Laurea Magistrale in Ingegneria Biomedica

Transcript

1 Laurea Magistrale in Ingegneria Biomedica

2 Qualche dato numerico Numerosità studenti 2017/2018: circa 270 immatricolati (tutti i corsi obbligatori ed obbligatori di orientamento sono sdoppiati sia a livello di lezioni frontali che di esercitazioni ed attività di laboratorio) Percentuale studenti da altre sedi: circa 40% Corpo docente: la didattica è gestita dal Collegio di Biomedica che consiste in 55 membri effettivi e 27 membri invitati (2017/2018) Attività di laboratorio: molti degli insegnamenti prevedono attività di laboratorio come parte consistente (da un terzo a metà delle ore di didattica previste)

3 Mobilità studentesca verso l estero Accordi Erasmus + per Corsi/Final Project: 16 istituzioni straniere Accordi extra-ue per corsi: Hokkaido University (Japan) Accordi extra-ue per FP: 4 istituzioni straniere Sedi estere non Erasmus + per Final Project (tesi su proposta): 25 istituzioni straniere Studenti in mobilità Erasmus + per corsi/final Project : circa 30 all anno Studenti in mobilità UE/extra-UE per tesi su proposta: circa 50

4 Requisiti di ammissione Adeguatezza preparazione personale: media ponderata sui crediti uguale o maggiore a 24/30 Requisiti curricolari: minimo 40 crediti per le attività di base e minimo 60 crediti per le attività caratterizzanti ed affini Requisiti linguistici: certificazione conoscenza lingua inglese IELTS con punteggio 5.0 o sostitutiva (

5 TESI (28 cfu) Organizzazione della Laurea Magistrale OBBLIGATORI 32 CFU ANNO 1 SEMESTRE 1 ORIENTAMENTO 36 CFU BIOMECCANICA - Biomeccanica dei solidi/ Biomeccanica dei fluidi (10cfu) ANNO 1 SEMESTRE 2 - Bionanotecnologie (6cfu) - Elaborazione segnali biomedici (8cfu) - Classificazione e interpretazione dati biomedici (8cfu) BIONANOTECNOLOGIE STRUMENTAZIONE BIOMEDICA ehealth TABELLA BIO (min 12 cfu) SCELTA LIBERA (max 12 cfu)

6 Insegnamenti a scelta Tabella BIO Tutti gli insegnamenti obbligatori degli altri orientamenti (ING-INF/06, ING-IND/34) Bioingegneria dell'esercizio fisico e dello sport Bioingegneria della riabilitazione Ingegneria del sistema neuromuscolare Modelli biomeccanici multiscala Dispositivi impiantabili attivi

7 Insegnamenti a scelta libera Tutti gli insegnamenti obbligatori degli altri orientamenti (non ING-INF/06, ING-IND/34) Modelli matematici in biomeccanica e biomedicina Tecniche di modellazione numerica Materiali e superfici ingegnerizzate per applicazione in medicina Scienza delle bio e nano costruzioni Terapie termiche

8 Tesi Durata: la tesi dura in media 6/8 mesi Tipologie: la tesi può essere svolta presso uno dei laboratori di ricerca del Politecnico, in collaborazione con una struttura sanitaria, in azienda, tramite la mobilità Erasmus, in una Università straniera (Europa o USA) usufruendo di una borsa per tesi all estero

9 Esempi di argomenti di tesi INTEGRATIVE ANALYSIS OF MIRNA AND MRNA DATA TO DETECT THERAPEUTIC MIRNA INVOLVED IN OVARIAN CANCER REALIZZAZIONE DI UN MODELLO FISICO DI RADICE AORTICA IN SILICONE, BASATO SU ANALISI STATISTICA DI CT SCAN, PER TEST IN VITRO DI PROTESI VALVOLARI DI TIPO BIOLOGICO SISTEMA DI MISURA MULTIASSIALE DI FORZE AD USO SPORTIVO ON THE RTV4420 AS SUBSTRATE MATERIAL FOR THE HYBRID MEMBRANE: A MECHANICAL & MECHANOBIOLOGICAL STUDY DEVELOPMENT OF AN AUTOMATIC ALGORITHM FOR SEGMENTATION OF CARDIAC CHAMBERS TO SUPPORT INTERVENTIONAL PROCEDURES ENGINEERING OF A COMPUTER-AIDED SYSTEM FOR THE AUTOMATED GLEASON SCORE GRADING METODOLOGIE PER L INFORMATIZZAZIONE DEI PDTA: RICADUTE SULLA CARTELLA CLINICA ELETTRONICA ANALISI DEI TONI CARDIACI A SUPPORTO DELLA DIAGNOSI PRECOCE DELLO SCOMPENSO

