Corso di Laurea in Ingegneria Biomedica – Universita` di Cagliari. Manifesto degli studi. I anno: I semestre Disciplina Settore Analisi Matematica I Anatomia* Chimica Fisica Generale I Geometria Test di lingua Inglese *prima dell’anno accademico 2006/07 da 3 CFU I anno: II semestre Disciplina MAT/05 BIO/16 CHIM/07 FIS/01 MAT/03 Analisi Matematica II Biochimica Biologia Molecolare modulo A modulo B Crediti 6 4 6 6 6 3 Settore Crediti MAT/05 BIO/10 BIO/10 ING‐IND/34 ING‐IND/34 FIS/01 ING‐INF/05 Settore 6 4 2 3 2 6 5 Crediti ING‐IND/32 ING‐INF/06 6 3
ING‐INF/03 Elementi di Basi di Dati e di Bioinformatica** ING‐INF/06 Fenomeni di trasporto biomedico ING‐IND/24 Fisiologia BIO/09 Fondamenti di Meccanica e Biomeccanica ING‐IND/13 *dall’anno accademico 2006/07 sostituisce il corso di Elettrotecnica ING­IND/31 6 CFU ** dall’anno accademico 2006/07 sostituisce il corso di Informatica Medica ING­INF/06 6 CFU II anno: II semestre Settore Disciplina 2 5 5 4 5 Biochimica e Biologia Molecolare (CI) Biomateriali (CI) Fisica Generale II Fondamenti di Informatica II anno: I semestre Disciplina Attuatori Elettrici* Elaborazione elettronica di segnali biomedici (CI) modulo A modulo B Biofluidodinamica Bioingegneria Elettromagnetica (CI) Costruzioni Biomeccaniche modulo A modulo B ING‐IND/34 ING‐INF/02 ING‐INF/06 ING‐IND/14 MED/08 Elementi di Patologia Elementi di Patologia e Strumentazione e Strumentazione e Materiali Materiali Protesici (CI)* Protesici MED/22 Elettronica dei dispositivi ING‐INF/01 Fondamenti di progettazione elettronica ING‐INF/01 *prima dell’anno accademico 2006/07 due moduli separati, il corso di Strumentazione era da 2 CFU Crediti 5 3 2 5 3 1 5 5 III anno: I semestre Disciplina Bioingegneria chimica A Bioingegneria elettronica A Bioingegneria meccanica A Strumentazione elettromedicale A A scelta dello studente III anno: II semestre Disciplina Bioingegneria Chimica B Bioingegneria Elettronica B Bioingegneria Meccanica B Strumentazione elettromedicale B Prova Finale Tirocinio oppure 2 a scelta tra Settore Crediti ING‐IND/34 ING‐INF/06 ING‐IND/34 ING‐INF/06 scelta Settore 5 5 5 5 10 30 Crediti ING‐IND/34 ING‐INF/06 ING‐IND/34 ING‐INF/06 Laboratorio di Fisica Biomedica FIS/07 Laboratorio di Esposizione alle Vibrazioni MED/44 Laboratorio di Meccanica Sperimentale ING­IND/14 Laboratorio di Strumentazione e materiali protesici MED/22 Laboratorio di fisiologia strumentale e clinica BIO/09 Esami a scelta specifici per il Corso di Laurea in Ingegneria Biomedica Complementi di medicina e chirurgia generale MED/09 La sicurezza elettrica del paziente in ospedale ING‐IND/33 Piattaforme Digitali per l'Elaborazione del Segnale ING‐INF/01 Teoria dei sistemi ING‐INF/04 Biomeccanica delle grandi articolazioni MED/33 Applicazioni di biomeccanica in ortopedia (CI) Biomeccanica del rachide spinale MED/33 5 5 5 5 6 6 3 3 3 3 3 3 3 4 5 3 3 Analisi Matematica I prof. Caredda Settore MAT/05 – 6CFU Gli allievi acquisiranno una base comune di conoscenze dell’analisi matematica. Cenni di teoria degli insiemi. Cenni sugli insiemi di numeri naturali, interi, razionali. Numeri reali: definizione, operazioni algebriche, distanza e sue proprietà. Estremo superiore e inferiore. Topologia della retta: punti di accumulazione, isolati, interni, esterni e di frontiera. Insiemi chiusi e aperti. Numeri complessi: rappresentazione cartesiana e trigonometrica. Proprietà e operazioni. Formula di Moivre e radici n‐ime. Risoluzione di equazioni nel campo complesso.Funzioni reali a valori reali. Dominio e codominio. Grafico delle funzioni elementari. Funzioni limitate, pari, dispari, periodiche. Massimo e minimo. Funzioni composte e inverse.Limiti. Definizione di limite. Teoremi ed algebra dei limiti. Forme indeterminate e limiti notevoli. Infiniti ed infinitesimi. Continuità. Definizione di funzione continua, punti di discontinuità. Proprietà delle funzioni continue, funzioni monotone. Derivabilità. Definizione di derivata prima e significato geometrico. Punti critici. Funzioni derivabili. Proprietà e regole di derivazione. Derivazione delle funzioni composte ed inverse. Definizione di punto di estremo relativo e assoluto e condizioni per la sua esistenza. Crescenza e decrescenza. Teremi di Rolle, Lagrange e Cauchy. Derivate di ordine superiore. Concavità, convessità e flessi. Approssimazione di funzioni con polinomi di Taylor o di Mc Laurin .Integrazione. Integrali indefiniti: definizione di primitiva e sue proprietà. Definizione di integrale definito tramite le somme superiori e inferiori. Applicazioni al calcolo delle aree di domini piani. Proprietà dell’operatore integrale, teorema fondamentale del calcolo integrale. Integrali immediati, metodi di integrazione: decomposizione, sostituzione, per parti e per frazioni semplici. Integrali generalizzati e criteri di convergenza. Cenni sulle successioni e serie numeriche. Serie geometriche e telescopiche. Anatomia – Prof.ssa Paola Sirigu Settore BIO/16 – 6 CFU Gli allievi acquisiranno conoscenze generali sull’anatomia umana. Il programma tratterà i seguenti argomenti: 1) Il corpo nel suo insieme. Organizzazione del corpo. Le basi chimiche della vita. Anatomia delle cellule. Strumenti usati nell’anatomia microscopica. Cambiamenti nella crescita e nella riproduzione cellulare. 2) Sostegno e movimento. La cute e i suoi annessi I tessuti scheletrici Il sistema scheletrico Articolazioni Anatomia del sistema muscolare. 3) Comunicazione e controllo Cellule del sistema nervoso Sistema nervoso centrale Sistema nervoso periferico Organi di senso Sistema endocrino. 4) Sistemi di trasporto e difesa. Il sangue Anatomia del sistema cardiovascolare. Sistema linfatico Sistema immunitario. 5) Respirazione, nutrizione ed escrezione. Anatomia del sistema respiratorio Anatomia dell’apparato digerente Sistema urinario. 