- Docente: Angelo Cappello
- Crediti formativi: 6
- SSD: ING-IND/34
- Lingua di insegnamento: Italiano
- Modalità didattica: Convenzionale - Lezioni in presenza
- Campus: Bologna
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Corso:
Laurea Magistrale in
Ingegneria meccanica (cod. 0938)
Valido anche per Laurea Magistrale in Ingegneria elettronica (cod. 0934)
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 caso del
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
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
Estrazione dell'informazione dai dati: impiego di modelli e di
tecniche di classificazione
Ambienti per la valutazione delle funzioni cognitive. Esempi
applicativi.
6. Reti di sensori ed attuatori indossabili
Sensori inerziali: accelerometri, giroscopi
Magnetometri
Attuatori
Tecnologia MEMS
Cenni su sensori EMG indossabili
Sensor fusion: filtro di Kalman, approccio model-based
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
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. Stimolazione elettrica funzionale
Il segnale mioelettrico: basi neurofisiologiche, acquisizione ed
elaborazione
Lesioni centrali e periferiche e conseguenti deficit motori
Evoluzione spontanea del deficit motorio nella lesione spinale o
nello stroke (ictus cerebrale)
Organizzazione del trattamento riabilitativo: fase acuta, fase
stabilizzata, valutazione funzionale e scelta del setting di
riabilitazione
La stimolazione neuromuscolare: definizioni e nozioni di base
La Stimolazione Elettrica Funzionale (SEF): applicazioni
riabilitative e funzionali
Stato dell'arte degli stimolatori neuromuscolari per SEF e
risultati della riabilitazione
FES-Cycling
9. 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
10. 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:
1) in aula, durante lo svolgimento di esercizi;
2) in laboratorio, durante lo svolgimento di esercitazioni;
3) mediante le tesine (opzionali);
4) nella prova d'esame finale, scritta e orale.
Strumenti a supporto della didattica
Presentazioni Power Point
Sistema stereofotogrammetrico a 6 telecamere
Pedane dinamometriche
Elettromiografo wireless multicanale
Sensori ed attuatori indossabili
Orario di ricevimento
Consulta il sito web di Angelo Cappello