10 Eventuali richieste di informazioni Richieste relative alla valutazione di piani di studio: Richieste relative al percorso di studi in generale: Richieste relative all orientamento di Biomeccanica: Richieste relative all orientamento Bionanotecnologie: Richieste relative all orientamento di Informatica medica: Richeste relative all orientamento Strumentazione biomedica:

11 IL PROGRAMMA ERASMUS

12 IL PROGRAMMA ERASMUS Cos è il programma ERASMUS? Il Programma LifeLong Learning Program (LLP) è stato istituito dall Unione Europea nell ottica di creare uno spazio europeo dell istruzione e di incentivare la mobilità degli studenti, dei docenti e del personale coinvolto nelle attività legate all istruzione. Il sottoprogramma Erasmus è dedicato nello specifico alle Istituzioni di istruzione superiore e quindi alla mobilità degli studenti e dei docenti a livello universitario. Destinazioni Europee definite mediante accordi bilaterali Mobilità per corsi (i corsi sostenuti nella sede Europea vengono riconosciuti presso il Politecnico) Mobilità per tesi (predisposizione parziale o totale della tesi di LM)

13 IL PROGRAMMA ERASMUS Tipologie di mobilità previste dal CdL Mobilità per corsi Mobilità per tesi Mobilità per corsi + tesi Un semestre (primo o secondo) al II anno LM Un semestre (primo o secondo) al II anno LM Un anno al II anno LM

14 IL PROGRAMMA ERASMUS Destinazioni ERASMUS+ BUSKERUD AND VESTFOLD UNIVERSITY COLLEGE EPFL - SWISS FEDERAL INSTITUTE OF TECHNOLOGY LAUSANNE HAUTE ECOLE SPECIALISEE DE SUISSE OCCIDENTALE - ECOLE D INGENIEURS ET D ARCHITECTES DE FRIBOURG- EIA-FR INSTITUT NATIONAL DES SCIENCES APPLIQUES DE LYON (INSA) KUNGLIGA TEKNISKA HOGSKOLAN (ROYAL INSTITUTE OF TECHNOLOGY) - STH MONDRAGON UNIBERTSITATEA PAZMANY P.CATHOLIC UNIVERSITY Faculty of Information Technology and Bionics TAMPERE UNIVERSITY OF TECHNOLOGY TELECOM ParisTech UNIVERSIDAD POLITECNICA DE CATALUNYA -EEBE UNIVERSIDAD POLITECNICA DE MADRID - ETSI TELECOMUNICACION (ETSIT) UNIVERSIDADE DE LISBOA - ISTITUTO SUPERIOR TECNICO UNIVERSITAT DE BARCELONA UNIVERSITE DE FRANCHE-COMTE UNIVERSITE DE TECHNOLOGIE DE COMPIEGNE UNIVERSITY COLLEGE CORK UNIVERSITY OF APPLIED SCIENCES TECHNIKUM WIEN UNIVERSITY OF IOANNINA Complessivamente 29 posizioni per un totale di 176 mensilità

15 IL PROGRAMMA ERASMUS Come partecipare alla mobilità?

16 IL PROGRAMMA ERASMUS Mobilità per corsi: il Learning Agreement Esce il bando Presentazione domanda Vincita borsa Tabella in cui lo studente dichiara, prima della partenza, quali corsi intende seguire in mobilità e quali corsi del Politecnico intende mutuare. La predisposizione del LA è obbligatoria e deve essere approvata dal referente del CdL. Learning Agreement (LA) Ritorno e conversione voti Eventuale modifica LA Partenza

17 IL PROGRAMMA ERASMUS Mobilità per corsi: conversione voti Esce il bando Presentazione domanda Vincita borsa Al termine del periodo di mobilità, la sede ospitante invia a Polito il Transcript of Records (ToR) I moduli presenti nel ToR non potranno più essere tolti dal LA Learning Agreement (LA) Ritorno e conversione voti Eventuale modifica LA Partenza

18 IL PROGRAMMA ERASMUS Mobilità per corsi: consigli Il semestre ideale per la mobilità è il secondo del secondo anno di LM E più agevole compilare il LA se si hanno a disposizione i corsi a scelta da mutuare E fondamentale informare il proprio referente di ogni necessità di modifica del LA Evitare LA che producano un piano carriera a macchia di leopardo Cura dello studente è consultare attentamente le offerte formative delle università partner in modo da verificare la disponibilità, presse le varie sedi, dei corsi di interesse La graduatoria (a cura dell ufficio mobilità) è essenzialmente basata sul numero di CFU conseguiti e la media

