35374 - BIOINGEGNERIA DELLA RIABILITAZIONE M

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
• Le tecnologie per la riabilitazione ed il loro impatto sulla salute e sulla società: il disabile, il bambino e l'anziano

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, da malattie neurodegenerative, del neuro-sviluppo e neuromotorie.

3. La biomeccanica
• La biomeccanica: definizione, obiettivi, metodologie
• Statica, cinematica e dinamica del corpo rigido e dei sistemi articolati
• Biomeccanica del movimento umano: finalità generali, cenni storici
• Cinematica e dinamica del movimento umano
• Analisi del movimento: Sistemi markerless e marker-based (es. stereo-fotogrammetria), dinamometria e sensoristica indossabile
• Applicazioni cliniche su paziente adulto e pediatrico
• Esercizi di biomeccanica

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, tecniche stabilometriche
• Modelli del controllo postulare
• Il segnale posturografico: parametri derivati dalla traiettoria del centro di pressione
• La caduta nel soggetto anziano o disabile: analisi della stabilità, determinanti della caduta, dinamica, classificazione, predizione, assistenza e riabilitazione
• Applicazioni cliniche su paziente adulto e pediatrico
• Esercizi

5. Elementi di valutazione funzionale e cognitiva
• Definizione di funzione
• Le scale di valutazione funzionale
• Tecniche strumentali per la valutazione funzionale
• Estrazione di informazione dai dati: uso di modelli statistici e di tecniche di classificazione basati su machine learning.
• Valutazione della funzione cognitiva
• Esempi applicativi

6. Tecniche riabilitative basate su biofeedback e realtà virtuale
• Biofeedback: principi base e applicazioni
• Biofeedback posturale, biofeedback del cammino e neurofeedback
• Sistemi per la riabilitazione basati su Realtà Virtuale
• Casi applicativi

7. Ausili e sistemi per il supporto alla mobilità, alla comunicazione e all'autonomia
• Introduzione alla Disabilità
• Classificazione ICIDH e ICF
• Definizione di Ausilio. Ausili per l'autonomia. Design for All e tecnologie personalizzate.
• Protesi ed ortesi per arto superiore ed inferiore. Protesi estetiche e protesi funzionali. Protesi esoscheletriche ed endoscheletriche. Ortesi statiche e dinamiche. Applicazioni cliniche per adulti e bambini.
• Ausili per la mobilità
• Esoscheletri e sistemi robotici per la riabilitazione

8. Interfaccia uomo-calcolatore-ambiente
• Sensori per disabilità motorie
• Interfacce per tecnologie assistive.
• Ausili tecnologici ed informatici per la comunicazione. 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
• Brain-computer interface (BCI) basate su segnali elettroencefalografi (EEG) ed elettromiografici (EMG)

Testi/Bibliografia

Appunti del docente e presentazioni Power Point.

1. Cappello A., Cappozzo A., di Prampero P.E. (Eds.). (2003). Bioingegneria della Postura e del Movimento, Patron Editore.
2. Winter D.A. (2009), Biomechanics and Motor Control of Human Movement, John Wiley & Sons.
3. Ozkaya N., Nordin M., Goldsheyder D., Leger D. (Eds. Angelo Cappello, Lorenzo Chiari) (2021) Fondamenti di Biomeccanica. Equilibrio, movimento e deformazione, Piccin Editore.
4. Farina, D., Jensen, W., & Akay, M. (Eds.). (2013). Introduction to neural engineering for motor rehabilitation (Vol. 40). John Wiley & Sons.
5. Salisbury, D. B., Dahdah, M., Driver, S., Parsons, T. D., & Richter, K. M. (2016, April). Virtual reality and brain computer interface in neurorehabilitation. In Baylor university medical center proceedings (Vol. 29, No. 2, pp. 124-127). Taylor & Francis.
6. Reinkensmeyer, D. J., & Dietz, V. (Eds.). (2016). Neurorehabilitation technology. New York: Springer.
7. Dimitrousis, C., Almpani, S., Stefaneas, P., Veneman, J., Nizamis, K., & Astaras, A. (2020). Neurorobotics: Review of Underlying Technologies, Current Developments and Future Directions. Neurotechnology: Methods, advances and applications.
8. Chen, S. C., Bodine, C., & Lew, H. L. (2021). Assistive Technology and Environmental Control Devices. In Braddom's Physical Medicine and Rehabilitation (pp. 374-388). Elsevier.
9. Gupta, D., Sharma, M., Chaudhary, V., & Khanna, A. (Eds.). (2021). Robotic Technologies in Biomedical and Healthcare Engineering. CRC Press.
10. Chui, K. K., Jorge, M., Yen, S. C., & Lusardi, M. M. (2020). Orthotics and prosthetics in rehabilitation.

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 primo modulo include gli argomenti 1-4 mentre i restanti 5-8 verranno trattati nel secondo modulo.

Il corso sarà affiancato da esercitazioni da svolgere in classe sul proprio calcolatore che consentiranno di progettare e simulare esperimenti in modo realistico.

Il corso prevede l'applicazione, attraverso un'attività progettuale condotta in piccoli gruppi o individualmente, dei contenuti teorici che consentirà a gruppi di studenti di approfondire alcuni aspetti del corso.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

L'esame finale comprende una prova scritta e una orale. La prova scritta consiste in un esercizio per il modulo 1 e domande aperte per il modulo 2. L'esame orale prevede la presentazione del progetto che verrà assegnato dal docente durante il corso.

Per ogni sessione d'esame, gli studenti che hanno acquisito lo status di studente lavoratore possono chiedere un appello alternativo, ovvero in sostituzione di uno degli appelli ordinari della sessione. Gli studenti dovranno contattare il docente almeno 14 giorni prima del primo appello previsto nella sessione, in modo da individuare una data comune tra tutte le richieste pervenute.

STUDENTI CON DSA O DISABILITA' TEMPORANEE O PERMANENTI

Si raccomanda di contattare per tempo l’ufficio di Ateneo responsabile (https://site.unibo.it/studenti-con-disabilita-e-dsa/it ): sarà sua cura proporre agli studenti interessati eventuali adattamenti, che dovranno comunque essere sottoposti, con un anticipo di 15 giorni, all’approvazione del docente, che ne valuterà l'opportunità anche in relazione agli obiettivi formativi dell'insegnamento.

 

Strumenti a supporto della didattica

• Presentazioni PowerPoint
• Sistema stereo-fotogrammetrico
• Pedane dinamometriche
• Elettromiografo wireless multicanale
• Sensori ed attuatori indossabili
• Visori per realtà virtuale
• Elettroencefalografo per BCI

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Silvia Orlandi