09454 - BIOINGEGNERIA

Conoscenze e abilità da conseguire

Al termine del corso, lo studente sa costruire ed analizzare semplici modelli a compartimenti e semplici modelli del sistema cardiovascolare e respiratorio. In particolare è in grado di: - analizzare la cinetica di sostanze nell'organismo, mediante modelli matematici elementari a compartimenti; - pianificare un esperimento ingresso-uscita per identificare i parametri di un modello a compartimenti; - analizzare le proprietà dei segnali fisiologici nel dominio dei tempi e delle frequenze; - analizzare il comportamento dinamico dei sistemi cardiovascolare e respiratorio; - analizzare il funzionamento dei sistemi per la ventilazione meccanica. Inoltre sa apprendere le novità tecniche d'interesse per la Bioingegneria e aggiornarsi sugli strumenti per la modellazione, ottimizzazione ed analisi. Sa inoltre approfondire mediante ricerca autonoma le conoscenze impartite durante il corso.

Contenuti

1. Introduzione all'ingegneria biomedica

Definizione e finalità, figure professionali e relativa terminologia internazionale. Confronto fra sistemi biologici e sistemi artificiali dal punto di vista ingegneristico.

2. Modelli matematici a compartimenti

Definizione di compartimento. Descrizione della cinetica di sostanze mediante scambi fra compartimenti. Elementi di progetto degli esperimenti ingresso-uscita: identificazione parametrica e concetto di identificabilità "a priori".

3. Bioingegneria del sistema cardiocircolatorio

Elementi di emodinamica: richiami di fluidodinamica, analisi fenomenologica del flusso nei vasi collassabili, flusso ematico pulsatile nei vasi sanguigni e relativa analogia elettrica, impedenza vascolare, modelli di tipo "windkessel". Il sistema cardiovascolare come circuito chiuso: il modello di Guyton. Metodi di stima "in vivo" di alcuni importanti parametri e grandezze che caratterizzano la circolazione sanguigna.

4. Bioingegneria del sistema respiratorio

Modelli elementari della meccanica respiratoria. Sistemi per la ventilazione artificiale.

Testi/Bibliografia

• Appunti pubblicati dal docente su virtuale.unibo.it.

Solo per approfondimenti:

• J. A. BLOM - Monitoring of Respiration and Circulation. CRC Press, 2003

Metodi didattici

Congruentemente con gli obiettivi formativi, il corso è articolato in due parti principali: la prima dedicata ai modelli matematici a compartimenti e alle problematiche di identificazione dei relativi parametri; la seconda dedicata alla modellistica elementare dei sistemi cardiovascolare e respiratorio.

Per tutti gli argomenti sono svolti in aula esempi ed esercizi, anche con l'impiego del calcolatore. Essi costituiscono la diretta applicazione alla soluzione di problemi dei concetti/metodi trattati nelle lezioni e sono parte integrante del corso.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

L'esame finale consiste in una prova orale, articolata su tre domande. Nel caso di esame in presenza, la risposta alla prima domanda è, di solito, richiesta in forma scritta.

Il giudizio finale, espresso in trentesimi, è commisurato alla preparazione dimostrata dallo studente negli argomenti trattati nel corso, con particolare riferimento alla padronanza dei concetti e dei metodi, alla capacità di applicare concetti e metodi alla soluzione di problemi, alla chiarezza di esposizione.

Strumenti a supporto della didattica

PC, videoproiettore, lavagna.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Gianni Gnudi