19 IL PROGRAMMA ERASMUS Mobilità per tesi Possibile la partecipazione al bando Mobilità scegliendo una destinazione ERASMUS+ / EXTRA-UE Possibile la partecipazione al bando Mobilità scegliendo la tesi su proposta All atto dell iscrizione al bando occorre avere un titolo di tesi approvato da un relatore Polito Tipicamente: mobilità non prima del secondo semestre del II anno di LM CONSIGLIO: Ottenere dal gruppo di ricerca estero una descrizione scritta dell argomento di tesi e sottoporla ai referenti, i quali vi aiuteranno nella scelta del relatore Polito

20 BIOMECCANICA

21 BIOMECCANICA Insegnamenti obbligatori Biomeccanica e biodinamica sperimentale / Biomeccanica del sistema cardiovascolare Meccanica applicata ai sistemi biomedici Materiali per la bioingegneria Progettazione di protesi e organi artificiali Biomechanical design

22 BIOMECCANICA Meccanica applicata ai sistemi biomedici Descrizione Approccio meccanico ai sistemi fisiologici per la loro analisi funzionale Comprensione dei meccanismi che li regolano e dello studio di interazioni tra essi e i sistemi tecnologici. Attività di Laboratorio Attività di modellazione e simulazione al Laboratorio Informatico. Risultati di Apprendimento Attesi Conoscenza dei meccanismi di funzionamento di alcuni importanti sistemi fisiologici umani, capacità di affrontare lo studio di sistemi biomedici che prevedano interazioni uomo-macchina.

23 BIOMECCANICA Progettazione di protesi e organi artificiali Descrizione Indicazioni e metodi di progettazione riguardanti protesi e sistemi di supporto alla vita. Es. sostituzione protesica articolare, con cenni al supporto alla chirurgia dato dall'uso dei Navigatori. Protesi cardiovascolari. Attività di Laboratorio Attività di laboratorio computazionale: piano pre-operatorio virtuale che partendo dalla ricostruzione di un elemento osseo di un individuo porta all'analisi strutturale del sistema biomeccanico osso+protesi. Risultati di Apprendimento Attesi Conoscenze relative alla biomeccanica del sistema cardiocircolatorio. Conoscenze relative ai principi progettuali delle protesi articolari. Imparare a simulare e progettare un sistema biomeccanico per mezzo di analisi strutturale computazionale. Capacità progettuali di base proponendo l'esecuzione di un piano pre-operatorio virtuale.

24 BIOMECCANICA Biomeccanica e biodinamica sperimentale / Biomeccanica del sistema cardiovascolare Descrizione BBS: metodologie sperimentali in campo biomeccanico - scelta dei sensori, impostazione della strumentazione di acquisizione, analisi dei dati sperimentali. BSCV: studio di fenomeni bio-fluidodinamici e biomeccanici di interesse per la fisiopatologia cardiovascolare, la chirurgia e i dispositivi impiantabili. Attività di Laboratorio BBS: esercitazioni pratiche sul campo e in laboratorio. BSCV: laboratorio computazionale per simulazione CFD di flussi arteriosi. Risultati di Apprendimento Attesi BBS: capacità di impostare un'attività sperimentale in ambito biomeccanico. BSCV: conoscenza degli strumenti teorici, numerici e sperimentali per la descrizione e la comprensione dei fenomeni fluidodinamici e biomeccanici nel sistema cardiovascolare e nei principali dispositivi biomedici.

25 BIOMECCANICA Materiali per la bioingegneria Descrizione Studia la progettazione, la lavorazione e l'utilizzo dei materiali per applicazioni biomediche, attraverso: la descrizione dell'interfaccia fra i materiali protesici e i tessuti biologici; relazioni fra struttura, proprietà e settori di utilizzo; criteri di scelta dei materiali e metodi di sintesi. Attività di laboratorio «Case studies» relativi all indagine sul fallimento di dispositivi. Risultati di Apprendimento Attesi Conoscenze necessarie per comprendere le potenzialità delle diverse classi di materiali utili allo studio e alla progettazione di dispositivi biomedici e protesici, con particolare attenzione alle problematiche legate da un lato alla trasformazione dei materiali, dall altro al loro impatto con il corpo umano e il mondo biologico.

26 BIOMECCANICA Biomechanical design Descrizione Fundamentals of biomechanical engineering applying a multiscale/multiphysics vision, from molecules to organs and beyond. Physical description of the organization of the cell and multi-cellular organisms and provides examples of the applications of biomolecular modeling at all levels of organization. The course will also provide information on the mechanisms responsible for emerging properties of living systems, such as biological information processing and consciousness. Attività di laboratorio Practical cases will be the objective of specific class hands-on tutorials Risultati di apprendimento attesi Understand and characterize the biomechanics of subcellular structures such as proteins, protein aggregates, membranes, polymers filament networks; understand and characterize the physical, chemical and mechanical behavior of cells, tissues and organs in physiological and pathological conditions.