6) Riproduzione e sviluppo. Apparato genitale maschile Apparato genitale femminile Crescita e sviluppo Genetica ed ereditarietà. Chimica – Prof.ssa Anna Polcaro Settore CHIM/07 – 6CFU La struttura della materia. Particelle fondamentali di un atomo; Numero atomico e numero di massa di un atomo; Nuclidi, isotopi ed elementi chimici; Massa atomica relativa; La mole come unità di misura della quantità di sostanza e il Numero di Avogadro. Struttura elettronica degli atomi e classificazione periodica degli elementi. Il modello di Bohr dell’atomo di idrogeno; Principio di indeterminazione di Heisemberg; Equazione di De Broglie e cenni sulla trattazione ondulatoria; L’orbitale atomico; Costruzione della struttura elettronica di un atomo nel suo stato fondamentale: principio di esclusione di Pauli e della massima molteplicità (o di Hund); Classificazione periodica degli elementi; Energia di ionizzazione, affinità elettronica e carattere metallico di un elemento; Raggio atomico. Legami chimici – Strutture e geometrie molecolari. Concetto di legame e l’energia di legame; Il legame atomico (o covalente); Legami atomici semplici doppi e tripli; Legami atomici dativi (o di coordinazione); Elettronegatività degli elementi; Polarità nei legami atomici; Molecole polari e non polari; Il legame ionico. Sostanze e calcoli stechiometrici. Composizione elementare di un composto chimico e sua formula minima; Formule molecolari ed unità di formula; Rappresentazione quantitativa di una reazione chimica: equazione stechiometrica ; Bilanciamento di una equazione chimica; Reagenti in proporzioni stechiometriche o non stechiometriche. Stato di aggregazione della materia. Stato gassoso. Proprietà macroscopiche dei gas; Gas ideale ed equazione di stato; Applicazione della legge dei gas in chimica; Miscugli gassosi: frazioni molari, pressioni parziali, massa molecolare (media); Stato solido. Solidi ionici, solidi molecolari, solidi covalenti, solidi metallici. Concetti di termodinamica: I e II principio della termodinamica‐ Entalpia (legge di Hess); Energia libera. Equilibri tra fasi diverse di sostanze chimicamente non reagenti. Sistemi ad un solo componente. Equilibri tra fasi diverse di una stessa sostanza: equazione di Clausius‐Clapeyron; Diagramma di stato dell’acqua. Proprietà delle soluzioni di soluti non elettroliti ed elettroliti. Proprietà colligative: abbassamento della pressione di vapore del solvente nel passare da solvente puro a soluzione; abbassamento della temperatura di congelamento e innalzamento della temperatura di ebollizione di una soluzione. Equilibri chimici. Legge delle masse; Influenza della pressione su un equilibrio in fase gassosa; Equazione di Vant’Off. Equilibri ionici in soluzione acquosa. La legge dell’equilibrio chimico per reazioni in soluzione; Costante standard di una reazione in soluzione (Kc); La reazione di auto ionizzazione dell’acqua e sua costante di reazione (Kw); Definizione di acido e di base secondo Arrhenius; Reazione acido‐base secondo Bronsted; Soluzioni neutre, acide e basiche: pH; Calcolo del pH di soluzioni “diluite” di soluti acidi, basici, e salini: Titolazione acido forte‐base forte, neutralizzazione; Elettroliti poco solubili: solubilità e prodotto di solubilità (Kso) Elettrochimica. Semireazioni redox e loro bilanciamento con il metodo ionico‐elettronico; Reazioni redox e possibilità di conversione di “energia chimica” e viceversa in dispositivi elettrochimici: celle galvaniche e celle di elettrolisi; L’equazione di Nernst; Forza elettromotrice di un elemento galvanico; Semielemento standard di idrogeno; Tabelle dei potenziali standard di riduzione di coppie redox, potere ossidante e riducente delle coppie redox; Elettrolisi e legge di Faraday. Fisica generale I – Prof. Andrea Mura Settore FIS/01 – 6 CFU L’obiettivo del corso è l’Introduzione allo studio dei fenomeni fisici e lo studio dei fenomeni meccanici di base. Programma: Nozioni introduttive. Misure. Il sistema Internazionale delle unità di misura. Cambiamento di unità. Lunghezza. Tempo. Massa. Analisi dimensionale. Richiami sulle proprietà dei vettori , operazioni sui vettori. Cinematica. Il moto. Posizione e spostamento. Velocità media. Velocità Istantanea. Accelerazione. Accelerazione costante, Moto uniformemente accelerato. Accelerazione nel moto di caduta libera. Estensione al caso bidimensionale. Moto di proiettili. Moto circolare uniforme: velocità angolare, accelerazione centripeta. Moto relativo in due dimensioni . Dinamica. Le cause della accelerazione dei corpi. Prima legge di Newton. La Forza. La Massa. Seconda legge di Newton. Forze Particolari. Terza legge di Newton. Attrito e sue proprietà. Resistenza del mezzo e velocità limite. Dinamica del moto circolare uniforme. Energia cinetica. Il lavoro. Lavoro ed energia cinetica. Lavoro della forza peso. Lavoro svolto dalle forze variabili. Lavoro svolto da una molla. Potenza. Energia potenziale. Influenza del cammino per le forze conservative. Determinazione della energia potenziale. Energia meccanica e sua conservazione. Curve della energia potenziale. Conservazione della energia. Il centro di massa. Seconda legge di Newton per un sistemi di punti materiali. Quantità di moto. Quantità di moto per un sistema di punti materiali. Conservazione della quantità di moto. Sistemi a massa variabile. Urti. Impulso e quantità di moto. Quantità di moto ed energia cinetica negli urti. Urti anelastici ed elastici in una e due dimensioni. Variabili rotazionali. Quantità angolari e vettori. Rotazione con accelerazione angolare costante. Variabili angolari e lineari. Energia cinetica di rotazione. Calcolo del momento di inerzia. Momento di una forza. Seconda legge di Newton per il moto rotatorio. Lavoro ed energia cinetica rotazionale. Rotolamento puro. Momento angolare. Seconda legge di Newton in forma angolare. Momento angolare di un sistema di particelle. Momento angolare di un corpo rigido che ruota attorno ad un asse fisso. Conservazione del momento angolare. Equilibrio e suoi requisiti. Centro di gravità. Esempi di equilibrio statico. Oscillazioni. Oscillazioni. Moto armonico semplice. Considerazioni energetiche sui moti armonici. Pendolo semplice. Pendolo fisico. Smorzamento ed oscillatore armonico smorzato. Oscillazioni forzate e risonanza. Onde. Onde Trasversali ed onde longitudinali. Lunghezza d’onda e frequenza. Velocità delle onde sulle corde tese. Energia e potenza nel moto ondulatorio. Principio di sovrapposizione. Interferenza di onde. Onde stazionarie. Onde stazionarie ed risonanza. Onde acustiche. Velocità del suono. Interferenza. Intensità e livello sonoro. Battimenti. Cenni sulle onde complesse. Effetto Doppler. Geometria – Prof.ssa Paola Matzeu Settore MAT/03 – 6 CFU Programma: Vettori nello spazio euclideo. Operazioni sui vettori. Indipendenza lineare e base. Sottospazi vettoriali. Lo spazio vettoriale numerico. Basi ortonormali. Prodotto scalare. Prodotto vettoriale. Prodotto misto. Trasformazioni lineari e matrici. Diagonalizzazione di endomorfismi. Autovalori e autovettori. Polinomio caratteristico. Metodi di diagonalizzazione. Matrici. Operazioni con le matrici. Determinanti e rango. Matrice inversa. Sistemi lineari. Il teorema di Rouche'‐Capelli. Metodi di risoluzione. Geometria analitica del piano. Rette. Fasci di rette. Angoli e perpendicolarita'. Circonferenza. Geometria analitica dello spazio. Piani. Fasci di piani. Rette. Test di lingua inglese 3 CFU Analisi Matematica II prof. Spano Settore MAT/05 – 6 CFU Gli allievi acquisiranno la capacità di utilizzare, con un atteggiamento critico, gli strumenti indicati nel programma onde poter tradurre