CORSO DI STUDI IN INGEGNERIA BIOMEDICA - INGEGNERIA BIOMEDICA (triennale) - Scuola di Ingegneria

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Ingegneria Biomedica                                                                                            1

                CORSO DI STUDI IN INGEGNERIA BIOMEDICA

                               INGEGNERIA BIOMEDICA (triennale)
Classe                                        L-8
Dipartimento                                  DII
Sito internet                                 http://biomedica.ing.unipi.it/

Presidente del Consiglio Aggregato :
Luigi Landini
Email: luigi.landini@iet.unipi.it

Coordinatore: Mancini Barbara
Unità Didattica del Dipartimento di Ingegneria dell’Informazione
Dipartimento di Ingegneria dell’Informazione, via Caruso 16 – 56122, Pisa
Tel.: 050 2217642-511
Email: barbara.mancini@ing.unipi.it

DESCRIZIONE DEL CORSO

L’Ingegneria Biomedica costituisce un nuovo settore della Scienza e della Tecnologia a carattere
interdisciplinare nei riguardi sia dell’Ingegneria che della Medicina e della Biologia. Il profilo culturale
dell’Ingegnere Biomedico si basa sulla conoscenza delle metodologie e delle tecnologie proprie dell’Ingegneria,
per la risoluzione di problemi afferenti la biologia e la medicina, per favorire una gestione sicura, corretta ed
economica della tecnologia biomedica negli enti di servizio e per operare in diversi ruoli tecnici, commerciali e
gestionali in aziende del settore. Il Corso di Laurea aggrega competenze tipiche dell’ingegneria per applicarle
nel campo sfaccettato della Biomedica, cui afferiscono e trovano importanti sinergie i saperi ingegneristici più
diversi. Il Corso di Ingegneria Biomedica ha l’obiettivo di fornire ai laureati conoscenze di base scientifiche e
ingegneristiche rilevanti per le applicazioni biomediche, competenze nel risolvere problemi di analisi
progettazione, capacità di condurre esperimenti e di comprendere l’interazione tra dispositivi materiali e
fenomeni biologici, metodi per gestire l’impatto della tecnologia nel contesto sociale e ambientale, capacità
di gestire e organizzare sistemi complessi, sensibilità ai fattori etici e alle tematiche della sicurezza e della
qualità. Il Corso di Laurea in Ingegneria Biomedica si svolge in tre anni, di cui i primi due sono a comune,
mentre il terzo anno è suddiviso in due curricula. In questo modo lo studente può optare per un piano di studi
incentrato prevalentemente sulle discipline bio-elettroniche e bio-informatiche oppure sulle discipline bio-
chimiche e bio-meccaniche.

SBOCCHI PROFESSIONALI

La laurea in Ingegneria Biomedica offre una preparazione interdisciplinare, con una qualificazione
professionale adatta a operare nei seguenti ambiti: industriale, con particolare riferimento al comparto
biomedicale, in attività di sviluppo e di produzione di apparecchiature biomedicali, supporti informatici, ausili
ai disabili, organi artificiali e protesi e di supporto tecnologico alle attività commerciali; aziende ospedaliere
pubbliche e private preposte all’ erogazione dei servizi sanitari; società di servizi per la gestione di
apparecchiature ed impianti medicali. In particolare l’Ingegnere Biomedico è in grado di accedere alle
seguenti professioni: collaboratore alla ricerca in strutture ospedaliere, industrie, università e centri di
ricerca; gestore in sede ospedaliera di dispositivi e sistemi; progettista o responsabile di produzione di

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Ingegneria Biomedica                                                                                              2

dispositivi e sistemi medicali nell’industria; specialista tecnico e/o commerciale di prodotti di aziende
operanti in campo biomedico; consulente in campo biomedico e libero professionista nel settore.

PIANO DI STUDI – CURRICULUM INDUSTRIALE
I ANNO                                 II ANNO                               III ANNO

• Algebra Lineare e Analisi            • Automatica (6 CFU)                   • Bioingegneria chimica e
  Matematica II (12 CFU)                                                        fenomeni di trasporto (12 CFU)
                                       • Biostatistica (6 CFU)
• Analisi Matematica I (12 CFU)                                               • Biomateriali ed impianti
                                       • Elettronica (12 CFU)
• Calcolo numerico (6 CFU)                                                      protesici (12 CFU)
                                       • Elettrotecnica (6 CFU)
• Economia e organizzazione                                                   • Biomeccanica dei tessuti e
                                       • Fisica Generale II (6 CFU)             Macchine biomediche (12 CFU)
  aziendale (6 CFU)
                                       • Fisiologia (6 CFU)                   • Prova di lingua Inglese (3 CFU)
• Fisica Generale I (12 CFU)
                                       • Meccanica (12 CFU)                   • Prova finale (3 CFU)
• Fondamenti di Informatica (6
  CFU)                                 • Teoria dei Segnali (6 CFU)           • Scienza e tecnologia dei
• Principi di Chimica per                                                       materiali (6 CFU)
  Ingegneria (6 CFU)                                                          • 12 CFU a scelta libera

I ANNO

   •     Principi di Chimica per Ingegneria (6 CFU)
       · Obiettivi formativi: L'insegnamento ha lo scopo di fornire le conoscenze di base di chimica per la
         comprensione della relazione fra struttura e proprietà della materia. Il corso si propone di fornire
         nozioni utili per comprendere la struttura della materia a livello molecolare e la sua correlazione con
         le proprietà in massa, per impostare i bilanci di massa ed energia in processi chimici elementari e per
         comprendere i parametri e le leggi fondamentali che regolano l'equilibrio chimico.
       · Modalità di verifica finale: Prova scritta
       · Semestre: Primo semestre

   •     Fondamenti di informatica (6 CFU)
       · Obiettivi formativi: Avviare gli studenti alla progettazione di algoritmi e alla loro realizzazione
         mediante un linguaggio di programmazione.
       · Modalità di verifica finale: Prova scritta e prova orale
       · Semestre: Secondo semestre

   •     Economia e organizzazione aziendale (6 CFU)
       · Obiettivi formativi: L’insegnamento intende fornire le basi per la conoscenza degli aspetti economici e
         organizzativi delle aziende con particolare riferimento alle aziende sanitarie.
       · Modalità di verifica finale: Prova scritta e prova orale
       · Semestre: Primo semestre

   •     Algebra Lineare e Analisi Matematica II (12 CFU)
       · Obiettivi formativi: Modulo di Algebra Lineare: Fornire le nozioni di base di algebra lineare,
         riguardanti in particolare gli spazi vettoriali, applicazioni lineari e matrici, determinante, sistemi
         lineari e sottospazi affini, numeri complessi (qualora non fossero già affrontati nel corso di Analisi I
         tenuto in parallelo), prodotti scalari ed hermitiani, diagonalizzazione. Modulo di Analisi Matematica II:
         Fornire gli strumenti per il calcolo differenziale su più variabili, integrali multipli e di superficie.
       · Modalità di verifica finale: Prova scritta e prova orale
       · Semestre: Annuale

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   •   Calcolo numerico (6 CFU)
       · Obiettivi formativi: illustrare, sia da un punto di vista teorico che implementativo, alcuni algoritmi
         numerici per risolvere problemi la cui soluzione esatta è difficile da calcolare. In particolare, lo
         studente sarà messo in condizione di capire la descrizione di un algoritmo finalizzato alla risoluzione
         numerica di un problema elementare di analisi matematica o algebra lineare.
       · Modalità di verifica finale: Prova scritta e prova orale
       · Semestre: Secondo semestre

   •   Fisica generale I (12 CFU)
       · Obiettivi formativi: Conoscenze fisiche generali relative a: meccanica classica del punto materiale e
         del corpo rigido, moti oscillatori, idrostatica e idrodinamica, termodinamica di sistemi elementari.
       · Modalità di verifica finale: Prova scritta e prova orale
       · Semestre: Secondo semestre

   •   Analisi matematica I (12 CFU)
       · Obiettivi formativi: Fornire le nozioni fondamentali dell’analisi matematica e del calcolo
         infinitesimale e la relativa metodologia operativa.
       · Modalità di verifica finale: Prova scritta e prova orale
       · Semestre: Primo semestre

II ANNO

   •   Biostatistica (6 CFU)
       · Obiettivi formativi: Introdurre lo studente alle conoscenze informatiche e alle metodologie per il
         trattamento statistico dei dati e dei segnali in ambito biomedico.
       · Modalità di verifica finale: Prova scritta e prova orale.