27 BIOMECCANICA Indicazioni per insegnamenti a scelta Modellazione di proteine, interazione molecolari, e comportamenti cellulari (es tumorali) Modelli biomeccanici multiscala Rational Drug Design: Principle and Applications Metodi ingegneristici: progettazione e processi di produzione (macchine utensili, 3D printing) Tecniche di modellazione numerica Tecnologie e processi di fabbricazione Progettazione di dispositivi per la ricostruzione dei tessuti (es. da cellule staminali) Bioreattori Ingegneria per la medicina rigenerativa NewtoN s three Laws of Graduation 1. A student in procrastination tends to stay in procrastination unless an external force is applied to it 2. The age of the graduation process a is directly proportional to the fatigue (immagini) of the student F, and inversely proportional to the student s motivation m (F=m a) 3. For every action towards graduation there is an opposite and equal distraction Fonte: Piled Higher and Deeper

28 BIOMECCANICA Orientamento scelto da chi è interessato a lavorare: - in aziende produttrici di dispositivi medici (protesi e ortesi ortopediche, placche per fratture, stent, valvole cardiache e dispositivi a ricircolo di sangue, dializzatori, tavoli operatori); - In aziende dove è presente l ergonomia di prodotto; Perché sceglierlo? Orientamento finalizzato all acquisizione di metodologie di modelling e sperimentali per la comprensione del funzionamento delle strutture biologiche e per la progettazione biomeccanica nel senso più ampio del termine. Orientamento scelto da chi è interessato a: - alla progettazione hardware dei dispositivi medici: resistenza strutturale statica, dinamica e a fatica, comportamento fluidodinamico, attuazione di movimenti; - alla pianificazione pre-operatoria: modellazione paziente-specifica e previsione degli esiti post-operatori, robotica chirurgica; - alla applicazione di metodi ingegneristici per la comprensione del sistema fisiologico e la diagnosi di patologie con attenzione al passaggio di informazione tra le diverse scale di indagine: es. origine e progressione di aterosclerosi, stenosi, aneurismi, previsione del rischio di frattura in pazienti osteoporotici, meccanismi multiscala nelle patologie neurodegenerative, meccanismi di azione dei farmaci, meccanotrasduzione..

29 BIONANOTECNOLOGIE

30 BIONANOTECNOLOGIE Insegnamenti obbligatori Tecnologie e processi di fabbricazione Ingegneria per la medicina rigenerativa / Bioreattori Materiali per la bioingegneria Sistemi biomimetici Frontiers in Bioengineering enabling nanotechnologies

31 BIONANOTECNOLOGIE Ingegneria per la medicina rigenerativa / Bioreattori Descrizione Il corso di Ingegneria per la Medicina Rigenerativa è finalizzato a fornire agli studenti elementi conoscitivi sulle strategie di Medicina Rigenerativa, quali: Progettazione di materiali biocompatibili Scaffold biomimetici Sistemi per il rilascio di farmaco Strategie di terapia cellulare Progettazione di bioreattori Tissue Engineering Bioreattori Attività di laboratorio Esercitazioni su: 1) produzione di scaffold porosi attraverso varie tecniche e loro caratterizzazione meccanica e morfologica; Risultati di apprendimento attesi Conoscenze dei principali metodi per progettare soluzioni per la medicina rigenerativa (in particolare Tissue Engineering) Capacità di elaborare metodologie per la fabbricazione e funzionalizzazione di scaffold tessuto-specifici

32 BIONANOTECNOLOGIE Sistemi biomimetici Il corso è finalizzato a fornire agli studenti elementi conoscitivi sulla progettazione di sistemi biomimetici principalmente per applicazioni biomedicali (ma non solo), prendendo ispirazione da strutture e processi presenti in Natura, ad esempio: Superfici battericida biomimetiche delle ali di insetti (es. cicala) - Superfici antibatteriche ispirate alla pelle di geko o alle ali di insetti - Superfici superidrofobiche autopulenti - Materiali adesivi ispirati alla cozza, etc. Attività di laboratorio Esercitazione su analisi critica di letteratura scientifica finalizzata all acquisizione della capacità di preparazione di una presentazione scientifica. Risultati di apprendimento attesi Conoscenza degli approcci biomimetici per applicazioni nel settore biomedicale Conoscenza delle principali strategie biomimetiche per la progettazione di dispositivi/scaffold per l ingegneria dei tessuti