in termini di modello algoritmico un problema delle scienze applicate. Successioni e serie: Generalità. Criteri di convergenza. Serie armoniche e geometriche. Serie di potenze, derivabilità ed integrabilità. Sviluppi di Taylor e Fourier. Equazioni differenziali ordinarie: Generalità. eq. 1°ordine a variabili separabili, lineari; 2° ordine lineari a coefficienti costanti omogenee e non. Risoluzione di problemi di Cauchy. Funzioni di più variabili reali: Dominio, grafico, curve di livello. Nozione di limite e continuità. Derivabilità, differenziabilità, gradiente. Formula di Taylor e approssimazione. Funzioni implicite. Estremi relativi, assoluti e vincolati. Moltiplicatori di Lagrange. Integrazione Riemanniana di funzioni di più variabili . Integrali doppi e tripli; domini normali, riduzione a integrazioni semplici successive e cambiamento di variabili (coordinate polari piane, polari e cilindriche nello spazio). Calcolo di aree e volumi di domini limitati. Volume di solidi di rotazione. Curve ed integrali curvilinei. curve regolari in R 2 ed R 3: eq. parametriche, cartesiana; orientamento, misura dell’arco ed ascissa curvilinea. Integrali curvilinei di funzioni e di forme diff. lineari. Forme diff. esatte e campi conservativi, irrotazionalità, calcolo della funzione potenziale. Superfici ed integrali superficiali. Superfici regolari: eq. parametriche e cartesiana; piano tangente, versore normale, bordo, orientamento; misura di una superficie. Integrali superficiali. calcolo del flusso di un campo. Formule di Green‐Gauss, enunciato ed applicazione del Teo. della divergenza, formula di Stokes. Biochimica e Biologia Molecolare (CI) Settore BIO/10 – 6 CFU Modulo A – Prof.ssa Marcella Corda ‐ 4 CFU Programma: Aminoacidi, Peptidi, Proteine, Glucidi e Lipidi: classificazione e relazione struttura‐funzione. Membrane biologiche:struttura, funzione e meccanismi di trasporto. Principi di Bioenergetica. Introduzione al metabolismo. Metabolismo Glucidi,Lipidi e Proteine. Le ossidoriduzioni biologiche e la sintesi di ATP. Biosegnalazione. Modulo B – Prof.ssa Maria Cristina Rosatelli ‐ 2 CFU Programma: Struttura e funzione degli acidi nucleici; Geni e genomi: Replicazione, trascrizione e traduzione. Regolazione espressione genica. Ereditarietà, mutazioni, malattie genetiche. Metodi di analisi del genoma (cenni): sequenziamento, analisi mutazionale, microchip. Analisi di espressione con cDNA microarray. Biomateriali (CI) Settore ING‐IND/34 – 5 CFU Modulo A – Prof. Roberto Orrù – 3 CFU Modulo B – Dott. Roberto Sanfilippo – 2 CFU Programma: Aspetti generali (4 ore di lezione) Concetto e definizione di biomateriale. Panoramica sulle applicazioni dei biomateriali. Problemi legati alla progettazione di dispositivi medici. La biocompatibilità. Reazione dell’organismo ai materiali protesici. Cicatrizzazione. Elementi di chimica organica (4 ore di lezione, 4 ore di esercitazione) Introduzione alla Chimica Organica. Gruppi funzionali Ruolo del Carbonio. Idrocarburi. Classificazione degli idrocarburi . Struttura, nomenclatura. Idrocarburi saturi: Alcani. Idrocarburi insaturi: Alcheni, alchini, aromatici. Altri composti organici. Alcoli, Fenoli. Eteri. Aldeidi. Chetoni. Acidi carbossilici. Ammine. Esteri. Ammidi. Proprietà dei materiali (4 ore di lezione, 4 ore di esercitazione) Considerazioni generali sulle proprietà meccaniche. Tipi di sollecitazione meccanica semplice. Comportamento alle sollecitazioni statiche e dinamiche. Modulo di Young. Rapporto di Poisson. La viscoelasticità. Durezza. Resilienza. Attrito e usura. Proprietà termiche, elettriche, ottiche. Assorbimento dei raggi X. Densità e porosità. Proprietà acustiche e ultrasoniche. Proprietà di diffusione. I materiali polimerici (4 ore di lezione, 3 ore di esercitazione) Richiami di chimica organica. Lo stato solido e i legami chimici dei solidi. I polimeri sintetici. Relazioni fra struttura e proprietà nei polimeri termoplastici. Degradazione dei materiali polimerici. Processi tecnologici dei polimeri. I materiali polimerici per uso biomedico. I materiali metallici (4 ore di lezione, 4 ore di esercitazione) Solidi cristallini. Imperfezioni nei solidi cristallini: difetti puntuali, lineari, di superficie. Struttura e proprietà dei materiali metallici. Diagrammi di fase. Processi tecnologici. La corrosione. Forme di corrosione.I materiali metallici per uso biomedico. I materiali ceramici (4 ore di lezione, 3 ore di esercitazione) Struttura e proprietà dei materiali ceramici. I materiali ceramici per uso biomedico. Materiali ceramici bioinerti. Materiali ceramici bioattivi. Il carbonio turbostrato. Applicazioni dei biomateriali: (3 ore di lezione, 5 ore di esercitazione) Protesi vascolari. Materiali per protesi vascolari. Materiali endovascolari. Protesi valvolari cardiache‐ Protesi ortopediche Fisica generale II – Prof. Giorgio Concas Settore FIS/01 ‐ 6 CFU Gli obiettivi formativi minimi del corso consistono nella acquisizione dei concetti di campo elettrico e magnetico. Di tali campi devono essere conosciute le sorgenti che li generano e le proprietà fondamentali. Deve essere inoltre compresa la risposta dei mezzi materiali al campo elettrico e magnetico e la descrizione di tali campi all’interno dei mezzi. Va acquisito il concetto di corrente elettrica e le sue proprietà fondamentali. Infine si deve giungere alla conoscenza delle equazioni di Maxwell e del loro significato. Il programma tratterà i seguenti argomenti: Legge di Coulomb. Campo elettrico. Legge di Gauss. Campo di un piano infinito e di un guscio sferico. Lavoro e potenziale elettrostatico. Relazione tra campo e potenziale. Campo e potenziale di un conduttore. Condensatori e capacità. Condensatore piano. Energia del campo elettrostatico. Condensatore con dielettrico e costante dielettrica. Energia del campo elettrostatico nei dielettrici. Legge di Gauss nei dielettrici. Corrente elettrica e densità di corrente. Resistenza elettrica e resistività. Legge di Ohm. Potenza ed effetto Joule. Forza elettromotrice. Leggi di Kirchhoff. Circuito RC in c.c.. Forza magnetica e campo magnetico B. Momento meccanico su una spira. Momento di dipolo magnetico. Legge di Biot e Savart. Campo di una spira circolare. Legge di Ampère. Campo di un filo infinito, di una bobina toroidale e di un solenoide infinito. Momenti di dipolo magnetico nella materia. Legge di Gauss per il magnetismo. Ferromagnetismo, anello di Rowland e ciclo di isteresi. I vettori intensità di magnetizzazione e intensità di campo magnetico H. Magneti permanenti. Condizioni al contorno per B e H. Induzione elettromagnetica e legge di Faraday. Legge di Lenz. Forze elettromotrici indotte e campi elettrici. Autoinduttanza di un solenoide e di un toroide. Circuito