   •   Elettrotecnica (6 CFU)
       · Obiettivi formativi: nozioni di base sulle metodologie generali per l’analisi dei circuiti lineari e le
         nozioni generali per la comprensione delle macchine elettriche e dei dispositivi elettrici impiegati.
       · Modalità di verifica finale: Prova scritta e prova orale
       · Semestre: Secondo semestre

   •   Meccanica (12 CFU)
       · Obiettivi formativi: Fornire allo studente gli strumenti per determinare schemi di calcolo per
         analizzare l’equilibrio statico e la cinematica di corpi rigidi e sistemi meccanici semplici; applicare i
         concetti fondamentali di dinamica del corpo rigido; affrontare problemi con vibrazioni; risolvere
         problemi in cui ci sia presenza di attrito e problemi semplici di lubrificazione; conoscere le leggi
         fondamentali dell’usura e il funzionamento di elementi meccanici di impiego comune come ruote
         dentate, cinghie, freni.
       · Modalità di verifica finale: Prova scritta e prova orale
       · Semestre: Annuale

   •   Elettronica (12 CFU)
       · Obiettivi formativi: Fornire agli studenti le conoscenze di base dell'elettronica analogica e dei sistemi
         digitali, indispensabili per affrontare le problematiche di progettazione di dispositivi e sistemi
         elettronici per applicazioni biomediche. Il corso presenta i principali componenti e circuiti elettronici,
         sia analogici sia digitali, e le metodologie per l'analisi e il progetto funzionale e circuitale.
       · Modalità di verifica finale: Prova scritta e prova orale
       · Semestre: Annuale

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   •    Teoria dei segnali (6 CFU)
       · Obiettivi formativi: Introdurre lo studente alle conoscenze informatiche e alle metodologie per
         l’analisi dei segnali biomedici.
       · Modalità di verifica finale: Prova scritta e prova orale

   •    Fisiologia (6 CFU)
       · Obiettivi formativi: L’obiettivo dell’insegnamento è fornire allo studente le cognizioni di fisiologia di
         base necessarie per una corretta comprensione dei processi biologici fondamentali.
       · Modalità di verifica finale: Prova orale
       · Semestre: Secondo semestre

   •    Automatica (6 CFU)
       · Obiettivi formativi: L’insegnamento è volto a fornire le conoscenze di base sui metodi di analisi e di
         controllo dei sistemi dinamici lineari.
       · Modalità di verifica finale: Prova scritta
       · Semestre: Secondo semestre

   •    Fisica generale II (6 CFU)
       · Obiettivi formativi: Fornire agli studenti le conoscenze di base su: fenomeni elettrostatici, correnti
         elettriche e circuiti in corrente continua, magnetostatica e induzione elettromagnetica.
       · Modalità di verifica finale: Prova scritta e prova orale
       · Propedeuticità: Fisica generale I
       · Semestre: Primo semestre

III ANNO

   •    Biomateriali e impianti protesici (12 CFU)
       · Obiettivi formativi: Modulo Biomateriali: Fornire le conoscenze di base relative alla preparazione, alle
         proprietà e all'utilizzo di materiali in campo biomedicale; illustrare le principali classi di biomateriali;
         fornire allo studente tutte le conoscenze propedeutiche ad una comprensione completa ed
         approfondita delle nuove tecnologie in campo chirurgico e medicale. Modulo Impianti protesici:
         Fornire le conoscenze di base e le metodiche per il dimensionamento e la caratterizzazione delle
         principali protesi, quali quelle ortopediche, vascolari, valvolari, ortodontiche, mammarie, etc. Fornire
         le conoscenze di base nell’utilizzo di software per l’analisi agli elementi finiti.
       · Modalità di verifica finale: Modulo Biomateriali: L'esame si svolge attraverso una serie di domande alle
         quali lo studente risponde per scritto. L'elaborato viene discusso prima della proposta di voto finale.
         Modulo Impianti protesici: Prova scritta e prova orale con sviluppo di semplici modelli FEM.

   •    Prova di Lingua Inglese (3 CFU)
       · Per maggiori informazioni, consultare il sito della Scuola di Ingegneria.

   •    Biomeccanica dei tessuti e Macchine biomediche (12 CFU)
       · Obiettivi formativi: Modulo Biomeccanica: Fornire conoscenze di base sulle proprietà meccaniche dei
         tessuti e delle proteine strutturali. Fornire allo studente le conoscenze adeguate per progettare
         esperimenti per l’analisi delle proprietà dei tessuti. Lo studente sarà in grado di analizzare modelli
         bioingegneristici che descrivono la reologia del sangue, il comportamento meccanico del sistema
         cardio-vascolare, dei tessuti connettivi e tessuto muscolare. Modulo Elementi costruttivi di macchine
         biomediche: Fornire agli allievi un insieme di conoscenze e di strumenti operativi con cui studiare il
         comportamento meccanico-strutturale di semplici strutture in campo elastico e in condizioni di carico

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         statico o ad esso riconducibili. Al termine del corso l’allievo deve essere in grado di eseguire, con
         procedimento manuale o mediante calcolatrice, le principali verifiche di resistenza allo snervamento,
         di rigidezza e di stabilità di strutture.
       · Modalità di verifica finale: Modulo Biomeccanica dei tessuti: Prova scritta/tesina e orale Modulo
         Elementi costruttivi di macchine biomediche: Prova scritta
       · Semestre: Annuale

   •    Prova finale (3 CFU)
       · Obiettivi formativi: I caratteri della prova finale sono i seguenti. La prova finale mira a valutare la
         capacità del candidato di svolgere in completa autonomia: a. l’approfondimento di uno degli
         insegnamenti del Corso di Laurea, oppure l’integrazione di attività curriculare assegnata dal Corso; b.
         l’illustrazione autonoma in forma di presentazione orale e/o scritta del lavoro svolto. 2. Alla prova
         finale, e quindi all’attività ad essa corrispondente, sono attribuiti 3 CFU pari a 75 ore complessive. 3.
         In un anno accademico sono previste 6 sessioni di laurea (Art. 25 Regolamento Didattico di Ateneo) da
         tenersi prima delle relative proclamazioni ufficiali. 4. Il giudizio sulla prova finale è affidato ad una
         Commissione di Laurea designata dal Direttore del Dipartimento, su proposta del Corso di Studio. Tale
         commissione, valutata la prova finale, provvede a determinare il voto di laurea.