33 BIONANOTECNOLOGIE Tecnologie e processi di fabbricazione Descrizione L'insegnamento tratta i principali processi manifatturieri, che hanno lo scopo di dare ai pezzi in lavorazione caratteristiche micro e macro geometriche e micro e macrostrutturali che li rendono adatti per la fabbricazione di dispositivi in uso nel settore biomedico. Sono quindi descritti e analizzati i processi per deformazione plastica, le tecniche più avanzate di fonderia, le lavorazioni per asportazione, le lavorazioni non convenzionali e le lavorazioni additive. Attività di laboratorio Nell ambito di alcuni degli argomenti sopradescritti, saranno condotte esercitazioni numeriche in aula, ed esercitazioni e visite in laboratorio tecnologico. Risultati di apprendimento attesi Al termine dell'insegnamento l'allievo dovrà conoscere le relazioni tra materiali e processi di fabbricazione, le principali tecnologie di fabbricazione, i parametri fondamentali di processo e la loro relazione con le caratteristiche del manufatto (qualità, tolleranze, finiture superficiali etc.), i principali approcci per ottimizzare il processo in funzione di costi e tempi.

34 BIONANOTECNOLOGIE Materiali per la bioingegneria Descrizione L insegnamento descrive le problematiche inerenti lo studio, la progettazione, la lavorazione e l'utilizzo dei materiali per applicazioni biomediche, attraverso: la definizione di tossicità, biocompatibilità, emocompatibilità e bioattività; la descrizione dell'interfaccia fra i materiali protesici e i tessuti biologici; la spiegazione delle relazioni fra struttura, proprietà e settori di utilizzo delle principali classi di biomateriali e dei dispositivi protesici; la descrizione dei i criteri di scelta dei materiali più adatti alla realizzazione dei dispositivi protesici e dei principali metodi di sintesi e di lavorazione Attività di laboratorio: Non sono previste attività di laboratorio. Durante il corso saranno presentati alcuni «case studies» relativi all indagine sulle cause di fallimento di alcuni dispositivi protesici. Risultati di apprendimento attesi: Conoscenze necessarie per comprendere le potenzialità delle diverse classi di materiali per la progettazione di dispositivi biomedici e protesici, con particolare attenzione alle problematiche legate, da un lato alla trasformazione dei materiali, dall altro al loro impatto con il corpo umano e il mondo biologico.

35 BIONANOTECNOLOGIE Frontiers in Bioengineering enabling nanotechnologies Descrizione Il corso ha l obbiettivo di spiegare agli studenti i meccanismi biologici alla base delle malattie a forte impatto sociali e di difficile cura (quali ad esempio, cancro, malattie neurodegenerative, infezioni croniche e osteoporosi) e di insegnare loro i metodi per lo sviluppo di tecnologie avanzate che possono essere applicate nella cura di tale patologie. Advanced Therapy Organ on a chip Attività di laboratorio Visita in laboratorio con descrizione delle principali attività nel campo delle nanotecnologie avanzate Risultati di apprendimento attesi - Capacità di progettazione di materiali e tecnologie per il trattamento malattie a forte impatto sociali e di difficile cura - Capacità di progettazione di materiali e dispositivi biomimetici o bioispirati - Capacità di applicare i concetti acquisiti nella progettazione di soluzioni per la nanomedicina

36 BIONANOTECNOLOGIE Indicazioni per insegnamenti a scelta Terapie mediche avanzate Progettazione di biomateriali e interfacce Modellazione di sistemi biologici e bioartificiali Bio-Micro&Nano Systems Progettazione di protesi e organi artificiali Modelli matematici in biomeccanica e biomedicina Terapie termiche Materiali e superfici ingegnerizzate per applicazione in medicina Modelli di sistemi fisiologici

37 BIONANOTECNOLOGIE Perché sceglierlo? Orientamento finalizzato a all acquisizione di conoscenze teoriche e metodologie sperimentali e di progettazione dal punto di vista bionanotecnologico. Orientamento scelto da chi è interessato a: - Progettazioni di biomateriali, superfici e interfacce smart per dispositivi medici - Sistemi integrati di diagnosi, ad es lab-on-chip - Progettazione di terapie avanzate in ambito medico Orientamento scelto da chi è interessato a lavorare: - Aziende produttrici di dispositivi medici impiantabili (es. NobilBio, Alvimedica) - Aziende produttrici di sistemi diagnostici (es. DiaSorin, Agilent) - Aziende farmaceutiche, - Spin off e start up biotech - Ricerca (centri di ricerca; Dottorato)

