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Bioingegneria
Bioengineering
Laura Burattini

Sede Ingegneria
A.A. 2016/2017
Crediti 9
Ore 72
Periodo I
Lingua ITA

Prerequisiti
Conoscenza base di: teoria dei sistemi e funzioni di trasferimento, serie di Fourier, circuiti elettrici.

Risultati di apprendimento attesi
CONOSCENZE E COMPRENSIONE:
Il corso si propone di fornire allo studente le conoscenze di base della modellistica matematica e fisica del sistema cardiovascolare e le principali tecniche di analisi del segnale elettrocardiografico. Tali conoscenze permetteranno allo studente di comprendere in maniera ingegneristica la fisiologia del sistema cardiovascolare.
CAPACITA' DI APPLICARE LE CONOSCENZE:
Il corso fornirà le conoscenze necessarie a risolvere problematiche pratiche in ambito elettrofisiologico (quali calcolare grandezze fisiologiche) utilizzando i modelli e segnali . Tali capacità applicative verranno acquisite mediante lezioni frontali ed esercitazioni. La capacità di applicare le conoscenze acquisite verrà verificata tramite prova scritta ed orale (facoltativa). In particolare lo studente dovrà dimostrare di aver acquisito una buona conoscenza teorica della materia, e di saper utilizzare i principi teorici per la risoluzione di problemi pratici risolvibili a mano (esercizi) o tramite l'utilizzo del calcolatore (programmi).
COMPETENZE TRASVERSALI:
Per arrivare a livelli di conoscenza soddisfacenti e per poter sviluppare capacità applicative, il corso richiederà delle conoscenze di anatomia e fisiologia (medicina), di sistemi e controlli, di circuiti e di analisi. Tali informazioni verranno fornite agli studenti all’inizio del corso.

Programma
Attività elettrica della cellula. Equazione di Nerst. Equazione di Goldman. Modello elettrico della membrana cellulare. Il potenziale d'azione. Cenni di anatomia e fisiologia del neurone. Cenni di anatomia e fisiologia del cuore. Basi elettrofisiologiche dell’elettrocardiografia (ECG). Il segnale ECG: tecniche di registrazione e derivazioni. Tracciato ECG normale e patologico. Il tracciato ECG digitale e problemi legati al campionamento. Analisi di Fourier del segnale ECG. Teorema di Shannon. Tecniche di analisi del segnale ECG nel tempo e nella frequenza. Il sistema cardiocircolatorio. Emodinamica cardiovascolare. Il concetto di impedenza di ingresso. Modelli Windkessel a due elementi, a tre elementi e viscoelastico. Controlli cardiovascolari. Esercizi di applicazione pratica della teoria. Introduzione all'utilizzo di Matlab pae l'elaborazione dei segnali biomedici (visualizzazione, analisi in frequenza, ricampionamento, filtraggio).

Modalità di svolgimento dell'esame
METODI DI VALUTAZIONE DELL'APPRENDIMENTO
La valutazione del livello di apprendimento degli studenti consiste in due prove: 1- una prova scritta, obbligatoria, della durata di due ore, durante la quale gli studenti devono risolvere 3 esercizi pratici, una domanda di teoria e scrivere un piccolo programmino in Matlab; -una prova orale, facoltativa, consistente nella discussione di 3 argomenti trattati nel corso, a cui si può accedere solo se nella prova scritta si è preso almeno 18. La prova orale facoltativa deve essere sostenuta nello stesso appello della prova scritta.

CRITERI DI VALUTAZIONE DELL'APPRENDIMENTO
Per il superamento della prova scritta, lo studente dovrà dimostrare di aver acquisito una buona conoscenza teorica della materia, e di saper utilizzare i principi teorici per la risoluzione di problemi pratici risolvibili a mano (esercizi) o tramite l'utilizzo del calcolatore (programmi).

CRITERI DI MISURAZIONE DELL'APPRENDIMENTO
Attribuzione del voto finale in trentesimi

CRITERI DI ATTRIBUZIONE DEL VOTO FINALE
Il voto finale coinciderà con quello della prova scritta nel caso in cui lo studente scelga di non sostenere la prova orale, oppure mediando la valutazione della prova scritta e di quella orale. La lode verrà attribuita agli studenti che, avendo conseguito la valutazione massima, abbiano dimostrato la completa padronanza della materia.

Testi consigliati
1)L Mainardi e P Ravazzani, Principi di Bioelettricità e Biomagnetismo, Pàtron Editore, 2011. 2)L Landini, Fondamenti di analisi dei segnali biomedici, Edizioni Plus, Pisa University Press, 2005. 3)Dispense.

Corsi di laurea

• Ingegneria Biomedica (Corso di Laurea Triennale (DM 270/04))