RL in c.c.. Energia del campo magnetico. Circuiti oscillanti. Campi magnetici indotti e corrente di spostamento. Equazioni di Maxwell. Onde elettromagnetiche. Polarizzazione lineare e legge di Malus. Fondamenti di Informatica – Prof. Michele Marchesi Settore ING‐INF/05 – 5 CFU Obiettivo del corso è raggiungere una conoscenza di base dei principi generali di funzionamento dei sistemi di elaborazione, includendo sia la componente hardware che quella software. Programma: Elementi di Algebra Booleana Algebre Booleane (generalità) Rappresentazione Binaria dei Numeri Numeri interi non segnati e numeri in complemento a due Numeri reali, rappresentazione in mantissa ed esponente – cenni Algoritmi e Modelli di Computazione Definizione informale di linguaggio, algoritmo ed interprete Iterazione, e ricorsione Architetture di Calcolatori Architettura di un elaboratore secondo Von Neumann: CPU, ALU, registri Bus, memorie, organizzazione e gestione dell’I/O Linguaggio C – Livello Base Codifica algoritmi in linguaggio C Struttura dei programmi C Tipi di dati: semplici e strutturati (array, struct, puntatori) Strutture di controllo Funzioni e Procedure. Header file Vettori, puntatori e loro relazioni Caratteri e stringhe Gestione dei file e dell’input‐output Strutture Dati e loro Manipolazione in C Dati primitivi e no. Cenni agli ADT. Programmazione procedurale, modulare e ad oggetti Collezioni, vettori, liste, pile, code Alberi, visita di alberi: pre‐ordine, simmetrica, post‐ordine Algoritmi di ordinamento: bubble‐sort, quick‐sort. Elettrotecnica­Prof. Mariangela Usai 6CFU Attuatori Elettrici ­Prof. Ignazio Marongiu Settore ING‐IND/32 – 6 CFU L’obiettivo del corso è comprendere come le leggi dell’elettromagnetismo si applicano ai circuiti ed ai dispositivi in regime stazionario e lentamente variabile, interpretandone il funzionamento, anche al fine di predisporre il loro dimensionamento orientato a particolari requisiti per ottenere desiderate prestazioni. Comprendere ed applicare i principi della conversione elettromagnetica dell’energia nel caso generale ed in particolare nel caso di attuatori, servomotori e generatori. Comprendere il funzionamento del trasformatore e delle macchine in corrente continua, a riluttanza variabile, brushless ed a passo, evidenziando le caratteristiche che rendono tali attuatori indispensabili nelle applicazioni biomediche in generale ed anche in quelle tecnologicamente più avanzate, come i MEMS. Conoscere i circuiti ed il funzionamento del convertitore elettronico modulato quale alimentatore dell’attuatore. Conoscere il funzionamento dei sistemi di controllo a ciclo aperto ed a ciclo chiuso necessari per il controllo e la gestione del sistema costituito dall’attuatore alimentato dal convertitore elettronico (azionamento) e la loro rappresentazione in termini di diagrammi a blocchi. Determinare le prestazioni stazionarie e dinamiche dell’azionamento in termini di forza o coppia, velocità e posizione delle parti in moto reciproco. Conoscere le problematiche relative ai disturbi elettromagnetici in bassa frequenza generati da convertitori ed attuatori, con particolare riferimento all’ambiente biomedico, alla luce della attuale normativa. Programma: Richiami di elettromagnetismo e circuiti in regime stazionario e lentamente variabile. Regime sinusoidale e sistemi trifase; principali effetti della corrente elettrica sul corpo umano. Conversione elettromagnetica dell’energia; attuatori e generatori. Principio di funzionamento del trasformatore monofase; trasformatore trifase. Servomotore in corrente continua; eccitazione con magneti permanenti. Principi di funzionamento dei servomotori brushless, a riluttanza variabile ed a moto incrementale; applicazioni in campo biomedico e MEMS. Interruttore elettronico e diodo ideali; alimentatore elettronico di potenza e relativa modulazione (cenni). Generalità sul controllo dei servomotori e degli attuatori; controllo a ciclo aperto ed a ciclo chiuso; controllo di coppia, di velocità e di posizione; diagrammi a blocchi. Cenni sulla compatibilità elettromagnetica in bassa frequenza delle apparecchiature biomediche di potenza. Elaborazione elettronica di segnali biomedici (CI) Prof. Daniele Giusto Settore ING‐INF/06/03 – 5 CFU Modulo A – Elaborazione di segnali biomedici – 3CFU Il corso ha l’obiettivo di familiarizzare l’allievo con il concetto di segnale, la sua trasmissione a distanza, la conversione da analogico a numerico, l'elaborazione e l'archiviazione. Programma: Introduzione ai segnali e ai sistemi di telecomunicazione. Sistemi lineari tempo‐invarianti: analisi nel dominio del tempo e della frequenza. Trasformata di Fourier e filtri; trasformate reali (frequenza e tempo‐frequenza). Probabilita', variabili aleatorie e processi stocastici. Conversione A/D dei segnali. Modulo B ‐ Trasmissione del segnale – 2 CFU L’obiettivo del modulo B è quello di illustrare i sistemi di comunicazione principali (connessioni radio e connessioni in cavo o fibra). Programma: Trasmissione di segnali e modulazioni. La teoria dell'informazione e la rappresentazione compressa dei segnali. Protezione dagli errori di trasmissione. Reti di trasmissione e protocolli di comunicazione. Esempi di sistemi di telecomunicazione. Elementi di Basi di dati e di Bioinformatica – Prof. Giuliano Armano Settore ING‐INF/06 – 5 CFU Programma: Parte 1 – Elementi di Basi di Dati: Generalità sulle Basi di Dati [3h] Importanza delle dasi di dati nelle attività mediche ed ospedaliere Principali “viste” di una base di dati: concettuale, logica e fisica. Progettazione concettuale di una base di dati [5h] Modello Entità‐Relazione. Progettazione Logica di una Base di Dati [12h] Il modello relazionale: definizioni e vincoli di integrità Algebra relazionale: Selezione, proiezione, operazioni insiemistiche, ridenominazione, join, divisione Dipendenze funzionali e forme normali (prima, seconda e terza FN) Interrogazioni, viste e gestione delle tabelle. Progettazione fisica [4h] Organizzazione dei file e strutture di dati per gli indici Ottimizzazione dello schema logico. Cenni sul linguaggio SQL [6h] Interrogazioni SQL base, UNION, INTERSECT e EXCEPT Interrogazioni annidate, operatori di aggregazione, valori NULL Vincoli di integrità complessi in SQL, trigger e basi di dati attive Applicazioni mediche e basi di dati (cenni). Parte 2 – Elementi di Bioinformatica: Generalità sulla bioinformatica [2h] Definizione di (e differenze tra) bioinformatica, biologia computazionale e biomedicina. Basi di Dati biologiche [3h] Basi di dati di sequenze geniche Basi di dati di sequenze proteiche Recupero di informazioni da basi di dati biologiche. Genomica [3h] Analisi di sequenze geniche: sequenziamento, uso di