38 ehealth

39 ehealth Insegnamenti obbligatori Programming for IoT applications Progettazione di software medicali / Telemedicina Elaborazione di immagini mediche Bioinformatica Clinical informatics

40 ehealth Progettazione di software medicali / Telemedicina L'insegnamento fornisce le conoscenze necessarie per progettazione e la gestione dei software medicali. Questo tipo di software è alla base dell'informatizzazione dei processi clinici e dei sistemi di telemedicina; parte integrante dello sviluppo della strumentazione biomedica In particolare verranno approfondite le conoscenze relative agli strumenti di modellizzazione dei processi, di analisi delle specifiche, di documentazione e testing del software, la normativa e le problematiche di gestione dei software medicali all'interno delle strutture sanitarie. Attività di laboratorio [21 ore] Le attività di laboratorio consentono allo studente di imparare ad utilizzare gli strumenti visti a lezione. Ogni anno il laboratorio è incentrato su un problema di informatizzazione di processi clinici diversi in modo da simulare le problematiche di un contesto reale. Risultati di apprendimento attesi Al termine dell'insegnamento lo studente sarà in grado di collaborare con un team che sviluppa software medicale e di inserirsi in un servizio IT od ingegneria clinica di una struttura sanitaria.

41 ehealth Progettazione di software medicali / Telemedicina L'insegnamento ha il fine di illustrare gli strumenti e le metodologie che consentono di fruire dell'informazione (dati, segnali, immagini) di tipo medicale in modo distribuito sul territorio. Attività di laboratorio [21 ore] Le attività di laboratorio consentono allo studente di imparare ad utilizzare gli strumenti visti a lezione. Ogni anno il laboratorio è incentrato su un problema diverso in modo da simulare le problematiche di un contesto reale. Risultati di apprendimento attesi Al termine dell'insegnamento lo studente sarà in grado di collaborare con un team che sviluppa piattaforme software nell ambito della telemedicina e di inserirsi in un servizio IT od ingegneria clinica di una struttura sanitaria.

42 ehealth Bioinformatica L insegnamento fornisce le conoscenze relative alle soluzioni HW/SW per l analisi di dati genetici forniti dalle biotecnologie di ultima generazione; alle problematiche computazionali/ algoritmiche per lo sviluppo di tool-flow per analisi complesse; alle soluzioni per la computazione e lo storage distribuito dei dati genetici. Attività di laboratorio [30 ore] Le attività di laboratorio consentono allo studente di imparare ad utilizzare gli strumenti visti a lezione. Risultati di apprendimento attesi Lo studente deve acquisire conoscenze sulle biotecnologie di ultima generazione, capacità di ideare ed applicare soluzioni algoritmiche e computazionali efficienti a problemi biologici, conoscenza di tecniche di ottimizzazione SW su griglia/cloud.

43 ehealth Programming for IoT applications L'insegnamento fornisce conoscenze e le competenze necessarie programmare dispositivi embedded connessi in rete utilizzando paradigmi di programmazione distribuita, parallela e object oriented. Lo scopo finale sarà la capacità di programmazione nel campo Internet-of- Things e quello dei dispositivi Cyber-Physical. Attività di laboratorio [30 ore] Le attività di laboratorio consentono allo studente di imparare ad utilizzare gli strumenti visti a lezione e lo sviluppo di un progetto che gruppi di studenti (di minimo 3 elementi) porteranno avanti durante il corso e che porteranno all esame come parte della valutazione. Risultati di apprendimento attesi Il corso ha l obiettivo di fornire agli studenti la conoscenza della programmazione object oriented e degli strumenti per la sua implementazione in Python. Conoscenza dei protocolli per l implementazione dei paradigmi di comunicazione web service oriented. Conoscenza dei principali strumenti per la programmazione in ambiente real-time, in presenza di sensori e attuatori. Strumenti di analisi dati da sensori, tecniche di machine learning per l analisi dati da sensori.

44 ehealth Elaborazione di immagini mediche L insegnamento ha come obiettivo quello di fornire allo studente gli elementi fondamentali relativi all elaborazione di immagini mediche. Obiettivo primario è quello di fornire una "visione" dell elaborazione che vada al di là delle tecniche numeriche e computazionali, ma che tenga il quesito clinico (o scientifico) sempre come target primario Attività di laboratorio [21 ore] Le attività di laboratorio consentono allo studente di applicare le tecniche di elaborazione viste a lezione. L'ambiente di lavoro per le esercitazioni sarà MATLAB e l'ambiente C/C++ necessario all'utilizzo di alcune librerie dedicate Risultati di apprendimento attesi Nello specifico settore dell imaging medico, le conoscenze di base si caratterizzano per la capacità di distinguere la natura e la valenza di un immagine, che rimane sempre una rappresentazione parziale di una realtà fisica/fisiologica.

