Guida degli insegnamenti
Syllabus
Partially translatedTradotto parzialmente
Alessandro MENGARELLI
Lingua di erogazione: INGLESELessons taught in: ENGLISH
Laurea Magistrale - [IM13] BIOMEDICAL ENGINEERING (Curriculum: Engineering of Medical Devices) Master Degree (2 years) - [IM13] INGEGNERIA BIOMEDICA (Curriculum: Engineering of Medical Devices)
Dipartimento: [040040] Dipartimento Ingegneria dell'InformazioneDepartment: [040040] Dipartimento Ingegneria dell'Informazione
Anno di corsoDegree programme year : 2 - Secondo Semestre
Anno offertaAcademic year: 2023-2024
Anno regolamentoAnno regolamento: 2022-2023
Obbligatorio
Crediti: 9
Ore di lezioneTeaching hours: 72
TipologiaType: B - Caratterizzante
Settore disciplinareAcademic discipline: ING-INF/06 - BIOINGEGNERIA ELETTRONICA E INFORMATICA
INGLESE
ENGLISH
Conoscenze di base di algebra lineare, analisi matematica, fisica.
Basic knowledge of linear algebra, calculus, physics.
Lezioni teoriche frontali ed esercitazioni pratiche.
Theoretical lectures and practical activities.
L’insegnamento intende fornire concetti avanzati per la modellazione matematica di sistemi biomeccanici in compiti motori statici e dinamici, sia dal punto di vista meccanico che con modelli basati sui dati. Verranno inoltre trattate anche tecniche di gestione e trattamento lineare e non lineare di segnali provenienti da sensoristica usata nell’ambito dell’analisi del movimento umano, con particolare attenzione alle applicazioni inerziali.
Capacità di applicare conoscenze e comprensione.
Al termine del corso lo studente sarà in grado di applicare metodologie e tecniche di modellazione dei più comuni compiti motori analizzati nell’ambito della biomeccanica del movimento umano, come ad esempio postura statica, dinamica e cammino, utilizzati per estrarre informazioni riguardanti specifici aspetti relativi alle dinamiche e al controllo motorio sia in soggetti sani che affetti da patologie che intaccano il sistema muscolo-scheletrico. Mediante lezioni teoriche e pratiche, lo studente inoltre acquisirà la capacità di predisporre un opportuno setup di misura in relazione al tipo di sensoristica usata nell’analisi del movimento e in seguito di elaborare ed interpretare segnali relativi al movimento umano in specifici compiti dinamici, con tecniche di elaborazione avanzate, necessarie alla gestione ed estrazione di informazione da strumentazione inerziale.
Competenze trasversali.
Lo studente acquisirà la capacità di analizzare in maniera critica e consapevole il problema della modellazione biomeccanica e di scegliere opportunamente gli strumenti e le tecniche di misura e analisi più adatte a seconda del particolare problema di cui si dovrà occupare. Inoltre, lo studente sarà in grado di valutare e adottare specifiche tecniche e procedure di trattamento di segnali in relazione anche al tipo di sensoristica adottata e alle informazioni che si intendono estrarre dai dati. Infine, l’insegnamento intende anche fornire competenze riguardanti l’autonomia nel definire un protocollo di misura sperimentale e nel confronto critico con la letteratura.
The course aims to provide advanced notions for the mathematical modeling of biomechanical systems in static and dynamic tasks, from a mechanical point of view and through data driven models as well. Further, the course will deal also with linear and nonlinear techniques for the treatment and processing of signals acquired by specific devices used in the field of human movement analysis, with particular attention devoted to inertial applications.
Capacity to apply Knowledge and Understanding.
At the end of the course, the student should be able to apply methodologies and techniques for modeling the most common motor tasks within the biomechanical field, e.g. static and dynamic posture and gait, used for extracting information about specific aspects related to the dynamics and motor control in both healthy individuals and in patients with diseases affecting the musculoskeletal system. Through practical and theoretical lessons, the student will be able to properly arrange a measurement setup with respect to the specific devices used for movement analysis and further to elaborate and correctly interpret signals related to the human movement during specific motor tasks, by means of advanced processing techniques required for treating and extracting information from inertial data.
Transversal Skills.
Additional goals of the course are to provide the ability of analyzing in a critical and mindful way the biomechanical modeling problem, allowing a proper choice of the most suitable measurement and analysis techniques to be applied for handling a particular problem of interest. Further, the student should be able to evaluate and adopt the most appropriate signal processing procedures with respect also to the specific kind of measurement devices and to the information needed to be obtained. Eventually, the course will provide knowledge about the correct definition of an experimental measurement protocol and about the critical review of the existing literature.
Dinamica dei corpi rigidi, approccio lagrangiano, modellazione cinematica e dinamica, tecniche di analisi per segnali biomeccanici, sensori inerziali per l’analisi del movimento.
Dynamics of rigid bodies, lagrangian approach, kinematics and dynamics modelling, techniques for the analysis of biomechanical signals, inertial sensing for movement analysis.
Esame scritto ed esame orale. Entrambi includono domande ed esercizi riguardanti gli argomenti teorici e pratici trattati durante il corso e le esercitazioni.
Criteri di valutazione dell'apprendimento.
Per superare l’esame con esito positivo, è necessario dimostrare di aver compreso gli aspetti teorici trattati durante il corso e di saper applicare tali conoscenze anche a casi di studio pratici.
Criteri di misurazione dell'apprendimento.
La valutazione è in trentesimi, con un voto finale di almeno 18/30 necessario per superare l’esame.
Criteri di attribuzione del voto finale.
L’esame scritto e l’esame orale contribuiscono a formare il voto finale, che viene calcolato come la media tra le due valutazioni. Le prove si considerano superate se viene ottenuta una valutazione di almeno 18/30 in entrambe. La lode viene attribuita a chi, con una valutazione di 30/30, dimostri la completa padronanza degli argomenti trattati.
Written test and oral test. Both of them include questions about the theoretical and practical topics discussed during the lectures and the practical activities.
Learning Evaluation Criteria.
To successfully pass the exam, it is required to prove that the theoretical topics treated during the course have been well understood and to show the capability to apply the acquired knowledge also within practical contexts.
Learning Measurement Criteria.
The final grade is on a scale from 0 to 30, with at least 18/30 needed for passing the final exam.
Final Mark Allocation Criteria.
The written and oral tests together form the final grade of the course, computed as the average of the two grades. A grade of at least 18/30 in both written and oral tests is needed for passing the final exam. Honors is attributed if a grade of 30/30 is achieved, showing also the full knowledge of the course topics.
M. Latash and V. Zatsiorsky "Biomechanics and Motor Control" Academic Press, 2016.
J.H. Williams Jr. “Fundamentals of Applied Dynamics”, John Wiley and Sons, Inc.
H. Kantz and T. Schreiber "Nonlinear Time Series Analysis", Cambridge, 2003.
https://learn.univpm.it
Le informazioni contenute nella presente scheda assumono carattere definitivo solo a partire dall'A.A. di effettiva erogazione dell'insegnamento. Academic year 2023-2024
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