Ingegneria biomedica

In questo curriculum si pongono le basi per consentire agli studenti di seguire con profitto la successiva Laurea Magistrale in Ingegneria Clinica (http://lmic.units.it), che presenta due curricula: Ingegneria Biomedica e Ingegneria Clinica, o il Master di I livello in Ingegneria Clinica (http://ssic.units.it/index.php/mic-presentazione). L'obiettivo finale è quindi quello di formare figure professionali di alto livello, richieste sia dal mondo della ricerca più avanzata, sia dal mercato del lavoro; in particolare nello specifico settore dell’Ingegneria Clinica, per il quale la Laurea Magistrale di Trieste rappresenta l’unico esempio a livello nazionale con una lunghissima storia alle spalle (essendo nata nel 1991). La nostra Laurea Magistrale  vanta una notevole esperienza, accumulata in oltre 25 anni di attività in collaborazione con i migliori servizi di Ingegneria Clinica italiani, sia interni agli ospedali pubblici (p.es. ASUITs), sia privati (p.es. IRCCS OPBG, Roma), sia legati a società esterne (p.es. TBS Group). Gli ambiti occupazionali e professionali di riferimento sono quelli dell'innovazione e dello sviluppo della produzione, della progettazione avanzata, della pianificazione, programmazione e gestione di sistemi complessi, sia nella libera professione, sia nelle imprese manifatturiere o di servizi, sia nelle amministrazioni pubbliche. Alla conclusione del percorso magistrale, i laureati potranno trovare occupazione presso: industrie del settore biomedico e farmaceutico produttrici e fornitrici di sistemi biomedicali, apparecchiature e materiali per diagnosi, cura e riabilitazione; aziende ospedaliere pubbliche e private; società di servizi per la gestione di apparecchiature ed impianti medicali, di telemedicina; laboratori clinici specializzati.

L'obiettivo generale di tutto il percorso di studio (laurea triennale e laurea magistrale) nell’ambito dell’Ingegneria Biomedica è quello di creare nello studente una solida formazione nelle metodologie e nelle tecnologie dell'ingegneria, applicate alle problematiche mediche e biologiche, con particolare riferimento alla capacità di descrivere analiticamente e analizzare sistemi, segnali e immagini di interesse medico-biologico, alle basi per lo studio dei biomateriali, della biologia molecolare, dei dispositivi e della strumentazione per la diagnosi, la terapia, la sostituzione di organi e la riabilitazione e alla conoscenza dell'organizzazione delle strutture di gestione e di assistenza dei pazienti, nonché delle apparecchiature biomedicali e dei sistemi informativi in esse utilizzati e dei relativi criteri etici. La preparazione include pertanto, accanto agli aspetti professionali, la capacità di affrontare temi di particolare interesse per la ricerca e l’innovazione tecnologica.

A tal fine, nel curriculum della laurea triennale, oltre alle materie di base comuni a tutta l’ingegneria (corsi di Analisi matematica e di Fisica) vengono principalmente affrontate le tematiche relative alla Chimica di base, alla Teoria dei segnali e ai Fondamenti di Automatica e vengono approfonditi gli aspetti legati all’Informatica, all'Elettronica e alla Strumentazione di misura sulle quali si basa tutta la Strumentazione Biomedica (dagli Elettrocardiografi ed Elettroencefalografi ai Ventilatori Polmonari, dalle TAC, MRI e PET ai Dispositivi impiantabili come i pacemaker e i defibrillatori...) e l’Analisi dei segnali e delle Immagini Biomedicali che verrà trattata nella Laurea Magistrale.

Ulteriori informazioni relative al percorso della Laurea Magistrale, agli obiettivi formativi ed ai risultati di apprendimento attesi sono reperibili al link: http://lmic.units.it

Ambito Informatico: Fondamenti di Informatica e linguaggi, Basi di dati, Reti di Calcolatori
Gli insegnamenti dell’ambito informatico sono necessari per fornire le basi sia dell’architettura di un computer che di un linguaggio di programmazione, in modo da consentire allo studente di poter affrontare senza problemi i successivi insegnamenti che necessitano di tali competenze. I corsi di Basi di dati e di Reti di Calcolatori costituiscono inoltre le basi per i Sistemi Informativi sanitari, trattati nella Laurea Magistrale, considerati sia dal punto di vista della gestione del Fascicolo Sanitario Nazionale che da quello di inserimento in rete della Strumentazione Biomedica con tutti i relativi problemi legati alla sicurezza del dato medicale e alla privacy. Alla conclusione del suo percorso lo studente sarà così in grado di interloquire alla pari sia con i responsabili dei Sistemi Informativi ospedalieri che con gli installatori delle apparecchiature biomedicali.