45 ehealth Clinical informatics L'insegnamento fornisce conoscenze e le competenze sui metodi usati per: Raccogliere, memorizzare e analizzare dati clinici; Sviluppare sistemi di supporto alla decisione clinica; Ottimizzare il flusso delle informazioni all interno dei processi clinici per massimizzare la sicurezza del paziente e la qualità delle cure. Attività di laboratorio [30 ore] Le attività di laboratorio consentono allo studente di imparare ad utilizzare gli strumenti visti a lezione per lo sviluppo di sistemi CAD e KDD. Ogni anno il laboratorio è incentrato su un problema diverso in modo da simulare le problematiche di un contesto reale. Risultati di apprendimento attesi L insegnamento fornisce conoscenze relative agli strumenti di analisi e confronto di processi, data mining e la costruzione di sistemi di supporto alle decisioni.

46 ehealth Indicazioni per insegnamenti a scelta Sviluppo Dispositivi medici Progettazione di dispositivi biomedici programmabili Sensori e misure per la bioingegneria Informatizzazione processi clinici e Telemedicina Sensori e misure per la bioingegneria Sviluppo di sistemi CAD Ottimizzazione per Machine Learning Fondamenti di normativa per dispositivi medici «data base» «statistica»

47 ehealth Perché sceglierlo? Orientamento finalizzato a all acquisizione di conoscenze teoriche e metodologie sperimentali e di progettazione per lo sviluppo di software medicali, sistemi per la telemedicina, sistemi di supporto alla decisione clinica, con particolare riguardo al settore dell ehealth. Orientamento scelto da chi è interessato a: - alla progettazione di software medicale; - alla progettazione di sistemi per la telemedicina (sistemi di monitoraggio, IoT aplications, ); - allo sviluppo di soluzioni HW/SW per l analisi di dati genetici forniti dalle biotecnologie di ultima generazione (biosensori, nanotecnologie, etc.), - alla progettazione di algoritmi di analisi di bioimmagini con particolare riguardo alla loro automazione; - allo sviluppo, implementazione e gestione di servizi di telemedicina e alla gestione dei software medicali. Orientamento scelto da chi è interessato a lavorare: - in aziende produttrici di strumentazione elettromedicale; - in aziende dedicate allo sviluppo di sistemi per l ehealth; - in aziende che sviluppano sistemi di acquisizione ed elaborazione di bioimmagini; - in aziende sanitarie; - nell ambito della ricerca (centri di ricerca italiani ed esteri, dottorato di ricerca, ).

48 STRUMENTAZIONE BIOMEDICA

49 STRUMENTAZIONE BIOMEDICA Insegnamenti obbligatori Elaborazione di immagini mediche Progettazione di dispositivi biomedici programmabili/sensori e misure per la bioingegneria Bio-Micro&Nano Systems Applicazioni biomedicali dei campi elettromagnetici Neuroengineering

50 STRUMENTAZIONE BIOMEDICA Progettazione di dispositivi biomedici programmabili / Sensori e misure per la bioingegneria Descrizione L insegnamento integrato è diviso in sue moduli: PDBP e SMB. Il primo modulo descrive le basi dell elettronica digitale e fornisce una introduzione ai microcontrollori. Il secondo modulo descrive i principi di funzionamento dei sensori più comunemente utilizzati nella strumentazione medica. Attività di laboratorio Per entrambi i moduli circa il 50% delle ore di didattica si svolge in laboratorio. Gli studenti, suddivisi in gruppi, devono sviluppare in modo autonomo un progetto di dispositivo medico basato su un microcontrollore. Risultati di apprendimento attesi Gli studenti saranno in grado di sviluppare un semplice progetto di dispositivo medico contenente elettronica programmabile ed integrante la necessaria sensoristica.

51 STRUMENTAZIONE BIOMEDICA Applicazioni biomedicali dei campi elettromagnetici Descrizione Il corso tratta gli effetti più importanti dei campi elettromagnetici non-ionizzanti sui sistemi biologici ed in particolare umani. Si considerano sia i campi utilizzati intenzionalmente come mezzo terapeutico o diagnostico, sia quelli presenti nell ambiente per effetto delle attività umane, e la normativa relativa all esposizione a tali campi. Attività di laboratorio Durante le esercitazioni di calcolo verranno utilizzati strumenti software di simulazione. È prevista la possibilità di svolgere a gruppi un laboratorio opzionale su progetti che verranno di volta in volta concordati. Risultati di apprendimento attesi - Conoscenza delle principali applicazioni cliniche dei campi elettromagnetici. Capacità di comprendere le principali prospettive applicative, le problematiche tecnologiche, le normative e le raccomandazioni.