   •    Scienza e tecnologia dei materiali (6 CFU)
       · Obiettivi formativi: L’insegnamento è volto a far conseguire allo studente: una solida conoscenza di
         base dei materiali per l'ingegneria biomedica in relazione alla loro struttura, alle loro proprietà ed alle
         tecnologie industriali di lavorazione; la piena consapevolezza delle caratteristiche specifiche delle
         principali classi di materiali (metalli, ceramici, polimeri, compositi) e delle tecniche principali di
         caratterizzazione delle loro proprietà meccaniche ed elettriche; una conoscenza di base dei fenomeni
         di corrosione e di degrado in specifiche condizioni d’uso, nonché dei principali metodi di prevenzione
         e protezione; la capacità di analizzare e correlare tutti gli aspetti sopra menzionati allo scopo di
         effettuare le scelte più appropriate, tanto in fase di utilizzazione pratica dei materiali quanto
         nell'ambito di una progettazione.
       · Modalità di verifica finale: Prova scritta e prova orale
       · Semestre: Secondo semestre

   •    Bioingegneria chimica e fenomeni di trasporto (12 CFU)
       · Obiettivi formativi: Modulo Bioingegneria chimica: Acquisire le conoscenze sui sistemi fisiologici
         naturali, modellizzarli ed usare tali modelli per progettare dispositivi di supporto alla vita, quali
         ossigenatori, dializzatori, pompe di insulina, cuore artificiale, valvole fonatorie, ecc. Modulo
         Fenomeni di trasporto biologico: Fornire allo studente una visione unitaria dei fenomeni di trasporto di
         massa, energia e quantità di moto nei sistemi biologici e trasferire queste conoscenze per risolvere
         semplici problemi applicativi.
       · Modalità di verifica finale: Modulo Bioingegneria chimica: Prova scritta e orale; Modulo Fenomeni di
         trasporto biologico: Prova scritta/tesina e orale
       · Semestre: Annuale

   •    12 CFU a scelta:
       · Il corso di studio indicherà anno per anno, in sede di programmazione didattica, corsi a scelta per
         almeno 12 crediti, previa verifica della domanda. La scelta effettuata tra gli insegnamenti del gruppo
         "Attività consigliate per la libera scelta" verrà automaticamente approvata. Altre scelte sono soggette
         ad approvazione da parte del Consiglio di Corso di Studio.

       Biochimica (6 CFU)
       · Obiettivi formativi: L’obiettivo dell’insegnamento è fornire allo studente le cognizioni biochimiche di
          base necessarie per una corretta comprensione in chiave moderna dei processi biologici fondamentali.

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       · Modalità di verifica finale: Prova scritta
       · Semestre: Secondo semestre

       Tirocinio (6 CFU)
       · Modalità di verifica finale: Discussione e approfondimenti dell’elaborato prodotto dallo studente.
       · Semestre: Annuale

PIANO DI STUDI – CURRICULUM INFORMAZIONE
I ANNO                                  II ANNO                              III ANNO

• Algebra Lineare e Analisi             • Automatica (6 CFU)                  • Attività a libera scelta (12 CFU)
  Matematica II (12 CFU)                                                      • Fenomeni bioelettrici (12 CFU)
                                        • Biostatistica (6 CFU)
• Analisi Matematica I (12 CFU)
                                        • Elettronica (12 CFU)                • Prova di lingua Inglese (3 CFU)
• Calcolo numerico (6 CFU)                                                    • Prova finale (3 CFU)
                                        • Elettrotecnica (6 CFU)
• Economia e organizzazione                                                   • Scienza e tecnologia dei
                                        • Fisica Generale II (6 CFU)
  aziendale (6 CFU)                                                             materiali (6 CFU)
                                        • Fisiologia (6 CFU)
• Fisica Generale I (12 CFU)                                                  • Sistemi sensoriali (12 CFU)
                                        • Meccanica (12 CFU)
• Fondamenti di Informatica (6                                                • Tecnologie sanitarie (12 CFU)
  CFU)                                  • Teoria dei Segnali (6 CFU)
• Principi di Chimica per
  Ingegneria (6 CFU)

I ANNO

   •     Principi di Chimica per Ingegneria (6 CFU)
       · Obiettivi formativi: L’insegnamento ha lo scopo di fornire le conoscenze di base di chimica per la
         comprensione della relazione fra struttura e proprietà della materia. Il corso si propone di fornire
         nozioni utili per comprendere la struttura della materia a livello molecolare e la sua correlazione con
         le proprietà in massa, per impostare i bilanci di massa ed energia in processi chimici elementari e per
         comprendere i parametri e le leggi fondamentali che regolano l'equilibrio chimico.
       · Modalità di verifica finale: Prova scritta
       · Semestre: Primo semestre

   •     Fondamenti di informatica (6 CFU)
       · Obiettivi formativi: Avviare gli studenti alla progettazione di algoritmi e alla loro realizzazione
         mediante un linguaggio di programmazione.
       · Modalità di verifica finale: Prova scritta e prova orale
       · Semestre: Secondo semestre

   •     Economia e organizzazione aziendale (6 CFU)
       · Obiettivi formativi: L’insegnamento intende fornire le basi per la conoscenza degli aspetti e aziende
         sanitarie.
       · Modalità di verifica finale: Prova scritta e prova orale
       · Semestre: Primo semestre

   •     Algebra Lineare e Analisi Matematica II (12 CFU)
       · Obiettivi formativi: Modulo di Algebra Lineare: Fornire le nozioni di base di algebra lineare,
         riguardanti in particolare gli spazi vettoriali, applicazioni lineari e matrici, determinante, sistemi
         lineari e sottospazi affini, numeri complessi (qualora non fossero già affrontati nel corso di Analisi I
         tenuto in parallelo), prodotti scalari ed hermitiani, diagonalizzazione. Modulo di Analisi Matematica II:

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Ingegneria Biomedica                                                                                                  7

         Fornire gli strumenti per il calcolo differenziale su più variabili, integrali multipli, integrali curvilinei e
         di superficie.
       · Modalità di verifica finale: Prova scritta e prova orale
       · Semestre: Annuale

   •    Calcolo numerico (6 CFU)
       · Obiettivi formativi: ll corso ha l’obiettivo di illustrare, sia da un punto di vista teorico che
         implementativo, alcuni algoritmi numerici per risolvere problemi la cui soluzione esatta è difficile da
         calcolare. In particolare, lo studente sarà messo in condizione di capire la descrizione di un algoritmo
         finalizzato alla risoluzione numerica di un problema elementare di analisi matematica o algebra
         lineare.
       · Modalità di verifica finale: Prova scritta e prova orale
       · Semestre: Secondo semestre

   •    Fisica generale I (12 CFU)
       · Obiettivi formativi: Fornire il quadro generale delle conoscenze fisiche relative a: meccanica classica
         del punto materiale e del corpo rigido, moti oscillatori, idrostatica e idrodinamica, termodinamica di
         sistemi elementari.
       · Modalità di verifica finale: Prova scritta e prova orale
       · Semestre: Secondo semestre

   •    Analisi matematica I (12 CFU)
       · Obiettivi formativi: Fornire le nozioni fondamentali dell’analisi matematica e del calcolo
         infinitesimale e la relativa metodologia operativa.
       · Modalità di verifica finale: Prova scritta e prova orale
       · Semestre: Primo semestre

II ANNO

   •    Biostatistica (6 CFU)
       · Obiettivi formativi: Introdurre lo studente alle conoscenze informatiche e alle metodologie per il
         trattamento statistico dei dati e dei segnali in ambito biomedico.
       · Modalità di verifica finale: Prova scritta e prova orale.

