla frontiera dei principi dell’ingegneria biomeccanica e della biologia sperimentale. Lo scopo è di far comprendere in laboratorio, per mezzo di esperimenti didattici, come queste due discipline possano intersecarsi e rafforzarsi vicendevolmente, per indirizzarsi verso applicazioni utili a migliorare la salute dell’uomo.
Al termine del corso, lo studente dovrebbe aver acquisito la capacità di progettare un protocollo sperimentale volto alla misura delle proprietà biomeccaniche di un tessuto biologico.

Codice insegnamento 10625765

MACHINE LEARNING 2° anno · 1° semestre · 6 CFU · IINF-05/A · 0 file

Obiettivi generali: L’obiettivo del corso è presentare un ampio spettro di metodi e algoritmi di apprendimento automatico, discutendone le proprietà e i criteri di applicabilità e di convergenza. Si presentano anche…

Scheda dell'insegnamento

Scheda ripresa da un altro corso di laurea dello stesso ateneo.

Obiettivi formativi

Obiettivi generali:
L’obiettivo del corso è presentare un ampio spettro di metodi e algoritmi di apprendimento automatico, discutendone le proprietà e i criteri di applicabilità e di convergenza. Si presentano anche diversi esempi di impiego efficace delle tecniche di apprendimento automatico in diversi scenari applicativi. Gli studenti avranno la capacità di risolvere problemi di apprendimento automatico, partendo da una corretta formulazione del problema, con la scelta di un opportuno algoritmo, e sapendo condurre un’analisi sperimentale per valutare i risultati ottenuti.
Obiettivi specifici:
Conoscenza e comprensione: Fornire un'ampia panoramica sui principali metodi e algoritmi di apprendimento automatico per i problemi di classificazione, regressione, apprendimento, non-supervisionato e apprendimento per rinforzo. I diversi problemi affrontati vengono definiti formalmente e vengono fornite sia le basi teoriche sia informazione tecniche per comprendere le soluzioni adottate.
Applicare conoscenza e comprensione: Risolvere problemi specifici di apprendimento automatico a partire da insiemi di dati, mediante l'applicazione delle tecniche studiate. Lo svolgimento di due homework (piccoli progetti da svolgere a casa) consente agli studenti di applicare le conoscenze acquisite.
Capacità critiche e di giudizio: Essere in grado di valutare la qualità di un sistema di apprendimento automatico usando opportune metriche e metodologie di valutazione.
Capacità comunicative: Produrre un rapporto tecnico che descrive i risultati degli homework, acquisendo quindi la capacità di comunicare i risultati ottenuti dall'applicazione delle conoscenze acquisite nella soluzione di un problema specifico. Assistere ad esempi di comunicazione e condivisione dei risultati raggiunti in applicazioni reali forniti da esperti all'interno di seminari erogati durante il corso.
Capacità di apprendimento: Approfondimento autonomo di alcuni argomenti presentati nel corso tramite lo svolgimento di homework, con possibilità anche di lavorare insieme ad altri studenti (lavoro di gruppo) per risolvere problemi specifici.

Programma

Introduzione al Machine Learning

Linear Regression e Online Gradient Descent

Ottimizzazione in ML

Model Selection e Regularization

Classificazione, Alberi di Decisione e Kernel Methods

Statistical Learning, VC dimension, PAC Learning

Reti Neurali

Clustering e Dimensionality Reduction

Introduzione a PyTorch

  • Introduzione al Machine Learning.Linear Regression e Online Gradient Descent.(Settimane 1-2)
  • Testi di riferimento: [UML] Understanding Machine Learning by Shai Shalev-Shwartz & Shai Ben-David. Cap. 1,9,14.
  • Ottimizzazione in ML. Model Selection e Regularization (Settimane 3-4)
  • Testi di riferimento: [UML]: 11, 12, 13
  • Classificazione, Alberi di Decisione (Settimane 5-6)
  • Testi di riferimento: [UML]: 9, 18
  • Statistical Learning, VC Dimension, PAC Learning (Settimane 7-8)
  • Testi di riferimento: [UML]: 3, 6
  • Reti Neurali(Settimane 9-10)
  • Testi di riferimento: [UDL] Understanding Deep Learning by Simon J.D. Prince. Cap. 20
  • Clustering e Dimensionality Reduction(Settimane 11-12)
  • Testi di riferimento: [UML]: 22, 23

Modalità d'esame

L'esame consiste in una prova scritta riguardante tutti gli argomenti del corso..

Testi di riferimento

Understanding Machine Learning: From Theory to Algorithms. Shai Shalev-Shwartz and Shai Ben-David. Cambridge University Press. 2014.