microarray Polimorfismo di sequenze geniche Allineamento di sequenze geniche Metodi predittivi (cenni). Proteomica [4h] Rapporto tra similarità strutturale e funzionalità Allineamento di sequenze proteiche Problema del “folding” di proteine Interazioni intermolecolari (cenni). Analisi di sequenze [4h] Multiallineamento e formati standard (BLAST, PSI‐BLAST, FASTA) Metodi predittivi e importanza della codifica dei dati Analisi filogenetica (cenni). Linguaggi di programmazione per la genomica e la proteomica (cenni) [4h] Perl (BioPerl) Python (BioPython). Fenomeni di trasporto biomedico – Ing. Antonio Mario Locci Settore ING‐IND/24 – 5 CFU Equazioni di conservazione della materia. Introduzione alle equazioni generali di conservazione; Bilancio globale o macroscopico di materia. Fenomeni di trasporto di materia in sistemi biomedici. Convezione. Diffusione. Definizione di concentrazione, velocità, flusso di materia e portata massica molare e volumetrica. Legge di Fick per soluzioni diluite. Importanza relativa tra il trasporto di materia per convezione e per diffusione: numero di Peclet. Convezione e diffusione nei tessuti biologici: legge di Darcy e diffusività efficace. Trasferimento di materia tra le fasi. Introduzione. Equilibri di fase e uguaglianza dei potenziali chimici. Equilibrio tra le fasi in sistemi ad un solo componente. Equilibrio liquido‐vapore e gas‐liquido in sistemi multi‐componente. Equilibrio liquido‐liquido. Equilibrio solido‐liquido (dissoluzione). Coefficienti di trasferimento di materia. Relazioni per la valutazione dei coefficienti di trasferimento di materia: numero di Sherwood, numero di Reynold, numero di Schmidt. Elementi di cinetica chimica e biochimica. Introduzione. Espressione della velocità di reazioni irreversibili e costante cinetica. Espressione della velocità di reazioni reversibili e costante di equilibrio. Bilanci microscopici o locali di materia. Introduzione. Equazioni indefinite di conservazione (bilanci microscopici o locali). Bilanci microscopici o locali di materia. Bilancio microscopico o locale della quantità di materia totale. Bilancio microscopico o locale in sistemi a più componenti aventi concentrazione totale massica e molare costanti. Bilanci di materia microscopici o locali in soluzioni diluite. Condizioni al contorno e esempi di risoluzione dei bilanci di materia microscopici o locali. Fenomeni di trasporto di quantità di moto e di energia. Equazioni di conservazione della quantità di moto e dell’energia. Fenomeni di trasporto di quantità di moto e di energia: convezione, legge di Newton e legge di Fourier, legge di Stefan‐Boltzmann e trasporto di calore per diffusione. Forze e bilancio macroscopico di quantità di moto. Trasformazioni e bilancio macroscopico di energia totale. Bilanci microscopici di quantità di moto e energia termica. Trasferimento di quantità di moto e di energia tra le fasi: condizioni all’interfaccia di separazione, coefficiente di trasferimento di calore, numero di Nusselt, numero di Prandtl. Fisiologia – Prof. Alberto Concu Settore BIO/09 – 4 CFU Il corso si propone di fornire conoscenze generali sulla fisiologia umana: i sistemi respiratorio, circolare, muscolare, i sistemi a rapido intervento e ad azione prolungata. Programma: L’organismo come sistema di trasformazione e trasferimento di energia (ore 4). Il sistema di introduzione dell’energia nell’organismo umano (ore 3). Il sistema respiratorio e l’assunzione dell’ossigeno (ore 5). Il sistema circolatorio ed il trasporto di combustibili e comburente (ore 8). L’omeostasi corporea ed i suoi sistemi di controllo (ore 3). I sistemi a rapido intervento per il controllo integrato delle funzioni dell’organismo (ore 7). I sistemi ad azione prolungata per il controllo integrato, delle funzioni dell’organismo (ore 3). Il sistema muscolare e la meccanica della locomozione (ore 7). Fondamenti di Meccanica e Biomeccanica – Prof. Bruno Picasso Settore ING‐IND/13 – 5 CFU Il corso tratterà i seguenti argomenti: Cinematica del punto e del corpo rigido. Relazioni tra sistemi di coordinate. Sistemi articolati. Modelli del movimento umano. Proprieta’ d’inerzia dei corpi rigidi. Baricentro. Momenti d’inerzia. Assi principali. Modelli reologici e proprietà dei biomateriali. I principi fondamentali della dinamica. Quantità di moto e momento della quantità’ di moto. Equazioni di equilibrio dinamico. Il principio di d'Alembert. Lavoro ed energia potenziale. Fenomeni d'urto. Piccole oscillazioni. Biofluidodinamica – Prof. Natalino Mandas Settore ING‐IND/34 –5 CFU L’biettivo del corso èapplicare l’quazione di Bernuolli, nelle sue varie forme, per valutare le caratteristiche del moto nel sistema di circolazione dei mammiferi;impiegare le equazioni di conservazione della Massa, Quantitàdi Moto ed Energia, nella forma integrale, per lo studio del moto nei sistemi biologici;calcolare le perdite di carico nei sistemi di circolazione extracorporei in moto Laminare o Turbolento e valutarne i metodi di misura. Programma: Introduzione.La fisica dei fluidi nei sistemi biologici, proprietà dei fluidi biologici. Richiamo delle operazioni tra vettori, operatori Gradiente, Divergenza e Rotore applicati ai campi scalari e vettoriali. Forze di coesione nei liquidi, tensione superficiale. Statica dei fluidi Pressione idrostatica nei fluidi, Equazione generale della Idrostatica, forze idrostatiche su superfici piane e curve. Misura della pressione nel sangue. Cinematica dei fluidi Parametri caratteristici del campo di moto dei fluidi, concetto di portata volumetrica e massica, Equazione di Bernoulli e sue applicazioni al sistema di circolazione nei mammiferi. Equazioni di bilancio della Fuidodinamica. Equazione che governano il flusso sanguigno;Equazione di Conservazione della Massa, Equazione di Conservazione della Quantità di Moto, Equazione di Conservazione dell’Energia. Flussi Viscosi Regimi di flusso Laminare e Turbolento, il numero di Reynolds, concetto di Strato Limite, Il diagramma di Moody, perdite di carico nelle arterie, nelle vene, in un letto vascolare e nelle valvole. Le equazioni di Navier‐Stokes. Modellazione del flusso sanguigno. Flusso nelle arterie, nelle vene e nei capillari, Circuiti sanguigni extracorporei, modello matematico di un circuito extra‐corporeo e sua rappresentazione schematica. Ruolo della gravità nella circolazione, effetti dell’accelerazione. Il cuore come pompa, Emodinamica ed Emodialisi. Il sistema respiratorio. Principali elementi del sistema respiratorio, la deformazione dei polmoni, modello del sistema di circolazione polmonare. Metodi di analisi dei flussi biologici. Misure di Pressione, Velocità e Portate dei flussi, metodi di visualizzazione dei Flussi bilogici, Impiego della