OBIETTIVI FORMATIVI

Insegnamento teorico: fondamenti dei moderni sistemi per misure biomediche, conoscenze necessarie per comprendere il funzionamento della Strumentazione Biomedicale di tipo diagnostico,  strumenti di acquisizione; analisi e gestione delle bioimmagini.

OBIETTIVI FORMATIVI (DETTAGLIO) E RISULTATI DI APPRENDIMENTO

Il corso intende esaminare alcune tipologie di strumentazione per l’acquisizione di segnali biomedici con particolare riferimento alla strumentazione diagnostica per bioimmagini, e al trattamento ed elaborazione dei dati acquisiti. Vengono descritti i principi di funzionamento, le problematiche di progettazione, lo stato dell'arte e le prospettive future di sviluppo, tenendo sempre in considerazione le problematiche di interazione col corpo umano e di sicurezza del paziente.

PREREQUISITI

Si suppone che lo studente conosca le equazioni differenziali, abbia una buona base fisico-chimica, abbia seguito un corso in circuiti elettrici ed elettronica applicata, un corso introduttivo di fisiologia o di modellistica dei sistemi fisiologici.

MODALITA' DIDATTICHE

L’insegnamento si compone di lezioni frontali, per un totale di 48 ore. La frequenza alle lezioni  è obbligatoria, come da Regolamento didattico.

PROGRAMMA/CONTENUTO

Il programma del corso prevede la presentazione e discussione dei seguenti argomenti:

• Lo sviluppo della strumentazione biomedica: Cenni storici, l’età della strumentazione biomedica, classificazione della strumentazione biomedica.
• I concetti base della strumentazione biomedica: Il concetto di sistema di misura, l’architettura dei sistemi per misure mediche, descrizione funzionale del sistema, metodi per ridurre l’influenza degli ingressi spuri, l’errore di interconnessione
• Sistemi di supporto alle immagini biomediche: Formati immagine e compressione, DICOM, PACS
• Microscopia: Origini della microscopia, principi di ottica, microscopia ottica, metodi di illuminazione in microscopia.
• Ingegneria dei tessuti: L’approccio tradizionale dell’ingegneria dei tessuti, funzioni dei bioreattori nell’ingegneria dei tessuti, tipologie di bioreattori 3D per l’ingegneria dei tessuti, sistemi di bioreattori 2D per l’ingegneria dei tessuti, nuovi prototipi di sistemi di bioreattori, alcuni prodotti commerciali di bioreattori.
• Raggi X: Proprietà dei raggi X. Interazione con la materia, attenuazione. Effetti biologici delle radiazioni ionizzanti
• Radiografia - Tomografia assiale computerizzata: Il tubo radiogeno: anodo, catodo. Strumentazione per radiografia. Lastra radiografica, schermi di rinforzo, intensificatori di brillanza, Evoluzione degli apparecchi TAC.. Schema generale di un sistema TC. Il gantry. TAC elicolidale
• Risonanza magnetica nucleare: Il principio della risonanza magnetica. Moto di precessione e frequenza di Larmor. Segnale di FID e di echo, eccitazione a RF, sequenze di impulsi. I gradienti e l'informazione spaziale. Struttura di un tomografo per RM, decodifica spaziale e spazio K. I mezzi di contrasto in RM. Sicurezza del paziente. Immagini funzionali con risonanza magnetica
• I sistemi a ultrasuoni per la diagnosi clinica
• (EEG)

TESTI/BIBLIOGRAFIA

Tutte le slides utilizzate durante le lezioni e altro materiale didattico saranno disponibili su aul@web.

I libri sottoindicati sono fortemente suggeriti come testi di appoggio per completare la propria preparazione, ma gli studenti possono comunque utilizzare anche altri testi di livello universitario, purché siano edizioni pubblicate negli ultimi 5 anni.

1. J.G. Webster. Medical Instrumentation - Application and Design 4th Edition. Wiley.
2. Zhi - Pei Liang, Paul C. Lauterbur - Principles of Magnetic Resonance Imaging
3. Scott A. Huettel, Allen W. Song - Functional Magnetic Resonance Imaging