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 dai docenti 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.

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.

Alle Studentesse e agli Studenti con DSA o disabilità temporanee o permanenti si raccomanda di contattare per tempo l’ufficio di Ateneo responsabile, all'indirizzo (https://site.unibo.it/studenti-con-disabilita-e-dsa/it [https://site.unibo.it/studenti-con-disabilita-e-dsa/it):] ). Sarà cura dell'ufficio proporre eventuali adattamenti, che dovranno comunque essere sottoposti, con un anticipo di 15 giorni, all’approvazione del/la docente, che ne valuterà l'opportunità anche in relazione agli obiettivi formativi dell'insegnamento.

Strumenti a supporto della didattica

PC, videoproiettore, lavagna.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Gianni Gnudi

Consulta il sito web di Stefano Severi