Guida degli insegnamenti

Syllabus

Partially translatedTradotto parzialmente
[3I922] - BIOINGEGNERIABIOENGINEERING
Laura BURATTINI
Lingua di erogazione: ITALIANOLessons taught in: ITALIAN
Laurea - [IT02] INGEGNERIA BIOMEDICA First Cycle Degree (3 years) - [IT02] BIOMEDICAL ENGINEERING
Anno di corsoDegree programme year : 3 - Primo Semestre
Anno offertaAcademic year: 2018-2019
Anno regolamentoAnno regolamento: 2016-2017
Obbligatorio
Crediti: 9
Ore di lezioneTeaching hours: 72
TipologiaType: B - Caratterizzante
Settore disciplinareAcademic discipline: ING-INF/06 - BIOINGEGNERIA ELETTRONICA E INFORMATICA

LINGUA INSEGNAMENTO LANGUAGE

Italiano

Italian


PREREQUISITI PREREQUISITES

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

Basic knowledge of: systems theory and transfer functions, Fourier series, electrical circuits


MODALITÀ DI SVOLGIMENTO DEL CORSO DEVELOPMENT OF THE COURSE

48 ore di lezione frontale e 24 di esercizi pratici

48 hours of frontal lessons and 24 of exercises


RISULTATI DI APPRENDIMENTO ATTESI LEARNING OUTCOMES
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.


Capacità di applicare conoscenze e comprensione.

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.


Knowledge and Understanding.

The course aims to provide the student with the fundamentals of mathematical and physical modeling of the cardiovascular system, and the main techniques for the electrocardiographic signal analysis. The knowledge of such fundamentals will allow the student to understand the physiology of the cardiovascular system in an engineering way.


Capacity to apply Knowledge and Understanding.

The course will provide the fundamentals to solve practical physiological problems (such as computation of physiological quantities) by using models and signals. Such abilities will be acquired during frontal lessons and lab lessons. A written test and possibly an oral test will demonstrate that the students have indeed acquired such abilities. Specifically, the student will have to demonstrate to have a good theoretical knowledge of the topic, and to be able to use it in order to solve practical problems by hand or using a computer.


Transversal Skills.

To reach satisfactory levels of knowledge and in order to be able to develop applicative abilities, the course will require the knowledge of some info of anatomy and physiology, of systems and control, of circuits and analysis. Such fundamentals will be provided at the beginning of the course



PROGRAMMA PROGRAM

-Teoria (40 ore):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 (12 ore). -Introduzione all'utilizzo di Matlab per l'elaborazione dei segnali biomedici (20 ore): visualizzazione, analisi in frequenza, ricampionamento, filtraggio.

-Theory (50 hours):Electric activity of the cell. Nerst’s equation. Goldman’s equation. Electric model for the cellular membrane. The action potential. Anatomy and physiology basis of the neuron. Anatomy and physiology basis of the heart. Electrophysiologic basis of the electrocardiography (ECG). The ECG signal: recording techniques and leads systems. Features of the healthy and pathological ECG signal. The digital ECG signal and issues related to sampling. Fourier’s analysis of the ECG. Shannon’s theorem. Techniques to analyze the ECG in the time vs. frequency domains.The cardiovascular system. Cardiovascular hemodynamics. The concept of input impedence. Windkessel models with two elements, three elements, and viscoelastic. Cardiovascular controls. -Exercises of practical application of the theoretical issues (12 hours). -Introduction to how to use Matlab for biomedical signal processing (20 hours): plot, frequency analysis, resampling, filtering.


MODALITÀ DI SVOLGIMENTO DELL'ESAME DEVELOPMENT OF THE EXAMINATION
Modalità 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.


Learning Evaluation Methods.

The assessment of student learning level consists of two parts: 1- a written exam, compulsory, lasting two hours, during which students must solve 3 practical exercises, 1 questions of theory and write a small program in Matlab; 2- -an optional oral examination, consisting in the discussion of 3 topics covered in the course, which can be accessed only if the written test is taken at least 18. The optional oral test must be supported in the same appeal of the written test.


Learning Evaluation Criteria.

In order to pass the written exam, the students must demonstrate that they have acquired a good theoretical knowledge of the subject, and learned how to use the theoretical principles to solve practical problems by hand (exercises) or through the use of the computer (programs)


Learning Measurement Criteria.

Attribution of the final mark out of thirty


Final Mark Allocation Criteria.

The final grade will coincide with that of the written test in case the student chooses not to take the oral exam, or averaging the grades of written and oral. The honors will be given to students who, having achieved the highest rating, have demonstrated complete mastery of the subject.



TESTI CONSIGLIATI RECOMMENDED READING

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. 4) Materiale didattico aggiuntivo https://learn.univpm.it/course/view.php?id=7004

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)Lecture notes. 4)Additional material https://learn.univpm.it/course/view.php?id=7004


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Scheda insegnamento erogato nell’A.A. 2018-2019
Le informazioni contenute nella presente scheda assumono carattere definitivo solo a partire dall'A.A. di effettiva erogazione dell'insegnamento.
Academic year 2018-2019

 


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