Codice insegnamento 10629336

PROVA FINALE 2° anno · 2° semestre · 17 CFU · 0 file

La tesi di laurea, che consiste nell'elaborazione di un tema e /o progetto, ha l'obiettivo di stimolare lo Studente nello svolgimento di un lavoro personale che comprenda lo studio della letteratura sul tema in esame e…

Scheda dell'insegnamento

Obiettivi formativi

La tesi di laurea, che consiste nell'elaborazione di un tema e /o progetto, ha l'obiettivo di stimolare lo Studente nello svolgimento di un lavoro personale che comprenda lo studio della letteratura sul tema in esame e l'attività di sperimentazione ed elaborazione dati, sia presso le sedi Sapienza che presso enti esterni. Vengono altresì stimolate le capacità comunicative.

Codice insegnamento AAF1015

STRUMENTAZIONE BIOMEDICA II 2° anno · 1° semestre · 12 CFU · IBIO-01/A · 2 file

In un primo modulo da 9 CFU, il Corso si propone di fornire gli elementi fondamentali relativi ai principi di funzionamento e di progettazione di TAC, NMR e tomografi ad ultrasuoni. Il corso fornisce anche una panoramica…

Scheda dell'insegnamento

Obiettivi formativi

In un primo modulo da 9 CFU, il Corso si propone di fornire gli elementi fondamentali relativi ai principi di funzionamento e di progettazione di TAC, NMR e tomografi ad ultrasuoni. Il corso fornisce anche una panoramica delle passate e presenti tecnologie utilizzate per la realizzazione delle apparecchiature trattate. E' prevista l'acquisizione degli elementi a mezzo dei quali è possibile comprendere il principio di funzionamento e le scelte progettuali. L'allievo dovrà essere in grado di comprendere ed eseguire i principali test per la verifica delle prestazioni delle apparecchiature oggetto del corso, nonchè possedere e saper applicare i principi fondamentali che orientano la loro progettazione. Nei restanti 3CFU gli obiettivi del corso sono volti ad approfondire i criteri di progettazione delle sonde elettroniche a schiera applicate in ecotomografia ed introdurre i concetti base del controllo di qualità dell'immagine ecografica noti in letteratura come Quality Assurance Test.

Programma

ECOGRAFIA – 4,5 CFU circa.

Concetti generali, propagazione del suono, riflessione, attenuazione, impedenze acustiche. La piezoelettricità. Caratteristiche e prestazioni dei materiali piezoelettrici. Teoria della formazione dell'immagine ecografica; tecniche e tecnologie. A-mode, B-mode, M-mode. Sonde ecografiche; elementi che la costituiscono e tecnologia. Sonde meccaniche e sonde elettroniche a schiera di elementi (array). Tecniche doppler (continuo - pulsato – color - power).

NMR e TAC – 4,5 CFU circa.

Principi fisici e tecnologia del tomografo NMR. Proprietà magnetiche dei nuclei. Il dipolo magnetico, lo Spin. Le sequenze: Saturation Recovery, Inversion Recovery, Spin-Eco e Gradient Eco. Le equazioni di Bloch. Impulsi a radiofrequenza. Flip angle. Gradienti e loro alimentazione. Il K-space e la ricostruzione dell'immagine

Tomografo Assiale Computerizzato Principi di funzionamento e tecniche di ricostruzione dell'immagine.

Modalità d'esame

L'esame (orale) consiste solitamente in due domande, ciascuna sulle due parti di programma svolte a lezione, rispettivamente una domanda sull’Ecografia, l’altra su NMR o TAC.

I parametri utilizzati per la valutazione del candidato sono:

  • la conoscenza e la capacità di riferire degli argomenti e dei problemi trattati durante le lezioni frontali.
  • l'utilizzo appropriato della terminologia specialistica
  • la capacità di rielaborare in maniera anche in maniera autonoma i temi oggetto del corso.
  • la capacità di riferirsi alle conoscenze acquisite durante il percorso di studi, utilizzandole opportunamente ed appropriatamente per esporre in maniera più ampia e rigorosa le argomentazioni esposte durante l'esame.

Testi di riferimento

1) F.P. Branca "Fondamenti di Ingegneria Clinica" - Volume II - Ed. Springer.

2) Dispense e materiale distribuiti a cura del docente.