52 STRUMENTAZIONE BIOMEDICA Elaborazione di immagini mediche Descrizione L insegnamento descrive le tecniche più utilizzate nell elaborazione di bioimmagini di interesse clinico. Le tecniche presentate saranno applicate a diversi ambiti applicativi: dalla scala molecolare, sub-cellulare e cellulare, allo studio del sistema vascolare sino a livello di tessuto ed organo. Cellular / Sub-cellular and Molecular Imaging Vascular Tissue / Organ Attività di laboratorio È previsto un congruo numero di ore dedicate all applicazione pratica delle tecniche presentate durante le ore di lezione. Tale attività sarà portata avanti in laboratori prevalentemente utilizzando ambiente Matlab Risultati di apprendimento attesi Lo studente imparerà a distinguere natura e valenza di un immagine esaltandone la qualità e facilitando l estrazione dall immagine stessa di informazione di rilevanza clinica.

53 STRUMENTAZIONE BIOMEDICA Bio-Micro&Nano Systems Descrizione L'insegnamento di Bio-Micro&Nano Systems intende sviluppare la conoscenza dei cosiddetti Micro&Nano Electro Mechanical Systems (MEMS e NEMS) per quelle che sono le loro numerose applicazioni nei campi della Biologia, della Medicina e della Chimica BioMolecolare. Attività di laboratorio L'insegnamento prevede un lavoro su CAD per microsistemi, quali Comsol e CoventorWare, in modo tale da permettere il progetto e la simulazione di un semplice MEMS/NEMS, sviluppato a gruppi di lavoro. Risultati di apprendimento attesi - Lo studente nell'insegnamento di Bio-Micro&Nano Systems ha la possibilità di applicare ed estendere le conoscenze delle micro e nano tecnologie, concentrando l'attenzione alle loro implicazioni nei campi della BioMedicina e delle applicazioni Bio Molecolari in genere.

54 STRUMENTAZIONE BIOMEDICA Neuroengineering Descrizione Applicando l ingegneria alle neuroscienze, il filo conduttore del corso sarà l analisi del cervello umano a diversi livelli d integrazione: dalla singola cellula a piccole reti neurali, fino a considerare il cervello come organo, misurando quantitativamente il metabolismo cerebrale e studiando le funzioni complesse del cervello come il controllo neurale delle sinergie muscolari, l integrazione visuopercettiva e il dual-task. Attività di laboratorio Sono previste circa 20 ore di laboratorio su simulazione di reti neuronali, acquisizione ed elaborazione del segnale NIRS dalla corteccia frontale, estrazione di sinergie muscolari relative a differenti task motori e studio del controllo posturale. Le attività saranno di acquisizione segnali e di calcolo. Risultati di apprendimento attesi - Lo studente otterrà l abilità di acquisire segnali reali ed elaborarli utilizzando algoritmi Matlab. Lo studente acquisirà inoltre la conoscenza delle tecnologie in uso nella neuroingegneria, sia tradizionali sia emergenti.

55 STRUMENTAZIONE BIOMEDICA Indicazioni per insegnamenti a scelta: esempi Riabilitazione Dispositivi terapeutici Microsistemi Dispositivi indossabili Bioingegneria della riabilitazione Biomeccanica del sistema cardiovascolare Frontiers in Bioengineering enabling technologies Programming for IoT applications Bioingegneria dell esercizio fisico e dello sport Terapie termiche Materiali e superfici ingegnerizzate per applicazioni in medicina Telemedicina

56 STRUMENTAZIONE BIOMEDICA Perchè sceglierlo? L orientamento è finalizzato alla preparazione di ingegneri biomedici con specifiche competenze di progettazione di dispositivi medici diagnostici e terapeutici basati principalmente su ICT. È possibile personalizzare l orientamento utilizzando esami a scelta da uno qualsiasi degli altri tre orientamenti. Orientamento scelto da chi è interessato a: - Acquisire competenze di progettazione di dispositivi medici ad elevato contenuto di tecnologie dell informazione - Acquisire competenze relative all uso di dispositivi medici in ambito clinico e sportivo - Acquisire competenze relative allo sviluppo di microsistemi che integrano competenze ICT, biomeccaniche e bionanotecnologiche - Orientamento scelto da chi è interessato a lavorare in: - Industrie di produzione dispositivi elettromedicali (ricerca e sviluppo) - Industrie di produzione/commercializzazione di dispositivi impiantabili attivi - Industrie di produzione di strumentazione per produzione di bioimmagini o loro elaborazione -