CFD per l’analisi dei flussi. Bioingegneria Elettromagnetica (CI) – Prof. Giuseppe Mazzarella Settore ING‐INF/02/ 06 – 5 CFU Gli obiettivi del corso integrato sono quelli di fornire allo studente gli strumenti per comprendere il funzionamento degli apparati biomedicali che utilizzano campi elettromagnetici e valutare gli effetti dei campi elettromagnetici sui tessuti biologici e sugli apparati elettronici di interesse biomedico. Modulo A – Elettromagnetismo ‐ 3CFU Programma: Equazioni di Maxwell nel vuoto, condizioni alle interfacce; Forma discretizzata, tecniche numeriche di soluzione; Onde piane, interfacce piane; Teorema di Poynting; Linee di trasmissione, adattamenti; Sorgenti elementari, parametri delle antenne. Modulo B – Bio‐Elettromagnetismo – 2 CFU Programma: Equazioni costitutive dei materiali, materiali di interesse biologico; Mezzi stratificati; ipertermia; Ricezione dei campi EM, compatibilita' elettromagnetica; Cavita' risonanti con applicazioni (NMR, LASER). Costruzioni Biomeccaniche – Prof. Francesco Aymerich Settore ING‐IND/14 – 5 CFU Il corso ha l’obiettivo di fornire all’allievo gli elementi di base della progettazione meccanica in campo biomedico. Saranno introdotti i metodi di descrizione del comportamento meccanico dei materiali sotto carico e la modellistica corrispondente. Saranno analizzate le modalità di deformazione e il cedimento sotto sforzo di strutture semplici.Verranno quindi discussi alcuni problemi di dimensionamento e verifica di dispositivi biomedici impiantabili. Programma: Comportamento meccanico dei materiali di interesse biomedico. Analisi cinematica ed equilibrio di corpi rigidi ed insiemi di corpi rigidi. Azioni interne. Sforzi e deformazioni. Verifiche di resistenza per i casi di De Saint Venant (Trazione, Flessione, Taglio, Torsione). Calcolo di spostamenti e di reazioni. Verifiche alla deformazione. Elementi di progettazione di dispositivi biomedici impiantabili. Elementi di Patologia e Strumentazione e Materiali Protesici (CI) Settore MED/08/22 – 4 CFU Elementi di Patologia – Prof Gavino Faa – 3 CFU Verranno fornite conoscenze generali sulle cause della malattia. Queste consisteranno in nozioni di patologia generale e fisiopatologia con cognizioni di anatomia patologica e patologia diagnostico‐clinica. Gli studenti acquisiranno conoscenze anche riguardo alla morfologia e alla classificazione dei microrganismi patogeni, compresi i virus, insieme ad elementi di igiene applicata all'ambiente ed ai luoghi di lavoro. Il corso comprende elementi di medicina molecolare, patologia cellulare, oncologia e immunologia, con cognizioni di metodologia di laboratorio in citologia, citopatologia, immunoematologia, patologia genetica e nozioni dei principi e delle tecniche di anatomia e istologia patologica. Inoltre verranno sviluppate conoscenze relative ai modelli semplici per lo studio della distribuzione in natura dei microorganismi patogeni e le modifiche indotte dalla interazione tra microorganismo e ospite. Verranno quindi acquisite conoscenze riguardo all’igiene, all’epidemiologia e all’organizzazione e gestione dei servizi sanitari. Strumentazione e Materiali Protesici – Prof. Roberto Montisci – 1 CFU Gli allievi acquisiranno una base comune di conoscenze e di metodo di approccio nei riguardi delle principali strumentazioni e materiali protesici. Programma: La strumentazione chirurgica. I materiali di sutura. Le protesi vascolari. Materiali diagnostici e di angioradiologia interventistica. Gli stent vascolari. Le endoprotesi vascolari. Sistemi di contenzione elastica. Laser e radiofrequenza in chirurgia venosa. Sistemi intra‐operatori di recupero del sangue. Tecniche di chirurgia mini‐invasiva. Elettronica dei Dispositivi – Prof.ssa Annalisa Bonfiglio Settore ING‐INF/01 – 5 CFU Il corso si propone di fornire agli allievi una panoramica dei principali dispositivi elettronici. Programma: Proprietà fisiche dei semiconduttori. La giunzione PN. Le giunzioni metallo‐semiconduttore. I transistor a effetto di campo. Circuiti a diodi e transistor. Cenni di Tecnologia dei semiconduttori. Fondamenti di progettazione elettronica – Prof. Luigi Raffo Settore ING‐INF/01 – 5 CFU Il corso deve consentire allo studente di acquisire la capacita` di progettare semplici circuiti elettronici analogici e digitali con applicazioni nel settore biomedicale. Programma: Circuiti a resistenze e condensatori in continua e in regime sinusoidale. Simulazione dei circuiti con SPICE. Il diodo ‐ Circuiti a Diodi. Raddrizzatori. Circuiti di conversione di tensione. Diodi LED e fotodiodi. Gli amplificatori operazionali ‐ Circuiti amplificatori ad operazionale. Circuiti retroazionati, risposta in frequenza e stabilita`. Applicazioni biomedicali. Segnali Analogici e Digitali. Conversione analogica digitale. Circuiti logici, combinatori e sequenziali. Bioingegneria Chimica A – Prof. Giacomo Cao Settore ING‐IND/34 – 5 CFU Gli allievi acquisiranno una base comune di conoscenze e di metodo di approccio nei riguardi delle principali apparecchiature biomediche quali le macchine a circolazione extracorporea (dialisi ematica, dialisi peritoneale, operazioni a cuore aperto, fegato artificiale), in cui il meccanismo di trasporto di materia è basilare per il funzionamento. Programma: Il corso si propone di fornire i fondamenti chimico‐fisici relativi al trasferimento di materia interfase e attraverso membrane (ossigenazione del sangue, diffusione “facilitata” in membrane cellulari, diffusione di elettroliti, diffusione in membrane artificiali). L’obiettivo consiste nel rendere gli studenti capaci di comprendere il funzionamento di apparecchiature quali le macchine a circolazione extracorporea (dialisi ematica, dialisi peritoneale, operazioni a cuore aperto, fegato artificiale), in cui il meccanismo di trasporto di materia è basilare per il funzionamento. Articolazione e tipologia didattica: Il corso si articola in lezioni frontali (35 ore) ed esercitazioni/dimostrazioni (15) sia per il modulo a, sia per il modulo b. Bioingegneria Elettronica A – Prof.ssa Annalisa Bonfiglio Settore ING‐INF/06 – 5 CFU Il corso si propone di fornire agli allievi una descrizione fisica dell'interfaccia bio‐elettronica, alla base di tutti i sistemi di rilevazione dei segnali biologici, a partire dagli elettrodi fino ad arrivare ai biosensori. Le proprietà di trasporto dei sistemi ionici verranno affrontate secondo una prospettiva comparata alle proprietà dei sistemi inorganici cristallini (come il silicio e gli altri materiali inorganici) già affrontate nel corso di Elettronica. Il corso tratterà i seguenti argomenti: Giunzioni solido‐elettrolita. Biosensori. Dispositivi bioelettronici basati sul MOSFET. Modelli elettronici dei