Ambito Elettronico: hardware analogico e digitale
L'Elettronica, intesa dal punto di vista circuitale (hardware), tanto in ambito analogico (necessario per il rilevamento e il condizionamento di molti segnali biomedicali) che digitale, (indispensabile per la progettazione di dispositivi medici specie nell’ambito della telemedicina), rappresenta un elemento fondamentale di tutta la Strumentazione Biomedica. D’altra parte anche la Teoria dei segnali e i Fondamenti di Automatica, che stanno alla base dell’Elettronica intesa dal punto di vista dell’analisi dei segnali e delle immagini, rappresentano un tassello fondamentale per permettere allo studente di elaborare i particolari segnali e le immagini di origine biologica (p.es. immagini di cellule in coltura) e medicale (p.es. segnali elettrocardiografici o immagini TAC).

In calce forniamo alcune immagini di particolare interesse. 

Polmoni di cavie (topi) con asma (AA) e controlli (BL, CN1 e CN2) acquisiti al Laboratorio SYRMEP del Sincrotrone mediante microCT. Agli animali erano stati somministrati macrofagi caricati con nanoparticelle in grado di aggregarsi alle zone infiammate dei polmoni così da renderle visibili nelle immagini radiografiche

 

Sequenza di immagini di cellule di miotubi durante contrazione provocata da stimolazione elettrica esterna

Strumentazione di misura
I corsi di Misure Elettroniche e di Strumentazione Elettronica forniscono le basi culturali, tecniche e tecnologiche per affrontare la misurazione di qualsiasi grandezza e lo sviluppo di ogni tipo di strumentazione, stimolando lo sviluppo di abilità individuali, favorendo la creazione di una competenza multidisciplinare consapevole, organizzata e fruibile e proponendo l’approccio sistemico quale strumento guida nello sviluppo di qualsiasi dispositivo in grado di soddisfare dei bisogni in regime di qualità.

Strumentazione Biomedica
Il corso di Strumentazione Biomedica costituisce la base della strumentazione nel settore dell’Ingegneria Biomedica. In esso vengono trattati i principi di funzionamento della strumentazione per esplorazioni funzionali in uso presso tutti gli ospedali e necessaria per stabilire la funzionalità degli apparati fisiologici dell’uomo (sistema cardiocircolatorio, sistema nervoso centrale e periferico, sistema muscolare, sistemi oculare, uditivo, fonatorio e tattile, …) a partire dall’acquisizione di segnali rilevati sul soggetto mediante elettrodi o sensori. A conclusione del percorso triennale è possibile svolgere la propria attività di tirocinio e di tesi presso il Laboratorio di Strumentazione Biomedica del Dipartimento di Ingegneria e Architettura, su argomenti inerenti lo sviluppo di strumentazione biomedicale innovativa (comprese app medicali) utilizzabile come supporto alle decisioni, così come l’analisi di segnali biomedicali (dall’andamento della variabilità cardiaca a quello dell’Elettroencefalogramma, al profilo della velocità di scrittura, alla voce, …) utile per esempio per identificare patologie o miglioramenti dovuti a terapie. Il tirocinio e la tesi vengono svolti in collaborazione con le principali strutture ospedaliere di Trieste (IRCCS Burlo Garofolo, ASUITs) e della Regione.Andamento dell’EEG in 3 soggetti sottoposti ad intervento di Endoarterectomia carotidea nei secondi precedenti e seguenti il clamp della carotide 

Andamento di alcuni parametri estratti mediante l’analisi dei segnali EEG precedenti che evidenziano delle sostanziali differenze nella risposta elettroencefalografica dei tre soggetti: subject1=nessuna differenza tra Pre e Post e quindi nessuna sofferenza cerebrale, subject2= sofferenza cerebrale monolaterale, subjcet3= sofferenza cerebrale bilaterale diffusa  

Tratto di scrittura acquisito mediante tavoletta grafica e suo particolare con evidenziati i punti di inizio degli strokes (elementi di basi della scrittura) numerati progressivamente

Andamento del profilo di Velocità Curvilinea ricavato mediante analisi nel tempo della scrittura precedente con evidenziati i punti di inizio degli strokes numerati progressivamente (Tempo in ms, Velocità in mm/s)