   •    Elettrotecnica (6 CFU)
       · Obiettivi formativi: L’insegnamento si propone di dare allo studente le nozioni di base sulle
         metodologie generali per l’analisi dei circuiti lineari e le nozioni generali per la comprensione delle
         macchine elettriche e dei dispositivi elettrici impiegati nei diversi settori dell’ingegneria.
       · Modalità di verifica finale: Prova scritta e prova orale
       · Semestre: Secondo semestre

   •    Meccanica (12 CFU)
       · Obiettivi formativi: Fornire allo studente gli strumenti per determinare schemi di calcolo per
         analizzare l’equilibrio statico e la cinematica di corpi rigidi e sistemi meccanici semplici; applicare i
         concetti fondamentali di dinamica del corpo rigido; affrontare problemi con vibrazioni; risolvere
         problemi in cui ci sia presenza di attrito e problemi semplici di lubrifica-zione; conoscere le leggi
         fondamentali dell’usura e il funzionamento di elementi meccanici di impiego comune come ruote
         dentate, cinghie, freni.
       · Modalità di verifica finale: Prova scritta e prova orale
       · Semestre: Annuale

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Ingegneria Biomedica                                                                                             8

   •   Elettronica (12 CFU)
       · Obiettivi formativi: Fornire agli studenti le conoscenze di base dell'elettronica analogica e dei sistemi
         digitali, indispensabili per affrontare le problematiche di progettazione di dispositivi e sistemi
         elettronici per applicazioni biomediche. Il corso presenta i principali componenti e circuiti elettronici,
         sia analogici sia digitali, e le metodologie per l'analisi e il progetto funzionale e circuitale.
       · Modalità di verifica finale: Prova scritta e prova orale
       · Semestre: Annuale

   •   Teoria dei segnali (6 CFU)
       · Obiettivi formativi: Introdurre lo studente alle conoscenze informatiche e alle metodologie per
         l’analisi dei segnali biomedici.
       · Modalità di verifica finale: Prova scritta e prova orale

   •   Fisiologia (6 CFU)
       · Obiettivi formativi: L’obiettivo dell’insegnamento è fornire allo studente le cognizioni di fisiologia di
         base necessarie per una corretta comprensione dei processi biologici fondamentali.
       · Modalità di verifica finale: Prova orale
       · Semestre: Secondo semestre

   •   Automatica (6 CFU)
       · Obiettivi formativi: L’insegnamento è volto a fornire le conoscenze di base sui metodi di analisi e di
         controllo dei sistemi dinamici lineari.
       · Modalità di verifica finale: Prova scritta
       · Semestre: Secondo semestre

   •   Fisica generale II (6 CFU)
       · Obiettivi formativi: Fornire agli studenti le conoscenze di base su: fenomeni elettrostatici, correnti
         elettriche e circuiti in corrente continua, magnetostatica e induzione elettromagnetica.
       · Modalità di verifica finale: Prova scritta e prova orale
       · Semestre: Primo semestre

III ANNO

   •   Prova di Lingua Inglese (3 CFU)
       · Per maggiori informazioni, consultare il sito della Scuola di Ingegneria.

   •   Prova finale (3 CFU)
       · Obiettivi formativi: I caratteri della prova finale sono i seguenti.
       · 1. La prova finale mira a valutare la capacità del candidato di svolgere in completa autonomia: a.
         l’approfondimento di uno degli insegnamenti del Corso di Laurea, oppure l’integrazione di attività
         curriculare assegnata dal Corso; b. l’illustrazione autonoma in forma di presentazione orale e/o scritta
         del lavoro svolto.
       · 2. Alla prova finale, e quindi all’attività ad essa corrispondente, sono attribuiti 3 CFU pari a 75 ore
         complessive.
       · 3. In un anno accademico sono previste 6 sessioni di laurea (Art. 25 Regolamento Didattico di Ateneo)
         da tenersi prima delle relative proclamazioni ufficiali.
       · 4. Il giudizio sulla prova finale è affidato ad una Commissione di Laurea designata dal Direttore del
         Dipartimento, su proposta del Corso di Studio. Tale commissione, valutata la prova finale, provvede a
         determinare il voto di laurea.

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Ingegneria Biomedica                                                                                                   9

   •    Sistemi sensoriali (12 CFU)
       · Obiettivi formativi: Modulo Biosensori: Lo scopo dell’insegnamento è quello di fornire allo studente
         criteri ed elementi di base per affrontare correttamente un problema di misura in campo biomedico.
         Nel corso vengono presentati sensori per la misura di parametri fisici, chimici e biochimici di interesse
         biomedico. Modulo Sensi naturali e artificiali: Il Corso approfondisce le tematiche inerenti allo studio
         dei sistemi sensoriali e neuronali con scopi di modellazione, replica con dispositivi artificiali e
         sostituzione con opportune protesi. L’obbiettivo è quello di formale lo studente all’utilizzo delle
         conoscenze fisico-matematiche di cui dispone al fine di poter definire modelli matematici, utili sia in
         ambito medico che ingegneristico, che descrivano la genesi del segnale sensoriale e nervoso, e la sua
         percezione (i.e. psicofisica). Inoltre vengono fornire le nozioni di base necessarie alla progettazione di
         protesi sostitutive e di dispositivi di ausilio.
       · Modalità di verifica finale: Modulo Biosensori: esame scritto e orale; Modulo Sensi Naturali ed
         Artificiali: esame scritto e orale
       · Semestre: Annuale

   •    Tecnologie sanitarie (12 CFU)
       · Obiettivi formativi: Modulo di Gestione della tecnologia sanitaria: L’insegnamento intende fornire le
         basi per la conoscenza del sistema organizzativo del servizio sanitario nazionale e delle problematiche
         di gestione dei servizi sanitari sia sotto il profilo tecnico funzionale che economico. Gli studenti
         verranno introdotti alla conoscenza di banche dati, alla programmazione con basi di dati relazionali e
         ad esempi di automazione di processo e di prodotto nella erogazione di servizi sanitari con esperienze
         dirette all’interno delle strutture ospedaliera. Modulo Strumentazione Biomedica: Gli obiettivi
         formativi del corso sono: mettere lo studente in condizione di possedere una visione generale delle
         problematiche legate all'utilizzo, principalmente in campo medico-clinico ma anche in quello
         biotecnologico, di strumenti ed apparecchiature anche complesse; acquisire le conoscenze
         fondamentali per descrivere i principi base del funzionamento di tali strumenti ed essere in grado di
         analizzare fenomeni legati alla loro interazione con i sistemi biologici (ad esempio, valutare gli effetti
         di raggi X o di onde ultrasoniche al variare delle caratteristiche materiali dei tessuti analizzati, oppure
         l'azione di elettrodi sulla pelle, ecc.); illustrare gli schemi elettrici e le fasi progettuali delle principali
         strumentazioni biomediche.
       · Modalità di verifica finale: Prova orale
       · Semestre: Annuale