biosensori. Tecnologie dei sensori. Bioingegneria Chimica B Prof. Giacomo Cao Settore ING‐IND/34 – 5 CFU Vedi Bioingegneria Chimica A. Biongegneria Elettronica B – Prof. Danilo De Rossi Settore ING‐INF/06 – 5 CFU Programma: Misure in campo biomedico Sensori biomedici: cause di errore nelle misure e criteri di scelta. Sensori fisici. Misure di temperatura. Effetti fisici utilizzati per la realizzazione di sensori di temperatura. Misure di posizione. Misure di velocità ed accellerazione. Sensori di forza. Misure di flusso. Sensori microfabbricati. Sensori chimici Elettrodi e sistemi per la misura di biopotenziali Biosensori Bioingegneria Meccanica A– Prof. Massimiliano Pau Settore ING‐IND/34 – 5 CFU Il corso si propone di fornire agli allievi una panoramica dei contenuti della biomeccanica e la conoscenza delle più importanti applicazioni della progettazione e costruzione dei sistemi meccanici alla "macchina umana". Programma: Generalità sulle protesi. La biocompatibilità. Il progetto. L’affidabilità. Protesi vascolari. Protesi valvolari. Stent e valvole per cutanee. Protesi articolari e mezzi di osteosintesi. Impianti dentali. La ricerca brevettale e bibliografica. Bioingegneria Meccanica B ­ Prof. Bruno Picasso Settore ING‐IND/34 – 5 CFU Il corso si propone di fornire agli allievi le conoscenze di base relative alla Biomeccanica cardiocircolatoria e a quegli aspetti di interazione uomo‐macchina che costituiscono il principale campo di interesse dell'ergonomia (Human Factors, Human Engineering, Usability Engineering, etc.). Programma: Biomeccanica cardiocircolatoria. Richiami di reologia del sangue. Cenni di meccanica cardiaca (ciclo cardiaco, pressioni, ecc.). Energetica del cuore naturale (lavoro, rendimento, ecc.). La regolazione del cuore. La circolazione extracorporea: Cenni storici,lay‐out circuitale e funzione dei componenti del circuito, controllo della portata di ritorno venoso, pompe per il sangue (caratteristiche delle pompe volumetriche e centrifughe), ossigenatori (cenni sul dimensionamento; Legge di Fick), protesi valvolari biologiche. Ergonomia. Introduzione al fattore umano. Antropometria. Biomeccanica. Metabolismo. Il sistema sensoriale. L’udito. Visione. Psicofisica. La memoria e il processo di informazione. Esposizione del corpo umano alle vibrazioni e al rumore. La progettazione per una postura corretta. La progettazione per il movimento umano. Progetto di controlli e display. Biomeccanica dei traumi da urto. Strumentazione elettromedicale A – Prof. Luigi Raffo Settore ING‐INF/06 – 5 CFU Il corso fornisce gli strumenti di base per la progettazione di apparecchiature biomediche. Programma: Progettazione circuitale di dispositivi digitali. Convertitori Analogico‐Digitale, Digitale‐Analogico. Architetture e principi di funzionamento di processori. Microcontrollori ‐ Progettazione di apparecchiature biomedicali microcontrollate. Sistemi basati su Digital Signal Processors. Strumentazione elettromedicale B ­ Prof. Paolo Randaccio Settore ING‐INF/06 – 5 CFU L’obiettivo del corso è quello di introdurre lo studente alla conoscenza della strumentazione biomedicale. Programma: Strumentazione per ECG, EEG e per la diagnosi automatica. Strumentazione basata su suoni prodotti dalla attivita` cardiaca e respiratoria. Misura di flusso sanguigno con tecniche doppler. Ecotomografia. Analisi di patologie con tecniche ottiche (Moire', Laser scan). Strumenti per la produzione di immagini in medicina (TAC, NMR). Uso di acceleratori e radioisotpi in medicina (Radioterapia e Medicina Nucleare). Laboratorio di Fisica Biomedica – Prof. Paolo Randaccio Settore FIS/07 – 3 CFU Strumentazione per misure dosimetriche: camera di ionizzazione, contatore Geiger, contatore proporzionale ‐ Rivelatori a stato solido: scintillatori, semiconduttori ‐ Spettrometri alfa e gamma ‐ Dosimetri passivi : fotografici, TLD, tracce nucleari. Laboratorio di Esposizione alle Vibrazioni – Prof. Sergio Atzeri Settore MED/44 – 3 CFU Elementi di teoria delle vibrazioni. Moto armonico, impulso, random, contenuto spettrale. Parametri descrittivi di una vibrazione, ampiezza, valore efficace, energia. Misura delle vibrazioni. Oscillatore semplice. Accelerometro piezoelettrico, amplificatori, tecnica di misura. Elaborazione segnale. Effetto delle vibrazioni sul corpo umano. Whole body, mano‐braccio, normativa, Legislazione. Sperimentazione.Montaggio accelerometri, misura di una vibrazione semplice, misura dell’esposizione del corpo umano. Laboratorio di Meccanica Sperimentale – Prof. Filippo Bertolino Settore ING­IND/14 – 3 CFU Gli estensimetri elettrici a resistenza: tipi, forme, materiali (1 ora di lezione) Sensibilità degli estensimetri: gage factor. Correzioni delle letture per tenere conto della sensibilità trasversale (1 ora di lezione) Ponte di Wheatstone; configurazione a quarto di ponte, a mezzo ponte e a ponte intero. Errori causati dalla non linearità del ponte (1 ora di lezione) Errori causati dal disallineamento. Errori causati dalla dimensione dell’estensimetro in presenza di grandi gradienti di deformazione (1 ora di lezione) Compensazione delle temperature. Soluzione dei problemi provocati dai cavi lunghi (1 ora di lezione). Disposizione degli estensimetri per stati di sforzo monodimensionali, per la torsione e per la misura diretta del taglio (1 ora di lezione, 5 ore di laboratorio) La misura della deformazione nel piano: le rosette estensimetriche, il cerchio di Mohr delle deformazioni (1 ora di lezione, 5 ore di laboratorio) La misura della forza: i dinamometri (1 ora di lezione) Norme UNI‐CEI 9: Guida alla espressione dell’incertezza di misura. Stima dell’incertezza nelle prove di compressione, trazione, flessione (2 ore di lezione) Teoria ondulatoria della luce, fenomeni d’interferenza, polarizzazione, birifrangenza, e propagazione della luce nei corpi birifrangenti (2 ore di lezione) Fotoelasticità per trasmissione: i provini fotoelastici, il polariscopio e le misure fotoelastiche (3 ore di lezione) Esempi di applicazione della fotoelasticità piana (5 ore di laboratorio) Laboratorio di Fisiologia Strumentale e Clinica – Prof. Alberto Concu Settore BIO/09 – 3 CFU Apparato respiratorio. Spirometria meccanica. Pneumotacografia. Spirometria ad impedenza bioelettrica. Gas‐analisi respiratoria. Pletismografia toracica. Apparato cardiocircolatorio Elettrocardiografia. Fonocardiografia. Ecocardiografia. Cardiometria ad impedenza elettrica. Sfigmomanometria. Pletismografia pressoria. Sangue Emocromocitometria. Ematochimica. Emo‐gas analisi. Sistema metabolico Calorimetria indiretta. Impedenziometria corporea. Sistema neuro­muscolare. Elettroencefalografia. Bio‐imaging cerebrale. Vestibologia. Audiologia. Acuità visiva e