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Nozioni di misure e strumentazione biomedica.

Il corso in aula sarà svolto con lezioni frontali anche utilizzando slides. Gli studenti avranno accesso alle slides proiettate ed a altro material integrativo, tramite la piattaforma moodle del corso.

Il corso permetterà allo studente di operare nel settore dell'ingegneria biomedica in maniera efficiente, sia come progettista di sistemi che come sviluppatore di nuova strumentazione o tecnologie.

Il corso permetterà allo studente di operare nel settore dell'ingegneria biomedica in maniera efficente, sia come progettista di sistemi che come sviluppatore di nuova strumentazione o tecnologie. Lo studente acquisirà la capacità di analizzare il principo di funzionamento della strumentazione biomedica e di comprendere le tecnologie comunemente utilizzate nel settore biomedicale. Inoltre lo studente svilupperà specifiche capacità nella classificazione della strumentazione, nella analisi delle prestazioni di misura e nell'identificazione dei principali fattori di criticità nell'installazione e nell'uso della strumentazione biomedica. Lo studente in fine, dovrà sviluppare anche capacità nel lavoro di gruppo.

Lo studente svilupperà competenze anche nei settori dell’analisi dei segnali, della sicurezza ed in fine dovrà sviluppare anche capacità nel lavoro di gruppo.

1. Sistemi diagnostici ad immagini: Ultrasuoni: Generazione e propagazione degli ultrasuoni; Interazione con i tessuti; Formazione del fascio ultrasonoro; Sonde e modalità di funzionamento dei sistemi ad ultrasuoni; Formazione dell’immagine e tomografia ad ultrasuoni; Eco-Doppler, Color Doppler e Power Doppler. Radiografia a raggi X: Generazione e propagazione dei raggi X; Spettri di emissione e coefficiente di attenuazione; Tubo radiogeno e sistemi ad anodo fisso e rotante; Macchia focale; Formazione dell’immagine radiografica; Struttura di un sistema radiologico; Fluoroscopia; Amplificatore di brillanza e sistemi per la radiografia dinamica; Pellicola radiografica, griglie anti-diffusione e tavolo di Potter-Bucky; Radiografia analogica e digitale. Tomografia Computerizzata (CT): Sistemi tomografici; tomografi meccanici; tomografia assiale computerizzata; Tecniche di ricostruzione dell’immagine; Filtraggio e rimozione degli artefatti; Gantry; Differenti generazioni di macchine CT; Schema di un moderno sistema CT multislice; Sensori e CT numbers. Tomografia ad emissione di positroni (PET e SPECT): Radioistopi e radiazioni; radiazioni e interazione con la materia; Sensori per la misura di radiazioni: camere di ionizzazione e cristalli scintillatori; Pulse Height Analyser (PHA); Sistema per la misura di emissione radiata; Gamma camera; Sistemi PET e PET/CT; Sistemi SPECT e tomografia SPECT. 2. Strumenti terapeutici: Sistemi per l’ablazione chirurgica: Ablazione di tessuti; Ablazione elettrica; Ablazione a radiofrequenza; Ablazione ad ultrasuoni; Litotripsia; Intensità acustica e focalizzazione di onde ultrasonore; Crioablazione; Ablazione a microonde; Ablazione chimica. Sistemi chirurgici e terapeutici laser. Fisica e proprietà di una sorgente laser; Configurazione e classificazione di sistemi laser; Interazione con i tessuti; Aspetti relativi alla sicurezza; Applicazioni cliniche. Radioterapia: Effetti biologici delle radiazioni; Dose e frazionamento; Radioterapia interna (brachioterapia); Radioterapia esterna; Pianificazione e modalità di trattamento; Macchine a raggi X ad alta tensione; Betatron; macchine a Cobalto-60; gamma Knife; Accelleratori lineari; Cyberknife. Endoscopia: Principio di funzionamento di un sistema endoscopico; Endoscopi rigidi; Endoscopi flessibili; Schema a blocchi e principali componenti; Sonde endoscopiche ad ultrasuoni. Pompe ad infusione: Modalità di infusione; Sistemi a gravità; Sistemi di infusione meccanici; Pompe volumetriche; Pompe perilstaltiche; Schema a blocchi di una pompa ad infusione e sistemi di allarme; Sistemi di infusione portatili a retroazione: sistemi per il rilascio di insulina. Ventilatori polmonari: Sistema respiratorio; Ventilazione artificiale e modalità di assistenza; Ventilatori a pressione positiva e negativa; Sitemi di controllo del ventilatore. Biosensori: Sensori chimici; Sensori per il sangue; Sensori elettrochimici; Sensori per la misura del pH della PO2 e della PCO2; Misura del glucosio; Sensori ottici; Pulsossimetri; Strumentazione per laboratorio analisi; Spettrofotometria. 3. Normativa tecnica e standards per la strumentazione medica: Dispositivi medici: definizione e normativa; Aspetti generali sulla sicurezza (elettrica, ottica e radiologica) nei dispositivi medici.

La valutazione si basa sulla discussione relativa agli argomenti del programma.

Attribuzione del voto finale in trentesimi co, con eventuale lode, valutando le risposte per correttezza, completezza, approfondimento ed appropriatezza espositiva.

Lo studente, nel corso della prova orale, dovrà dimostrare di conoscere gli argomenti del programma. Per superare con esito positivo l'esame, lo studente dovrà dimostrare di possedere una sufficiente conoscenza complessiva dei contenuti dell’insegnamento, esposti in maniera corretta con utilizzo di adeguata terminologia tecnica, utilizzando gli strumenti formali e grafici tipici dell'ingegneria, ovvero schemi costruttivi, schemi a blocchi, grafici, formulazione analitica, ecc.. La valutazione massima verrà conseguita dimostrando una conoscenza approfondita dei contenuti dell'insegnamento, esposta con completa padronanza del linguaggio tecnico.

Ad ogni domanda posta verrà dato un voto in trentesimi. Il voto finale è basato sulla media dei voti nelle singole domande e costituisce una valutazione complessiva. La lode verrà attribuita agli studenti che, avendo conseguito la valutazione massima, abbiano dimostrato una particolare padronanza dei concetti del corso

R.S. Khandpur, “Handbook of Biomedical Instrumentation”, McGraw-Hill; J.W. Webster, “Medical Intrumentation: Application and Design”; Houghton. J.D. Bronzino, “The Biomedical Engineering - Handbook” Vol I & II, CRC Press; E.A. Cromwell, F.J. Weibell, E.A.Pfeiffer, Biomedical Instrumentation and Measurements, Prentice-Hall; Francesco Paolo Branca, “Ingegneria Clinica“, Springer-Verlag; Francesco Paolo Branca, “Fondamenti di Ingegneria Clinica vol.2“, Springer-Verlag; Copia delle slides utilizzate durante il corso e disponibili sulla pagina moodle del corso (https://lms.univpm.it/enrol/index.php?id=460).

Si (A.A. 201772018 - https://lms.univpm.it/course/view.php?id=978)