   •    Scienza e tecnologia dei materiali (6 CFU)
       · Obiettivi formativi: L’insegnamento è volto a far conseguire allo studente: una solida conoscenza di
         base dei materiali per l'ingegneria biomedica in relazione alla loro struttura, alle loro proprietà ed alle
         tecnologie industriali di lavorazione; la piena consapevolezza delle caratteristiche specifiche delle
         principali classi di materiali (metalli, ceramici, polimeri, compositi) e delle tecniche principali di
         caratterizzazione delle loro proprietà meccaniche ed elettriche; una conoscenza di base dei fenomeni
         di corrosione e di degrado in specifiche condizioni d’uso, nonché dei principali metodi di prevenzione
         e protezione; la capacità di analizzare e correlare tutti gli aspetti sopra menzionati allo scopo di
         effettuare le scelte più appropriate, tanto in fase di utilizzazione pratica dei materiali quanto
         nell'ambito di una progettazione.
       · Modalità di verifica finale: Prova scritta e prova orale
       · Semestre: Secondo semestre

   •    Fenomeni bioelettrici (12 CFU)
       · Obiettivi formativi: Il Corso è suddiviso in due moduli “Fenomeni Bioelettrici I” e “Fenomeni
         Bioelettrici II”. Il modulo di “Fenomeni Bioelettrici I” si prefigge d’illustrare l'origine e la natura dei
         fenomeni bioelettrici per i tessuti eccitabili. Su basi termodinamiche e cinetiche si descrivono

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Ingegneria Biomedica                                                                                          10

         fenomeni di trasporto biologico, elettromeccanici, chimici ed ottici. Il modulo di “Fenomeni
         Bioelettrici II” ha l’obbiettivo di mettere lo studente in condizione di analizzare attraverso metodi
         analitici, fisico-matematici e simulazioni numeriche la fenomenologia delle interazioni ioniche e
         elettroniche nelle cellule, la genesi e la propagazione di biopotenziali nei tessuti eccitabili. Vengono
         altresì illustrate le basi chimico-fisiche e le modellistiche matematiche di nervi e muscoli. I
         fondamenti di tecniche cliniche quali ECG, potenziali evocati, EEG, DBS ed altre vengono illustrati
         anche con simulazioni numeriche.
       · Modalità di verifica finale: Prova orale
       · Semestre: Annuale

   •    12 CFU a scelta:
       · Il corso di studio indicherà anno per anno, in sede di programmazione didattica, corsi a scelta per
         almeno 12 crediti, previa verifica della domanda. La scelta effettuata tra gli insegnamenti del gruppo
         "Attività consigliate per la libera scelta" verrà automaticamente approvata. Altre scelte sono soggette
         ad approvazione da parte del Consiglio di Corso di Studio.

       Biochimica (6 CFU)
       · Obiettivi formativi: L’obiettivo dell’insegnamento è fornire allo studente le cognizioni biochimiche di
          base necessarie per una corretta comprensione in chiave moderna dei processi biologici fondamentali.
       · Modalità di verifica finale: Prova scritta
       · Semestre: Secondo semestre

       Tirocinio (6 CFU)
       · Modalità di verifica finale: Discussione e approfondimenti dell’elaborato prodotto dallo studente.
       · Semestre: Annuale

PROSEGUIMENTO DEGLI STUDI
Laurea Magistrale in Ingegneria Biomedica

Laurea Magistrale in Bionics Engineering

Laurea Magistrale in Ingegneria Robotica e dell’Automazione

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Ingegneria Biomedica                                                                                             11

                              INGEGNERIA BIOMEDICA (magistrale)
Classe                                         LM-21
Dipartimento                                   DII
Sito internet                                  http://biomedica.ing.unipi.it/

Presidente del Consiglio Aggregato :
Luigi Landini
Email: luigi.landini@iet.unipi.it

Coordinatore:
Unità Didattica del Dipartimento di Ingegneria dell’Informazione
Dipartimento di Ingegneria dell’Informazione, via Caruso 16 – 56122, Pisa
Tel.: 050 2217642-511
Fax: 050 2217522
Email: didattica_DII@ing.unipi.it

DESCRIZIONE DEL CORSO

L’Ingegneria Biomedica costituisce un nuovo settore della Scienza e della Tecnologia a carattere
interdisciplinare nei riguardi sia dell’Ingegneria che della Medicina e della Biologia. Il profilo culturale del
laureato in uscita dal Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Biomedica si basa sulla conoscenza approfondita
degli aspetti teorico-scientifici della matematica e delle altre scienze di base e sulla capacità di utilizzare tale
conoscenza per interpretare e descrivere i problemi dell’Ingegneria Biomedica complessi o che richiedono un
approccio interdisciplinare. Il Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Biomedica si propone di fornire una
preparazione interdisciplinare strettamente collegata da un lato al settore dell’informazione e industriale e
dall’altro al settore medico-biologico che costituisce il naturale campo di applicazione. Tale formazione
richiede pertanto, accanto agli insegnamenti di base, insegnamenti a spettro sufficientemente esteso per
poter soddisfare le esigenze interdisciplinari nei quali opera l’ingegnere biomedico.

SBOCCHI PROFESSIONALI
L’obiettivo del Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Biomedica è di formare figure professionali in grado di
operare in attività di studio e soluzione di problemi complessi e interdisciplinari dell’ingegneria biomedica.
Atitolo di esempio: progettazione realizzazione di pacemakers cardiaci, defibrillatori, reni artificiali,
ossigenatori di sangue, arti artificiali; progettazione di sistemi informatici per il monitoraggio del paziente
durante interventi chirurgici o terapia intensiva; progettazione e realizzazione di sensori per l’analisi del
sangue o dell’aria espirata; progettazione e realizzazione di strumenti e dispositivi ad uso terapeutico, (sistemi
laser per interventi chirurgici o sistemi per il rilascio automatico dell’insulina per pazienti diabetici); sviluppo
di metodologie e tecnologie innovative per la progettazione e la realizzazione di macchine e sistemi bioispirati
(di dimensioni macro, micro e nano), caratterizzati da prestazioni molto avanzate (robot ‘animaloidi’ e
‘umanoidi’); sviluppo di dispositivi, per applicazioni biomediche, in particolare per chirurgia mini-invasiva e
per neuroriabilitazione; progettazione di sistemi per laparoscopia o artroscopia o per fissazione delle fratture o
sostituzione delle articolazioni; sviluppo di strategie per supportare le decisioni cliniche basate su sistemi
esperti ed intelligenza artificiale; progettazione di laboratori clinici e altre unità all’interno degli ospedali;
sviluppo di sistemi avanzati per le analisi delle immagini RX, TC, MRI, PET, ecc.; costruzione ed implementare
su computer di modelli di sistemi fisiologici; progettazione e realizzazione di biomateriali e determinazione
delle proprietà chimico-fisiche e di biocompatibílità per organi artificiali; implementazione di nuove procedure
diagnostiche, specialmente quelle che richiedono l’uso di parametri non direttamente misurabili; -sviluppo di
sistemi per la coltura di tessuti quale fonte dei tessuti danneggiati.