campimetria. Elettromiografia. Dinamometria muscolare. Analisi del movimento. Apparato uropoietico Chimica clinica renale. Microscopia del sedimento urinario. Apparato digerente Chimica clinica del succo gastrico. Analisi meccanica della peristalsi gastro‐enterica. Esami a scelta specifici per il Corso di Laurea in Ingegneria Biomedica: Complementi di medicina e chirurgia generale – Prof. Doris Barcellona Settore MED/09 – 3 CFU Lo studente dovrà avere cognizioni relative alle più importanti malattie d’organo e d’apparato con nozioni sulla semeiotica strumentale e concetti di clinica medica generale. Nell’ambito del corso verranno fornite cognizioni sulla clinica delle patologie a carico degli apparati cardiocircolatorio, respiratorio, digerente, uropoietico, endocrino e nervoso, con specifici complementi di diagnostica strumentale. Gli studenti avranno cognizioni relative alla diagnostica per immagini comprendente le tecniche Ecografiche, RX, TAC, NMR, PET, con conoscenze di medicina nucleare e di radioterapia generale. La sicurezza elettrica del paziente in ospedale – Prof. Fabrizio Pilo Settore ING­IND/33 Generalità : Le basi legislative della sicurezza. Gli enti normatori nazionali ed internazionali. La conformità alle norme. Norme CEI e regola d’arte. Norme CEI e norme di legge. Principi generali di sicurezza : Definizioni. Sicurezza e Rischio. Affidabilità e sicurezza. Il livello di rischio accettabile e sua individuazione. Il rischio indebito. L’errore umano. Protezione delle persone : Corrente elettrica e corpo umano. Limiti di pericolosità della corrente elettrica. Resistenza elettrica del corpo umano. La resistenza di terra, i potenziali del terreno, la tensione totale di terra, la tensione di passo e la tensione di contatto. Richiami e approfondimenti sulle protezioni contro i contatti indiretti nei sistemi TT, TN, IT. Protezione contro i contatti indiretti in media ed alta tensione. Richiami e approfondimenti sulle protezioni contro i contatti diretti. Protezione contro i contatti indiretti senza interruzione automatica del circuito : Impiego di apparecchi di classe II. Protezione per separazione elettrica. Protezione per mezzo di locali non conduttori. Altri sistemi di protezione. Sistemi a bassissima tensione : Bassissima tensione di sicurezza (SELV). Bassissima tensione di protezione (PELV). Apparecchi di classe III. Bassissima tensione funzionale (FELV). Applicazione delle misure di protezione contro i contatti diretti e indiretti : Considerazioni sul rischio relativo ai contatti diretti e indiretti. Limiti di sicurezza diversi, classificazione degli apparecchi, apparecchi di classe IV. Confronto tra le misure di protezione contro i contatti indiretti. Le condizioni ambientali di maggior rischio elettrico. Luoghi a maggior rischio elettrico: luoghi‐conduttori ristretti, locali contenenti bagni o docce, piscine, cantieri edili. Gruppi elettrogeni: protezione contro i contatti indiretti. Sicurezza del paziente in ospedale (CEI 64­8/7V2). Apparecchi elettromedicali. La parte applicata e classificazione degli apparecchi elettromedicali. Il rischio elettrico. Macroshock e Microshock. Circuiti che presentano rischi di microshock. La sicurezza degli impianti elettrici nei locali ad uso medico. Protezione contro le correnti di microshock. Il progetto dell’impianto elettrico negli impianti ad uso medico. Il sistema di protezione IT‐M nei locali del gruppo 2 (sale operatorie, ecc.). Esercitazione di progetto dell’impianto elettrico per un ambiente ad uso medico di gruppo 1 gruppo 2. Elettrobisturi. Verifiche iniziali e periodiche. Verifica delle apparecchiature elettromedicali Piattaforme digitali per l’elaborazione del segnale – Ing. Danilo Pani Settore ING­INF/01 Fondamenti (4 ore di lezione) Analog & Digital Signal Processing. Obiettivi e problematiche dell’elaborazione di segnali biomedici. Esempi di sistemi DSP‐based per la biomedica. Segnali nel tempo e in frequenza, campionamento, sistemi LTI e relazioni ingresso/uscita. Trasformata z. Esempi di filtraggi per la rimozione di artefatti in segnali biomedici Filtri digitali nel dominio del tempo e introduzione a Matlab (5 ore di lezione, 6 ore di laboratorio) Introduzione al Matlab per l’elaborazione di segnale. Filtri nel dominio del tempo per la rimozione di artefatti. Elaborazione in tempo reale, causalità. Implementazione di semplici filtri nel dominio del tempo, off‐line e on‐line in Matlab. Filtri notch digitali. Piattaforme DSP (7 ore di lezione, 3 ore di laboratorio) DSP design flow. Misura delle prestazioni di un DSP. Famiglie di DSP commerciali (TI), elaborazione in virgola fissa e in virgola mobile. La famiglia C6000 e il processore C6713. Porte seriali e interrupt. La famiglia C5000. L’ambiente Code Composer Studio. Editing, debug, profiling e tuning. Simulazione con eventi esterni. Ottimizzazioni algoritmiche e del compilatore. La scheda DSK C6713. Filtri digitali nel dominio della frequenza (2 ore di lezione, 4 ore di esercitazione) Filtri FIR e IIR. Filtraggio digitale di bio‐segnali (ECG, EMG,…). Implementazione Matlab e C su DSP. Event detection (4 ore di lezione, 5 ore di esercitazione) Algoritmi per la rilevazione di eventi e onde. QRS, P, T waves detectors (ECG). Analisi di correlazione (EEG). Implementazione Matlab e C su DSP. Teorie dei sistemi– Prof. ssa Carla Seatzu Settore ING‐INF/04– 5 CFU 1. Introduzione (lezioni: 4 ore, esercitazioni: 2 ore). Sistema e modello. Analisi e sintesi. Sistemi di controllo a catena aperta e a catena chiusa. Rappresentazione mediante equazioni differenziali e mediante equazioni di stato. Classificazione dei modelli. 2. Analisi nel dominio del tempo (lezioni: 6 ore, esercitazioni: 2 ore). La matrice di transizione dello stato. Formula di Lagrange. Trasformazione di similitudine. Diagonalizzazione. 3. Analisi nel dominio di s (lezioni: 6 ore, esercitazioni: 2 ore). Richiami alle trasformate di Laplace. La matrice risolvente. La matrice di trasferimento. Evoluzione libera ed evoluzione forzata. 4. Stabilità (lezioni: 6 ore, esercitazioni: 2 ore). Stabilità. Stabilità secondo Lyapunov delle rappresentazioni in termini di variabili di stato. Criterio di Routh. 5. Controllabità, osservabilità e controllo in retroazione (lezioni: 6 ore, esercitazioni: 2 ore). Controllabilità. Osservabilità. Assegnamento poli. Osservatore asintotico dello stato. 6. Analisi dei sistemi non lineari (lezioni: 6 ore, esercitazioni: 2 ore). Cause tipiche ed effetti tipici delle non linearità. Studio della stabilità mediante funzione di Lyapunov. Metodo diretto di Lyapunov. Linearizzazione e stabilità. 7. Laboratorio di automatica (lezioni: 4 ore). Il linguaggio MATLAB e il control system toolbox. Simulazione e analisi sul calcolatore.