- Docente: Angelo Cappello
- Crediti formativi: 6
- SSD: ING-IND/34
- Lingua di insegnamento: Italiano
- Modalità didattica: Convenzionale - Lezioni in presenza
- Campus: Bologna
-
Corso:
Laurea Magistrale in
Ingegneria elettronica (cod. 0934)
Valido anche per Laurea Magistrale in Ingegneria meccanica (cod. 5724)
Conoscenze e abilità da conseguire
Fornire allo Studente un quadro sulle problematiche della disabilità, gli ausili utilizzati e le tecniche per la valutazione funzionale con particolare riferimento alla neuroriabilitazione e neuroprotesi nel controllo della postura e del movimento, alla protesi e ortesi per arti superiori e inferiori, e al monitoraggio remoto, applicazioni domotiche e realtà virtuale.
Contenuti
1. Introduzione al corso
- Cenni storici
- Le tecnologie per la riabilitazione ed il loro impatto sulla salute e sulla società: il disabile e l'anziano
- Progetti di ricerca regionali, nazionali ed europei: il progetto regionale StartER
2. Basi anatomo-fisiologiche
- Anatomo-fisiologia del sistema muscolo-scheletrico
- Organizzazione del sistema nervoso centrale e periferico
- Funzioni del sistema nervoso centrale colpite più spesso da eventi traumatici/vascolari o da malattie neurodegenerative
3. La biomeccanica
- La biomeccanica: definizione, obiettivi, metodologie
- Biomeccanica del movimento umano: finalità generali, cenni storici
- Statica, cinematica e dinamica del corpo rigido
- Cinematica e dinamica del movimento umano
- Il laboratorio di analisi del movimento: stereo-fotogrammetria, dinamometria, elettromiografia
- Applicazioni cliniche
4. Il controllo della postura e del movimento
- Il controllo posturale
- I disordini dell'equilibrio e la loro valutazione clinica
- La valutazione del controllo posturale per via strumentale: posturografia statica e dinamica
- Modelli del controllo posturale
- Il segnale posturografico: parametri derivati dalla traiettoria del centro di pressione
- Applicazioni cliniche della posturografia quantitativa.
- Caso di studio: valutazione funzionale del paziente parkinsoniano
5. Elementi di valutazione funzionale
- Definizione di funzione
- Le scale di valutazione funzionale
- Tecniche strumentali per la valutazione funzionale
- L'estrazione di informazione dai dati: uso di modelli e di tecniche di classificazione
- Valutazione della funzione cognitiva
- Esempi applicativi
6. Reti di sensori ed attuatori indossabili
- Sensori inerziali: accelerometri, giroscopi
- Magnetometri
- Attuatori
- Tecnologia MEMS
- Cenni su sensori EMG indossabili
- Tecniche di sensor fusion
- Analisi cinematica e dinamica della postura e del movimento mediante accelerometri uniassiali
- Stima dei parametri antropometrici mediante accelerometria e dinamometria
- Protocolli di trasmissione wireless
- Reti di sensori ed attuatori
- Applicazioni: classificazione di atti motori, allarme negli eventi di caduta
- Il progetto europeo FARSEEING
7. Tecniche riabilitative basate su biofeedback e realtà
virtuale
- Biofeedback posturale: audio e video-biofeedback
- Funzionamento base di un sistema basato su Realtà Virtuale
- I progetti europei SENSACTION-AAL, SMILING e CAMMI
- Casi applicativi
8. Gli ausili: protesi, ortesi, sistemi per la mobilità e l'autonomia
- Introduzione alla Disabilità.
- Classificazione ICIDH e ICF
- Definizione di Ausilio. Ausili per l'autonomia. Design for All
- Protesi ed ortesi. Fasi del trattamento protesico. Tecniche di costruzione
- Protesi di arto inferiore. Classificazione e codifica. Protesi esoscheletriche ed endoscheletriche
- Protesi di arto superiore. Classificazione e codifica. Protesi estetiche e protesi funzionali. Ortesi
- Ausili per la mobilità
- Cenni sui sistemi robotici per la riabilitazione
9. Interfaccia uomo-calcolatore-ambiente
- Sensori per disabilità motorie.
- Sistemi di accesso al computer. Tastiere speciali ed emulatori di mouse. Software per l'accesso facilitato al PC
- Sistemi domotici e standards. Modalità di trasmissione dati nei sistemi domotici.
- Domotica e disabilità
- Interfacce basate sulla realtà virtuale
- La brain-computer interface (BCI)
Testi/Bibliografia
Appunti del docente
Presentazioni Power Point
- A.Cappello, A.Cappozzo, P.E. di Prampero (Eds.), Bioingegneria della Postura e del Movimento, Patron Editore, Bologna, 2003
- D.Popovic, T.Sinkjaer, Control of Movement for the Physically Disabled, Sprinter-Verlag, London, 2000
- J.M.Winters, P.E.Crago (Eds.) Biomechanics and Neural Control of Posture and Movement, Springer-Verlag, New York, 2000
Metodi didattici
Durante le lezioni verranno discusse le problematiche generali
connesse con la progettazione e lo sviluppo di sistemi per la
riabilitazione sensori-motoria.
Il corso sará affiancato da esercitazioni di laboratorio e da
visite presso Centri di Ricovero e Cura a Carattere Scientifico.
Esercitazioni al calcolatore consentiranno di progettare e simulare
esperimenti in modo realistico. Questi verranno successivamente
realizzati nel laboratorio di Ingegneria Biomedica per mettere a
punto le metodologie. Lo svolgimento di tesine consentirà a gruppi
di studenti di approfondire alcuni aspetti del corso attraverso
l'analisi di casi clinici.
Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento
Le verifiche dell'apprendimento avverranno:
- in aula, durante lo svolgimento di esercizi
- in laboratorio, durante lo svolgimento di esercitazioni
- progetto
- nella prova d'esame finale, scritta e orale
La prova d'esame prevede lo svolgimento di un esercizio e la discussione del progetto.
Strumenti a supporto della didattica
Presentazioni Power Point
Sistema stereo-fotogrammetrico
Pedane dinamometriche
Elettromiografo wireless multicanale
Sensori ed attuatori indossabili
Orario di ricevimento
Consulta il sito web di Angelo Cappello
SDGs
L'insegnamento contribuisce al perseguimento degli Obiettivi di Sviluppo Sostenibile dell'Agenda 2030 dell'ONU.