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Ingegneria Biomedica                                                                                              12

PIANO DI STUDI – CURRICULUM BIOSTRUMENTAZIONE E BIOINFORMATICA
I ANNO                                                     II ANNO

• Analisi e modelli di segnali biomedici (12 CFU)           • Bioimmagini (12 CFU)
• Attività a libera scelta (12 CFU)                         • Chirurgia assistita dal calcolatore e Informatica
                                                              medica (12 CFU)
• Bioinformatica (6 CFU)
                                                            • Elettronica biomedica II (12 CFU)
• Bioingegneria delle radiazioni (12 CFU)
                                                            • Metodi per l'analisi di segnali multidimensionali (6
• Elettronica biomedica I (6 CFU)
                                                              CFU)
• Tecnologie biomediche (12 CFU)
                                                            • Prova finale (15 CFU)

I ANNO

   •     Analisi e modelli di segnali biomedici (12 CFU)
       · Obiettivi formativi: Fornire agli studenti i supporti metodologici per l’analisi di segnali aleatori, per
         l’analisi statistica multivariata e per l’impiego dei modelli nell’analisi di serie temporali di dati
         biomedici.
       · Modalità di verifica finale: Prova scritta e orale.
       · Semestre: Annuale

   •     Attività a libera scelta (12 CFU)
       · Elenco corsi a libera scelta dello studente: tali insegnamenti verranno automaticamente approvati dal
         Consiglio di Corso di Studio

       Cibernetica fisiologica (6 CFU)
       · Obiettivi formativi: Il corso si occupa di modellizzare, attraverso gli strumenti matematici propri della
          teoria dei controlli automatici, i processi fisici e chimici degli organismi viventi, al fine di
          interpretarne e prevederne il comportamento ed eventualmente di dimensionarne il controllo per
          mezzo di farmaci o vaccini
       · Modalità di verifica finale: Prova orale
       · Semestre: Secondo semestre

       Laboratorio di progettazione di dispositivi elettromedicali (6 CFU)
       · Obiettivi formativi: Utilizzo dei principali strumenti di misure elettroniche - Design e realizzazione di
         semplici dispositivi biomedicali
       · Modalità di verifica finale: Prova orale
       · Semestre: Primo semestre

       Principi di metodiche diagnostiche (6 CFU)
       · Obiettivi formativi: Il corso si prefigge di fornire agli studenti i supporti metodologici per l’analisi di
          dati biomedici nell’ambito della biochimica clinica, della biologia molecolare clinica e della
          diagnostica di laboratorio. Verranno presentate le tecniche diagnostiche generalmente utilizzate nella
          pratica clinica (tecniche immunochimiche, nefelometria, fotometria, elettroforesi) e le nuove
          tecnologie applicabili alla medicina di laboratorio (NGS, microarray, proteomica).Inoltre, saranno
          insegnate le competenze necessarie per partecipare alla progettazione, implementazione e analisi
          dati nell’ambito della medicina di laboratorio.
       · Modalità di verifica finale: Prova scritta e/o orale
       · Semestre: Primo semestre

 Dalla pagina web di Ateneo: https://www.unipi.it/index.php/lauree/corso/10520. Aggiornato il 20/05/2016
Ingegneria Biomedica                                                                                                  13

       Radioprotezione (6 CFU)
       · CFU: 6
       · Obiettivi formativi: norme di radioprotezione e legislazione di riferi mento; le sorgenti di radiazioni
         ionizzanti; l’irradiazione esterna e interna, le grandezze radioprotezionistiche e relative unità di
         misura; gli effetti sanitari dell’esposizione alle radiazioni ionizzanti; i principi della radioprotezione;
         gli aspetti operativi della radioprotezione nell’ impiego delle sorgenti di radiazioni ionizzanti; la
         schermatura; i rifiuti radioattivi.
       · Modalità di verifica finale: Prova scritta

       Strumenti di analisi elettromagnetica in ambito biomedico (6 CFU)
        · Obiettivi formativi: Il corso si propone di fornire gli strumenti per la progettazione e l'analisi di bobine
          a radiofrequenza per applicazioni di Risonanza Magnetica mediante lo sviluppo di simulazioni
          elettromagnetiche, la descrizione dei metodi numerici e l'impiego di strumentazione elettronica per
          test al banco.
        · Modalità di verifica finale: Prova orale
        · Semestre: Primo semestre

       Elementi di economia sanitaria (6 CFU)
       · Obiettivi formativi: domanda e offerta in sanità, le principali caratteristiche del Sistema Sanitario
          Italiano, gli stakeholders in sanità, i sistemi di finanziamento e rimborso. Health Technology
          Assessment (HTA): finalità e strumenti. Le valutazioni economiche in Sanità (complete e parziali): le
          prospettive di analisi, i costi, le conseguenze, l’analisi di sensitività. Analisi di costo sociale, analisi di
          costo-efficacia, analisi di costo utilità, analisi di costo beneficio.
       · Modalità di verifica finale: Prova scritta
       · Semestre: Primo semestre

   •    Bioinformatica (6 CFU)
       · Obiettivi formativi: L’obiettivo dell’insegnamento è fornire allo studente le cognizioni biochimiche di
         base necessarie per una corretta comprensione in chiave moderna dei processi biologici fondamentali.
       · Modalità di verifica finale: Prova scritta
       · Semestre: Secondo semestre

   •    Bioingegneria delle radiazioni (12 CFU)
       · Obiettivi formativi: Modulo “Sorgenti di radiazioni ionizzanti e interazioni biologiche”: Fornire agli
         studenti nozioni di base su fisica atomica e nucleare, sorgenti di radiazioni, interazioni tra radiazioni e
         materia e applicazioni in campo biomedico. Modulo "Radiazioni elettromagnetiche ed interazioni
         biologiche ": Il corso ha lo scopo di fornire le nozioni fondamentali sulla generazione,
         caratterizzazione e propagazione dei campi elettromagnetici, sulla loro interazione con i tessuti
         biologici, e sulle tecniche di misura. Verranno inoltre illustrati gli aspetti dosimetrici (dosimetria
         analitica, numerica e sperimentale), i sistemi di esposizione alle radiazioni elettromagnetiche, i
         metodi di schermatura, le linee guida internazionali (ICNIRP)e la normativa italiana sui limiti di
         esposizione della popolazione alle radiazioni non ionizzanti.
       · Modalità di verifica finale: Prova scritta e orale.
       · Semestre: Annuale

   •    Elettronica biomedica I (6 CFU)
       · Obiettivi formativi: Lo studente che ha completato con successo il corso sarà in grado di progettare e
         analizzare elettronico analogico front-end per le diverse strumentazioni biomediche. Sarà in grado di
         dimostrare una solida conoscenza dei circuiti elettronici di base e avanzate utilizzate nella maggior
         parte dei biomedica strumentazione font-end, come differenziale, strumentazione e di isolamento
         amplificatori, filtri analogici passivi e attivi, analogico-digitale e digitale -to-analog converter, blocchi

 Dalla pagina web di Ateneo: https://www.unipi.it/index.php/lauree/corso/10520. Aggiornato il 20/05/2016
Ingegneria Biomedica                                                                                            14

         elettronici per operazioni matematiche non lineari. Il corso riguarda la progettazione e l'analisi dei
         differenziali, strumentazione e di isolamento amplificatori, filtri analogici passivi e attivi, analogico-
         digitale e convertitori digitali-analogici, blocchi elettronici per operazioni matematiche non lineari.
       · Modalità di verifica finale: Prova scritta e orale.
       · Semestre: Secondo semestre

