34813 - MECCANICA DEI TESSUTI BIOLOGICI LM

Conoscenze e abilità da conseguire

Al termine del corso, lo studente ha la capacità di: (i) Analizzare il legame stuttura-funzione-proprietà meccaniche dei tessuti; (ii) Comprendere la risposta meccanica e tempo-dipendente dei tessuti; (iii) Sviluppare ed analizzare esperimenti per caratterizzare meccanicamente i tessuti.

Contenuti

Richiami sulla meccanica dei materiali:
- Elasticità, Plasticità, Visco-elasticità, Pseudoelasticità
- Criteri di collasso (fragile, duttile, visco-elastico, fatica)

Struttura e composizione dei tessuti:
- Componenti strutturali dei tessuti biologici
- Organizzazione e caratteristiche dei tessuti

Classificazione ed analisi dei principali tessuti (in base alla funzione; in base alle caratteristiche):
- Connettivo (osso, cartilagine, menischi, legamenti, tendini, tessuti adiposi)
- (Muscolare)
- Epiteliale (derma, epitelio, mesotelio, endotelio)
- Vasi sanguigni
- (Nervoso)

Caratteristiche meccaniche dei vari tessuti e risposta alle sollecitazioni:
- Funzione, struttura e caratteristiche meccaniche
- Elasticità visco-elasticità
- Resistenza meccanica e trauma dei tessuti
- Crescita, modellamento, riparazione, e rimodellamento

Metodi per la caratterizzazione meccanica dei tessuti:
- Problemi nella sperimentazione (incertezze di misura, propagazioni degli errori, progetto dell'esperimento)
- Tipi di prove (trazione, flessione, compressione, attrito, creep, isteresi, viscosità, etc).
- Strumentazione


Esercitazioni:
Il corso si avvale di esercitazioni sia numeriche che, soprattutto, sperimentali (una alla settimana). Nel corso delle esercitazioni vengono eseguite caratterizzazioni di tessuti e sistemi biomeccanici. Ciascuno studente deve redigere una relazione tecnica per ciascuna delle esercitazioni svolte. La relazione deve essere sintetica ma esaustiva e coprire i seguenti aspetti: introduzione e finalità dell'esperimento; descrizione dei provini, dei materiali utilizzati e dei metodi; presentazione dei risultati (comprensiva di un'analisi degli errori); discussione dei risultati e note conclusive.


Svolgimento di tesine:
- Gli argomenti vengono concordati all'inizio del corso
- Gli studenti si organizzano in gruppi di lavoro di 2-5 persone, e ne comunicano la composizione entro 2 settimane dall'inizio del corso
- Variazioni della composizione del gruppo dopo tale data vanno concordate con il docente
- Sono previsti incontri di discussione/revisione del lavoro durante lo svolgimento della tesina
- Due settimane prima del termine delle lezioni ciascun gruppo consegna al docente una relazione scritta (unica per il gruppo) di 5-20 pagine comprese eventuali illustrazioni
- Nel corso delle ultime lezioni ciascun gruppo presenta il proprio lavoro (secondo un calendario concordato con il docente). Ciascuno degli studenti del gruppo ne presenterà una parte
- Tutti i membri di ciascun gruppo sono interamente responsabili della qualità del manoscritto presentato; ciascuno è responsabile della propria presentazione orale
- La presentazione della tesina (nel corso delle ultime lezioni) costituirà parte integrante della prova d'esame.

Testi/Bibliografia

Il corso si basa principalmente su dispense a cura del docente (sufficienti a coprire l'intero programma d'esame).

Le dispense vengono rese disponibili tramite i servizi web di ateneo, e sono scaricabili dal portale Insegnamenti Online (accesso riservato Studenti UniBo)

Lo studente può inoltre approfondire gli studi nei seguenti testi specialistici (facoltativo):
- Montevecchi F., Redaelli A. “Biomeccanica. Analisi multiscala di tessuti biologici” Patron Pubbl. 2007
- Fung Y.C. "Biomechanics: Mechanical properties of living tissues” Springer-Verlag Publ., 1981 (caratteristiche dei tessuti)
- Fung Y.C. "Biomechanics: Motion, flow, stress and growth” Springer-Verlag Publ., 1990 (adattamento dei tessuti alle sollecitazioni)
- Beer F.P., Russel J.E. "Scienza delle costruzioni. Introduzione alla meccanica dei materiali" McGraw-Hill Publ. (scienza delle costruzioni: teoria ed esempi)
- Nordin M., Frankel V.H. "Basic biomechanics of the musculoskeletal system" Lea & Febiger Publ. (esercizi ed esempi di biomeccanica)
- Black J., Hastings G. "Handobook of biomaterial properties" Chapman & Hall Publ. (proprieta' dei materiali)
- Bronzino J.D. "The Biomedical engineering handbook" CRC Press - IEEE Press (riferimento generale)
- Palastanga et al. "Anatomy and human movement" Butterworth-Heinemann Publ. (anatomia funzionale)
- Pietrabissa R. "Biomateriali per protesi e organi artificiali" Patron ed. (biomateriali)

Metodi didattici

Le lezioni teoriche vengono alternate ad esercitazioni pratiche (che costituiscono parte integrante del programma d'esame) in cui vengono illustrati gli argomenti trattati a lezione.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

NOTA: in relazione all'emergenza COVID-19, le modalità di esame saranno necessariamente adattate rispetto a quanto indicato qui sotto, per poter condurre gli esami in remoto. Le notizie più aggiornate si trovano nella pagina "avvisi" del docente e nelle bacheche virtuali di Ateneo e della Scuola di Ingegneria.

Per superare l'esame è necessario:

1) Avere svolto le tesine concordate con il docente ed averle presentate in maniera soddisfacente;

2) Presentare le relazioni scritte sulle esercitazioni di laboratorio (il giorno stesso dell'orale);

3) Sostenere un esame orale consistente in :

• Domande di teoria (su tutto il programma svolto);

• Discussione relazioni sulle esercitazioni di laboratorio (ciascuno studente deve presentare una stampa cartacea al momento dell'orale).

Il voto finale si basa sul voto conseguito nella presentazione della tesina (30%), e sulla prova orale (60%).

In caso di insufficienza, lo studente non potra' ri-sostenere l'orale prima di 30 giorni.

Strumenti a supporto della didattica

Videoproiettore, lavagna tradizionale. L'attivita' pratica in laboratorio prevede l'uso di strumenti per la preparazione dei provini, e di macchine di prova materiali.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Luca Cristofolini

Consulta il sito web di Maria Cristina Bisi