24006 - BIOINGEGNERIA L

Conoscenze e abilità da conseguire

Il corso si propone di introdurre gli studenti alle problematiche dell'ingegneria biomedica e di fornire le conoscenze di base per lo studio ingegneristico di alcuni importanti sistemi dell'organismo umano e della loro interazione con apparati artificiali di misura e terapia.

Al termine del corso, lo studente dovrebbe aver conseguito la capacità di

• utilizzare modelli matematici (elementari) a compartimenti per analizzare la cinetica di sostanze immesse nell'organismo
• 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
• utilizzare semplici modelli del sistema cardiocircolatorio per analizzarne il funzionamento anche in collegamento con sistemi per la circolazione extracorporea
• utilizzare semplici modelli del sistema respiratorio per analizzarne il funzionamento anche in collegamento con sistemi per la respirazione meccanica

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.

3. Bioingegneria del sistema cardiocircolatorio

Elementi di emodinamica: richiami di fluidodinamica, flusso ematico pulsatile nei vasi sanguigni e relativa analogia elettrica, impedenza vascolare, analisi fenomenologica del flusso nei vasi collassabili, il modello windkessel. Il sistema cardiovascolare come circuito chiuso: il modello di Guyton. Metodi di misura di parametri che caratterizzano la circolazione sanguigna. Sistemi di circolazione extracorporea.

4. Bioingegneria del sistema respiratorio

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

Testi/Bibliografia

Appunti distribuiti dal docente.
• 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.Le esercitazioni in aula o laboratorio e la soluzione di problemi costituiscono la diretta esemplificazione/applicazione dei concetti presentati nelle lezioni e sono parte integrante del corso.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

Per la verifica dell'apprendimento, sono svolte due prove scritte in itinere, facoltative.

L'esame finale consiste in una prova orale, per il superamento della quale, a scelta dello studente, possono essere tenute in conto le prove in itinere. 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

lavagna, lavagna luminosa, PC, videoproiettore, laboratorio di ingegneria biomedica

Link ad altre eventuali informazioni

http://www.ing2.unibo.it/Ingegneria+Cesena/Didattica/default.htm

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Gianni Gnudi