   •   Tecnologie biomediche (12 CFU)
       · Obiettivi formativi: Modulo di “Micro e nano bioscopia” approfondisce la vasta gamma di tecniche
         ottiche utilizzate nell’ambito biomedico. Partendo da un introduzione alla teoria di ottica geometrica
         e ottica molecolare (assorbanza, scattering e fluorescenza), la seconda parte del modulo si focalizza
         sulle tecnologie di analisi microstrutturale di tessuti naturali e ingegnerizzati e metodi di elaborazione
         in 2 e 3D utilizzando sia ImageJ che Matlab. Verranno trattati i seguenti argomenti: i) le lenti per
         correzione di vizi refrattivi, ii) tecniche analitiche baste sull’assorbanza e fluorescenza ii) la
         microscopia ottica, iii) microscopia a fluorescenza, iv) microscopia a scansione, v) tecniche nano o
         super-risolute, vi) tecniche di microtommografia (OCT e microCT), vii) chiarificazione tessutale. Lo
         studente avrà l’opportunità di visitare laboratori di micro e nanobioscopia e elaborare immagini
         cellulari. Modulo di “Laboratorio di Tecnologie Biomediche” ha lo scopo di abilitare lo studente nella
         realizzazione di prototipi elettromeccanici per applicazioni biomediche. Saranno trattati i seguenti
         argomenti: 1) fondamenti di tecnologia meccanica applicata al settore biomedico 2) fondamenti di
         modellazione CAD tramite utilizzo di software (Solidworks o 123D-design), 3) prototipazione rapida di
         tipo elettronico utilizzando schede elettroniche open-source (arduino) interfacciabili con sensori e
         attuatori; 4) prototipazione elettromeccanica (scelta attuatori, driver e loro dimensionamento).
       · Modalità di verifica finale: Orale e progetto
       · Semestre: Annuale

II ANNO

   •   Bioimmagini (12 CFU)
       · Obiettivi formativi: Modulo “ Immagini biomediche”: Introdurre lo studente alle conoscenze dei
         principi di formazione e al contenuto informativo delle bioimmagini. Modulo “Elaborazione delle
         bioimmagini”: Introdurre lo studente alla conoscenza delle tecniche e algoritmi di elaborazione delle
         bioimmagini.
       · Modalità di verifica finale: Prova orale
       · Semestre: Annuale

   •   Chirurgia assistita dal calcolatore e Informatica medica (12 CFU)
       · Obiettivi formativi: Modulo “Chirurgia assistita dal calcolatore”: Il corso introduce i dispositivi e le
         metodologie alla base dei sistemi per la chirurgia assistita dal calcolatore. Gli argomenti trattati
         riguardano principalmente la gestione e l'elaborazione delle immagini mediche per finalità di
         pianificazione e simulazione della terapia, il tracking, la registrazione, l'ergonomia delle interfacce
         utente, la robotica medica guidata dalle immagini. Modulo “Informatica medica”: Al termine del
         modulo di informatica medica lo studente sarà in grado di eseguire l’ analisi di problemi per la
         definizione di specifiche di sistema; capire se un database è progettato bene; progettare e realizzare
         un prototipo web con il framework open source BMF specifico per soluzioni e-health. Acquisirà nozioni
         di base su standard di comunicazione in sanità HL7 e nozioni di base sul trattamento dei dati sensibili.
         Saprà di cosa si occupa l'ICT per un'azienda sanitaria; conoscerà la complessità del modello
         organizzativo. Brevi cenni di management di sistemi complessi.
       · Modalità di verifica finale: Modulo Chirurgia assistita dal calcolatore - Esame Orale; Modulo
         Informatica medica - Esame Orale (+ progetto)
       · Semestre: Annuale

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Ingegneria Biomedica                                                                                             15

   •     Elettronica biomedica II (12 CFU)
       · Obiettivi formativi: L’insegnamento si propone di fornire agli studenti conoscenze di base
         dell'elettronica digitale e dell'elaborazione numerica, oltre che i principi di programmazione Android
         per smartphone e progettazione di interfacce uomo-macchina.
       · Modalità di verifica finale: Prova orale
       · Semestre: Annuale

   •     Metodi per l’analisi di segnali multidimensionali (6 CFU)
       · Obiettivi formativi: Fornire allo studente i supporti metodologici per la decomposizione e l’estrazione
         di informazioni da sequenze multidimensionali di dati biomedici.
       · Modalità di verifica finale: Prova orale
       · Semestre: Primo semestre

   •     Prova finale (15 CFU)
       · Modalità di verifica finale: La prova finale consiste nella stesura di un elaborato relativo ad un’attività
         di progettazione o di ricerca, e nella sua presentazione e discussione. La valutazione dell’elaborato,
         oltre che sulla qualità del lavoro svolto, sarà basata sulla padronanza dei temi trattati, sulla capacità
         di operare in modo autonomo, sulle attitudini di sintesi e sulle capacità di comunicazione.

PIANO DI STUDI – CURRICULUM TECNOLOGIE BIOMEDICHE
I ANNO                                                     II ANNO

• Analisi e modelli di segnali biomedici (12 CFU)           • Ingegneria biomolecolare e cellulare (6 CFU)
• Attività a libera scelta (12 CFU)                         • Ingegneria dei Tessuti e Modelli Biomimetici (12
                                                              CFU)
• Bioingegneria delle radiazioni (12 CFU)
                                                            • Progettazione di micro e nano sistemi biomedicali
• Meccanica applicata al sistema muscolo scheletrico          (12 CFU)
  (6 CFU)
                                                            • Prova finale (15 CFU)
• Modellizzazione biofisica dei sistemi complessi (6
  CFU)                                                      • Robotica per chirurgia e per riabilitazione (12 CFU)

• Tecnologie biomediche (12 CFU)

I ANNO

   •     Analisi e modelli di segnali biomedici (12 CFU)
       · Obiettivi formativi: Fornire agli studenti i supporti metodologici per l’analisi di segnali aleatori, per
         l’analisi statistica multivariata e per l’impiego dei modelli nell’analisi di serie temporali di dati
         biomedici.
       · Modalità di verifica finale: Prova scritta e orale.
       · Semestre: Annuale

   •     Attività a libera scelta (12 CFU)
       · Elenco corsi a libera scelta che verranno automaticamente approvati dal Consiglio di Corso di Studio

       Cibernetica fisiologica (6 CFU)
       · Obiettivi formativi: Il corso si occupa di modellizzare, attraverso gli strumenti matematici propri della
          teoria dei controlli automatici, i processi fisici e chimici degli organismi viventi, al fine di
          interpretarne e prevederne il comportamento ed eventualmente di dimensionarne il controllo per
          mezzo di farmaci o vaccini
       · Modalità di verifica finale: Prova orale
       · Semestre: Secondo semestre

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Ingegneria Biomedica                                                                                                  16

       Laboratorio di progettazione di dispositivi elettromedicali (6 CFU)
       · Obiettivi formativi: Utilizzo dei principali strumenti di misure elettroniche - Design e realizzazione di
         semplici dispositivi biomedicali
       · Modalità di verifica finale: Prova orale
       · Semestre: Primo semestre

       Principi di metodiche diagnostiche (6 CFU)
       · Obiettivi formativi: Il corso si prefigge di fornire agli studenti i supporti metodologici per l’analisi di
          dati biomedici nell’ambito della biochimica clinica, della biologia molecolare clinica e della
          diagnostica di laboratorio. Verranno presentate le tecniche diagnostiche generalmente utilizzate nella
          pratica clinica (tecniche immunochimiche, nefelometria, fotometria, elettroforesi) e le nuove
          tecnologie applicabili alla medicina di laboratorio (NGS, microarray, proteomica).Inoltre, saranno
          insegnate le competenze necessarie per partecipare alla progettazione, implementazione e analisi
          dati nell’ambito della medicina di laboratorio.
       · Modalità di verifica finale: Prova scritta e/o orale
       · Semestre: Primo semestre