Codice insegnamento P369014967

Appunti Strumentazione2 — 2012 Il documento illustra i principi fondamentali delle macchine tomografiche, concentrandosi sull'ecografia. Vengono trattati in dettaglio il funzionamento delle sonde piezoelettriche (PZT), la generazione e propagazione degli ultrasuoni, e le tecniche di elaborazione del segnale come la risoluzione assiale e laterale, il TGC e la compressione logaritmica. Ampio spazio è dedicato alle strategie di scansione (A-Mode, M-Mode, B-Mode, sonde multielemento, steering, focalizzazione elettronica) e alle indagini Doppler (CW, Pulsato, Color Flow Imaging) per l'analisi del flusso sanguigno, inclusi i compromessi tra risoluzione e tempo di acquisizione. Appunti Strumentazione2 — 2012 La Risonanza Magnetica Nucleare (NMR) sfrutta le proprietà magnetiche dello spin dei nuclei (principalmente protoni di idrogeno) immersi in un campo magnetico statico B0. Un impulso a radiofrequenza (B1) a frequenza di Larmor ribalta la magnetizzazione netta nel piano trasverso, generando un segnale di decadimento (FID). Il recupero della magnetizzazione avviene tramite rilassamento spin-reticolo (T1) e spin-spin (T2), che determinano il contrasto dell'immagine. Per la localizzazione spaziale, si applicano gradienti magnetici (Gz, Gy, Gx) che codificano la posizione in frequenza e fase. I dati grezzi vengono campionati e inseriti nello spazio K, poi trasformati con Fourier per ricostruire l'immagine, la cui qualità dipende da SNR e risoluzione. L'apparecchiatura include magneti superconduttivi che richiedono criogenia e sistemi di compensazione delle correnti parassite.
THERAPEUTIC APPLICATIONS OF LOW FREQUENCY ELECTROMAGNETIC FIELDS 2° anno · 2° semestre · 6 CFU · IINF-02/A · 0 file

L’obiettivo principale di questo corso interdisciplinare è quello di fornire agli studenti gli strumenti teorici e pratici necessari per la conoscenza di importanti applicazioni biomedicali di diffuso uso clinico…

Scheda dell'insegnamento

Obiettivi formativi

L’obiettivo principale di questo corso interdisciplinare è quello di fornire agli studenti gli strumenti teorici e pratici necessari per la conoscenza di importanti applicazioni biomedicali di diffuso uso clinico basate sugli effetti biologici dei campi elettromagnetici.
Una volta superato l’esame gli studenti avranno una visione d’insieme delle applicazioni cliniche basate sui campi elettromagnetici a partire dai principi biofisici di base al funzionamento dell’intero dispositivo. Saranno in grado di supportare il personale medico in modo adeguato, sapranno utilizzare i software e le tecniche di misura necessarie alla validazione ed utilizzo. Saranno pronti per utilizzare gli argomenti trattati durante il corso nel mondo del lavoro come linee guida di progettazione ed ottimizzazione ed approfondirle verso applicazioni tecnologicamente più innovative.

Programma

Principi di base

Interazioni fondamentali tra campi elettromagnetici e sistemi biologici.

Modelli multifisici del corpo umano.

Metodi e strumenti per la soluzione del problema elettromagnetico nel corpo umano LAB: software multifisica e modelli del corpo umano per problemi standard

elettrochemioterapia

Meccanismo di induzione dell'elettroporazione

Protocollo standard, dispositivo e suoi componenti fondamentali

Il ruolo del campo elettrico e la pianificazione del trattamento

Patologie tumorali trattate

LAB: dosimetria computazionale per treatment planning

LAB: esperienza con strumentazione da una delle principali società italiane nel settore

Stimolazione magnetica transcranica

Principi di base

Protocolli, dispositivi e bobina

Principali patologie trattate: depressione, ictus, neurodegenerativa,

Calcolo della distribuzione del campo elettrico

neuronavigazione

LAB: induzione del campo E da parte di una bobina su un modello di testa semplificato

LAB: dosimetria di una figura-8 sul cervello del corpo umano virtuale

Stimolazione transcranica a corrente continua

Principi operativi

Patologie coinvolte

Il dispositivo e i suoi componenti fondamentali

Modellistica computazionale e determinazione della dose

Problemi di sicurezza

LAB: dosimetria computazionale di un elettrodo che monta il cervello del corpo umano virtuale

Modalità d'esame

DUE PARTI che contribuiscono equamente al voto finale:

1) LOGBOOK delle esperienze LAB

2) Una domanda orale tratte da tutto il programma

Nel complesso, la prova di esame ha lo scopo di valutare il livello che lo studente ha raggiunto nell'acquisire le competenze descritte negli obiettivi formativi, con particolare riferimento alla:

a) comprensione dei concetti trasmessi durante le lezioni, non solo dal punto di vista teorico ma anche in riferimento a problemi di applicazione;

b) capacità di apprendere ed organizzare i concetti;

d) accuratezza e precisione espositiva.

Testi di riferimento

Capitoli scelti da:

1. Handbook of Electroporation, Damijan Miklavcic, Springer

2. Transcranial Magnetic Stimulation, Alexander Rotenberg, Jared Cooney Horvath, Alvaro Pascual-Leone, Humana Press

3. Practical Guide to Transcranial Direct Current Stimulation, Principles, Procedures and Applications, Helena Knotkova, Michael A. Nitsche, Marom Bikson, Adam J. Woods, Springer

Articoli Scelti e a disposizione sul sito moodle del corso

Codice insegnamento 10628655

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