INGEGNERIA + BIOLOGIA/MEDICINA = INGEGNERIA BIOMEDICA: ESEMPI PRATICI

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1 MODULI FORMATIVI DALLA SCUOLA ALL UNIVERSITA - SETT INGEGNERIA + BIOLOGIA/MEDICINA = INGEGNERIA BIOMEDICA: ESEMPI PRATICI Prof. Agostino Accardo Coordinatore CdL Magistrale in Ingegneria Clinica Dipartimento di Ingegneria e Architettura Università di Trieste accardo@units.it

2 ESEMPIO PRATICO: APPRENDIMENTO DELLA SCRITTURA SEGUIAMO I PASSI DI UN PROCESSO DI RICERCA Premesse: sappiamo che una certa percentuale di ragazzi delle elementari non impara bene a scrivere in corsivo (scritture illegibili / bassa efficienza motoria => disgrafia) sappiamo che esistono diversi modi per insegnare a scrivere CI CHIEDIAMO SE: un nuovo metodo, utilizzato finora con i bambini ciechi, può andare bene anche con i bambini che vedono e magari puo risultare più efficiente del metodo tradizionale DA DOVE SI INIZIA?????

3 INNANZITUTTO SI CERCA NELLA LETTERATURA SCIENTIFICA COSA HANNO FATTO GLI ALTRI RICERCATORI NEL MONDO ESISTONO DATABASE/ARCHIVI CHE CONTENGONO TUTTI GLI ARTICOLI SCIENTIFICI, NEI VARI SETTORI DELLA SCIENZA (TRA CUI ANCHE MEDICINA E INGEGNERIA CHE SARANNO QUELLI DOVE CERCHEREMO), PUBBLICATI SULLE PIU IMPORTANTI RIVISTE NEL NOSTRO CASO UTILIZZEREMO PUBMED

4 SERVONO DELLE PAROLE CHIAVE PER EFFETTUARE LA RICERCA p.es. HANDWRITING, DYSGRAPHIA 236 paper

5 SI AFFINA LA RICERCA AGGIUNGENDO P.ES. IL TERMINE LEARNING 38 paper

6 E SI INDIVIDUANO GLI ARTICOLI CHE HANNO REALMENTE A CHE FARE COL TEMA DELLA RICERCA: 4 paper

7 SI RECUPERANO GLI ARTICOLI E SI ESAMINANO

8 NEL CASO SPECIFICO SI VEDE CHE CI SONO RARI LAVORI SULLA VALUTAZIONE DELLA SCRITTURA DURANTE L APPRENDIMENTO, QUESTI RIGUARDANO SOLO LA LINGUA CINESE O EBRAICA ED UN SOLO LAVORO PER L INGLESE. LE VALUTAZIONI SONO REALIZZATE ESAMINANDO PER LO PIU LO SCRITTO SU CARTA RECENTEMENTE PERO SONO STATI PRODOTTI STRUMENTI (TAVOLETTE DIGITALIZZATRICI) IN GRADO DI POTER ESAMINARE GLI ASPETTI DINAMICI (NEL TEMPO) DELLA SCRITTURA SI POTREBBE QUINDI VALUTARE IN MODO OGGETTIVO LA SCRITTURA UTILIZZANDO QUESTO STRUMENTO.

9 ABBIAMO A DISPOSIZIONE DUE SCUOLE: UNA DOVE SI APPLICA IL METODO TRADIZIONALE ED UNA DOVE SI UTILIZZA IL METODO NUOVO (METODO TERZI) ABBIAMO A DISPOSIZIONE UNA TAVOLETTA ED ABBIAMO SVILUPPATO UN SW DI ANALISI PREVEDIAMO QUINDI UNA CAMPAGNA DI ACQUISIZIONE DELLE SCRITTURE IN QUELLE SCUOLE DALLA 2 a ALLA 5 a. SCEGLIAMO UN PROTOCOLLO : ESERCIZI DA FAR SVOLGERE SULLA BASE DELLA LETTERATURA E DELL ESPERIENZA (lelele, frase accurata e veloce)

10 METODO (IDA) TERZI tem&layout=item&id=3&itemid=372

11 PROGRAMMA DI ACQUISIZIONE FACCIAMO UN TEST.. ED ACQUISIAMO UNA SCRITTURA COPIARE IN MODO VELOCE LA FRASE: In pochi giorni il bruco diventò una bellissima farfalla che svolazzava sui prati in cerca di margherite e qualche quadrifoglio

12 PROGRAMMA DI ANALISI

13 COMPONENTI STROKE VEL. CURVILINEA (mm/s)

14 STROKE INGRANDITI: PARAMETRI: DURATA E LUNGHEZZA COMPLESSIVA #COMPONENTI #STROKE #SOLLEVAMENTI DURATA MEDIA DEI SOLLEVAMENTI DURATA MEDIA COMPONENTI STROKE LUNGHEZZA MEDIA COMPONENTI STROKE VELOCITA MEDIA ORIZZ/VERT/CURV COMPONENTI STROKE VELOCITA MASSIMA ORIZZ/VERT/CURV COMPONENTI - STROKE