       Radioprotezione (6 CFU)
       · Obiettivi formativi: - norme di radioprotezione e legislazione di riferi mento; - le sorgenti di radiazioni
         ionizzanti; - l’irradiazione esterna e interna, le grandezze radioprotezionistiche e relative unità di
         misura; - gli effetti sanitari dell’esposizione alle radiazioni ionizzanti; - i principi della
         radioprotezione; - gli aspetti operativi della radioprotezione nell’ impiego delle sorgenti di radiazioni
         ionizzanti; - la schermatura; - i rifiuti radioattivi.
       · Modalità di verifica finale: Prova scritta

       Strumenti di analisi elettromagnetica in ambito biomedico (6 CFU)
        · Obiettivi formativi: Il corso si propone di fornire gli strumenti per la progettazione e l'analisi di bobine
          a radiofrequenza per applicazioni di Risonanza Magnetica mediante lo sviluppo di simulazioni
          elettromagnetiche, la descrizione dei metodi numerici e l'impiego di strumentazione elettronica per
          test al banco.
        · Modalità di verifica finale: Prova orale
        · Semestre: Primo semestre

       Elementi di economia sanitaria (6 CFU)
       · Obiettivi formativi: domanda e offerta in sanità, le principali caratteristiche del Sistema Sanitario
          Italiano, gli stakeholders in sanità, i sistemi di finanziamento e rimborso. Health Technology
          Assessment (HTA): finalità e strumenti. Le valutazioni economiche in Sanità (complete e parziali): le
          prospettive di analisi, i costi, le conseguenze, l’analisi di sensitività. Analisi di costo sociale, analisi di
          costo-efficacia, analisi di costo utilità, analisi di costo beneficio.
       · Modalità di verifica finale: Prova scritta
       · Semestre: Primo semestre

   •    Bioingegneria delle radiazioni (12 CFU)
       · Obiettivi formativi: Modulo “Sorgenti di radiazioni ionizzanti e interazioni biologiche”: Fornire agli
         studenti nozioni di base su fisica atomica e nucleare, sorgenti di radiazioni, interazioni tra radiazioni e
         materia e applicazioni in campo biomedico. “Modulo "Radiazioni elettromagnetiche ed interazioni
         biologiche ": Il corso ha lo scopo di fornire le nozioni fondamentali sulla generazione,
         caratterizzazione e propagazione dei campi elettromagnetici, sulla loro interazione con i tessuti
         biologici, e sulle tecniche di misura. Verranno inoltre illustrati gli aspetti dosimetrici (dosimetria
         analitica, numerica e sperimentale), i sistemi di esposizione alle radiazioni elettromagnetiche, i
         metodi di schermatura, le linee guida internazionali (ICNIRP)e la normativa italiana sui limiti di
         esposizione della popolazione alle radiazioni non ionizzanti.

 Dalla pagina web di Ateneo: https://www.unipi.it/index.php/lauree/corso/10520. Aggiornato il 20/05/2016
Ingegneria Biomedica                                                                                               17

       · Modalità di verifica finale: Prova scritta e orale.
       · Semestre: Annuale

   •    Meccanica applicata al sistema muscolo scheletrico (6 CFU)
       · Obiettivi formativi: Fornire gli strumenti per l’analisi cinematica, statica e dinamica tridimensionale
         di sistemi meccanici, basandosi su un approccio robotico, sia di tipo teorico che pratico (programmi al
         calcolatore); indicare le strategie per la definizione degli schemi meccanici per l’analisi del
         movimento; fornire gli elementi di base per la descrizione del sistema muscolo-scheletrico, in
         particolare arti e spina; metodi per la stima delle forze muscolari e dei carichi sulle articolazioni.
       · Modalità di verifica finale: Prova scritta
       · Semestre: Primo semestre

   •    Modellizzazione biofisica dei sistemi complessi (6 CFU)
       · Obiettivi formativi: Verranno introdotti e discussi modelli complessi di interesse biofisico (modelli di
         trasmissione neuronale, del sistema cardiocircolatorio, di motori cellulari). Verrano forniti gli
         strumenti fisico matematici relativi, dal trattamento dei segnali in sistemi complessi, a nozioni di
         statistica e al moto browniano.
       · Modalità di verifica finale: Prova orale.
       · Semestre: Secondo semestre

   •    Tecnologie biomediche (12 CFU)
       · Obiettivi formativi: Modulo di “Micro e nano bioscopia” approfondisce la vasta gamma di tecniche
         ottiche utilizzate nell’ambito biomedico. Partendo da un introduzione alla teoria di ottica geometrica
         e ottica molecolare (assorbanza, scattering e fluorescenza), la seconda parte del modulo si focalizza
         sulle tecnologie di analisi microstrutturale di tessuti naturali e ingegnerizzati e metodi di elaborazione
         in 2 e 3D utilizzando sia ImageJ che Matlab. Verranno trattati i seguenti argomenti: i) le lenti per
         correzione di vizi refrattivi, ii) tecniche analitiche baste sull’assorbanza e fluorescenza ii) la
         microscopia ottica, iii) microscopia a fluorescenza, iv) microscopia a scansione, v) tecniche nano o
         super-risolute, vi) tecniche di microtommografia (OCT e microCT), vii) chiarificazione tessutale. Lo
         studente avrà l’opportunità di visitare laboratori di micro e nanobioscopia e elaborare immagini
         cellulari. Modulo di “Laboratorio di Tecnologie Biomediche” ha lo scopo di abilitare lo studente nella
         realizzazione di prototipi elettromeccanici per applicazioni biomediche. Saranno trattati i seguenti
         argomenti: 1) fondamenti di tecnologia meccanica applicata al settore biomedico 2) fondamenti di
         modellazione CAD tramite utilizzo di software (Solidworks o 123D-design), 3) prototipazione rapida di
         tipo elettronico utilizzando schede elettroniche open-source (arduino) interfacciabili con sensori e
         attuatori; 4) prototipazione elettromeccanica (scelta attuatori, driver e loro dimensionamento).
       · Modalità di verifica finale: Prova orale e progetto.
       · Semestre: Annuale

II ANNO

   •    Ingegneria biomolecolare e cellulare (6 CFU)
       · Obiettivi formativi: Il corso, si propone di fornire le conoscenze di base sui sistemi cellulari e tissutali,
         utili per applicazioni in ambito bioingegneristico. In particolare, la prima parte del corso ha come
         obiettivo sia quello di fornire una panoramica sulla struttura e il funzionamento dei diversi tessuti
         biologici sia quello di fornire le conoscenze relative alle tecniche e alle procedure per la coltivazione
         in vitro di cellule animali con particolare riferimento alla loro applicazione nel settore dell'ingegneria
         tissutale, ai fini della rigenerazione di tessuti ed organi. Obiettivo della seconda parte del corso è
         invece quello di approfondire le conoscenze sull'ingegneria tissutale facendo specifico riferimento alle
         tecniche, alle procedure e ai materiali utilizzati per la realizzazione di supporti tridimensionali
         (scaffold) atti a supportare la rigenerazione dei diversi tessuti naturali

 Dalla pagina web di Ateneo: https://www.unipi.it/index.php/lauree/corso/10520. Aggiornato il 20/05/2016
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