PRESENTAZIONE

Lo sviluppo recente nella Strumentazione Biomedica per diagnosi, terapia e riabilitazione e la sua diffusione in molti settori della pratica clinica, pongono una sfida significativa ai docenti di bioingegneria chiamati a preparare figure professionali in grado di operare efficacemente in attività di sviluppo, di progettazione, di produzione e di gestione tecnica delle apparecchiature biomedicali. La molteplicità e la varietà degli argomenti è tale che essi non possono essere trattati con il necessario approfondimento in un unico corso. Per questa ragione, durante il corso, si affronteranno i principali sistemi di strumentazione biomedicale per l’acquisizione di alcuni segnali fisiologici e per la diagnosi per immagini.

OBIETTIVI E CONTENUTI

OBIETTIVI FORMATIVI

L'insegnamento ha l'obiettivo di 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 ulteriori sviluppi, tenendo sempre in considerazione le problematiche di interazione col corpo umano e di sicurezza del paziente.

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

DOCENTI E COMMISSIONI

Commissione d'esame

MARCO MASSIMO FATO (Presidente)

ANDREA CANESSA

SERENA RICCI

GABRIELE ARNULFO (Presidente Supplente)

LEZIONI

INIZIO LEZIONI

L'orario di tutti gli insegnamenti è consultabile su EasyAcademy.

Orari delle lezioni

L'orario di questo insegnamento è consultabile all'indirizzo: Portale EasyAcademy

ESAMI

MODALITA' D'ESAME

La verifica della conoscenza avviene attraverso un esame orale/scritto

MODALITA' DI ACCERTAMENTO

L'accertamento delle conoscenze e della capacità di comprensione avviene tramite esami scritti e/o orali, che possono comprendere test a risposte chiuse, esercizi di tipo algebrico o numerico, quesiti relativi agli aspetti teorici.

ALTRE INFORMAZIONI

Laboratorio/uffico Neuroengineering & System Neuroscience In Via dell'Opera Pia 13 - PAD E - Primo piano