15 ESAMINIAMO L ULTIMO ANNO (5 a ELEMENTARE) o o o o o 2 CLASSI (CE=metodo Terzi, PI=metodo tradizionale) 20 STUDENTI PER CLASSE UNA FRASE: In pochi giorni il bruco diventò una bellissima farfalla che svolazzava sui prati in cerca di margherite e qualche quadrifoglio CHE CONTIENE TUTTE LE LETTERE DELL ALFABETO E DIVERSE DIFFICOLTA LINGUISTICHE (gh, br, gl e diverse doppie), DA SCRIVERE IN MODO ACCURATO E VELOCE PARAMETRI DI TIPO GENERALE (durata complessiva, lunghezza dello scritto, nr stacchi dal foglio, ) E DI TIPO CINEMATICO (velocità curvilinea, #componenti e #stroke, ) VOGLIAMO VALUTARE SE ESISTONO DELLE DIFFERENZE STATISTICHE SIGNIFICATIVE TRA I RISULTATI DEI RAGAZZI DELLE DUE CLASSI

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18 RISULTATI Studenti metodo tradizionale richiedono > tempo per organizzare il pattern grafomotorio (> numero di sollevamenti e > durata del compito) ed usano una componente per lettera (quelli del Terzi usano una componente ogni 2 lettere, specialmente nel compito accurato). Sebbene non vi siano grandi differenze di velocità, il minor numero di sollevamenti produce una scrittura più fluida per gli studenti del Terzi (con minor tempo complessivo per il task). La lunghezza media dello stroke era simile anche se i tradizionali completavano prima lo stroke (più veloci) ma non l intero compito CONCLUSIONI Studenti che seguirono il Terzi produssero scritti più leggibili e accurati degli altri completando prima i test. Il metodo Terzi rende gli student più lenti quando scrivono sul foglio ma più rapidi nella fase di passaggio da una parola ad un altra segno di una maggiore automazione del processo grafomotorio, con pochi sollevamenti. Il metodo può quindi essere proposto nelle scuole con buone possibilità di prevenzione della disgrafia.

19 TEST FAST (108 LETTERE) TERZI TRADIZ. INTERO TRACCIATO Whole duration (s) 74,4±11,5 76±9,4 n.s. Whole length (cm) 136,5±26,9 150,6±24 n.s. Mean Curvilinear velocity (mm/s) 25±5,2 32,9±6,2 < 0,0002 Whole pen lift duration (s) 19,2±6 30±8,5 < 0,0002 #Components 56±18 97±20 < 0,0001 #Strokes 381±43 366±40 n.s. Mean pen lift duration (ms) 334±98 290±87 n.s. STRO KES Mean Duration (ms) 144±12 126±9 < 0,0001 Mean Length (mm) 2,4±0,5 2,5±0,5 n.s. Mean Curvilinear velocity (mm/s) 22,9±4,9 30,4±6,3 < 0,0004 Mean Horizontal velocity (mm/s) 11,7±2,4 17,4±4,2 < 0,0001 Mean Vertical velocity (mm/s) 16,4±4 20,2±4,3 < 0,005 Mean Peak Curvilinear velocity (mm 35,6±6,8 43,9±7,9 < 0,004 Mean Horizontal length (mm) 3,9±4,1 2,9±2,3 n.s. Mean Vertical length (mm) 1,6±0,3 1,9±0,4 < 0,003 E NOI COME SIAMO ANDATI? eseguire mod_2.m

20 E POSSIBILE ASSOCIARE L ATTIVITA MOTORIA A QUELLA CEREBRALE ATTRAVERSO LA REGISTRAZIONE DELL EEG (ELETTROENCEFALOGRAFIA) L elettroencefalogramma è il risultato delle microscopiche correnti sinaptiche prodotte dai neuroni disposti principalmente nella direzione perpendicolare allo scalpo A causa dell attenuazione dovuta alle ossa craniche, solo ampie popolazioni di neuroni riescono a produrre un potenziale adeguatamente elevato da essere registrato attraverso gli elettrodi sullo scalpo È una tecnica semplice, non invasiva e poco costosa che permette la misura delle funzioni neuronali con alte risoluzioni temporali

21 19/21 elettrodi (256 nel caso di high density EEG) tipo Ag/AgCl (diametro < 3mm) Posizionamento secondo il modello raccomandato dalla IFCN (International Federation of Clinical Neurophysiology) Ogni elettrodo (detto canale) è identificato da: una lettera, che definisce la regione del cranio (F-frontale, T-temporale, C-centrale, P-parietale ed O-occipitale) un numero, relativo all emisfero del cervello (pari=emisfero sinistro, dispari=emisfero destro) 2 derivazioni, vari montaggi per vedere meglio Monopolare: elettrodo di riferimento in sito neutro Bipolare: differenza tra due siti attivi

22 Gamma (da 30 a 60/100 Hz): si riscontrano in stati particolari di tensione Beta (da 14 a 35 Hz): attività di pensiero superiore, quando focalizziamo l attenzione o ci impegniamo nella soluzione di un problema Alfa (da 8 a 13 Hz): stato di veglia rilassato e privo di pensieri Theta (da 5 a 7 Hz): sonno REM (sogni), sono in correlazione con i cambiamenti di umore, le emozioni e i sentimenti Delta (da 0,5 a 4 Hz): sonno non REM (senza sogni) e sono collegate anche a stati di tensione muscolare Esistono molte tecniche di analisi dell EEG nel tempo ed anche in combinazione con fmri

23 ED ORA IL TEST!