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Bioingegneria della riabilitazione

01NEIMV

A.A. 2019/20

Lingua dell'insegnamento

Italiano

Corsi di studio

Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Biomedica - Torino

Organizzazione dell'insegnamento
Didattica Ore
Lezioni 48
Esercitazioni in laboratorio 12
Docenti
Docente Qualifica Settore h.Lez h.Es h.Lab h.Tut Anni incarico
Gazzoni Marco Professore Associato ING-INF/06 48 0 0 0 8
Collaboratori
Espandi
Didattica
SSD CFU Attivita' formative Ambiti disciplinari
ING-INF/06 6 B - Caratterizzanti Ingegneria biomedica
Date d'appello
Orario delle lezioni
Statistiche superamento esami
2018/19
L’ingegneria della riabilitazione è una branca dell’ingegneria che applica i principi della scienza e dell'ingegneria 1) allo sviluppo di soluzioni tecnologiche e dispositivi per aiutare le persone con disabilità e 2) al supporto del recupero delle funzioni fisiche e cognitive perse a causa di malattia o infortunio. Gli obiettivi di questo corso sono quelle di introdurre gli studenti al campo dell'ingegneria della riabilitazione e alle moderne tecnologie utilizzate per migliorare la qualità della vita delle persone con disabilità e per il recupero da traumi. Durante il corso gli studenti saranno introdotti ai principi fondamentali e alle basi della progettazione di strumenti medici, sensori e attuatori utilizzati nella riabilitazione motoria. Saranno presi in considerazione i seguenti argomenti: metodi di valutazione della funzione motoria, ortesi e protesi, stimolazione elettrica funzionale, tecniche di riabilitazione emergenti (robotica in riabilitazione, realtà virtuale).
Rehabilitation engineering is the use of engineering science and principles to 1) develop technological solutions and devices to assist individuals with disabilities, and 2) aid the recovery of physical and cognitive functions lost because of disease or injury. The aims of this course are to introduce the students to to the field of rehabilitation engineering and to the modern technologies used to improve the quality of life of individuals with disabilities, and those recovering from trauma. During the course the students will be introduced to the fundamental principles and design considerations of medical instruments, sensors and actuators used in motor rehabilitation. The following topics will be considered: orthotics and prosthetics, functional electrical stimulation, motor function evaluation and training technologies, emerging techniques in motor rehabilitation (rehabilitation robotics, virtual reality).
Il corso ha come obiettivi principali quelli di 1) fornire agli studenti le conoscenze sull’applicazione di scienza e tecnologia alla riabilitazione motoria e sensoriale; 2) incoraggiare l'acquisizione di competenze scientifiche generali come l'analisi e la discussione di informazioni e dati scientifici. Al termine di questo corso, lo studente deve avere: 1. un buon livello di conoscenza dei principi della bioingegneria applicati alla riabilitazione motoria; 2. la conoscenza in una ampia gamma di tecnologie utilizzate nella riabilitazione motoria; 3. conoscenze tecniche e buone capacità di problem solving e di pensiero critico per intraprendere attività di ricerca e sviluppo Al termine di questo corso, lo studente dovrebbe essere in grado di: 1. Applicare le conoscenze dell’ingegneria al campo della riabilitazione 2. Spiegare le principali categorie delle tecnologie riabilitative e le caratteristiche di base di ogni categoria. 3 . Analizzare uno scenario per selezionare una categoria appropriata di tecnologia riabilitativa. 4. Sviluppare iniziative di auto-apprendimento (analisi e revisione della letteratura scientifica) e integrare le conoscenze apprese per risolvere problemi. 5. Applicare quanto appreso in aula a situazioni nuove.
The course will 1) provide students the knowledge on application of science and technology to sensory and motor rehabilitation; 2) encourage the acquisition of general scientific skills such as analysis and discussion of scientific information and data. At the conclusion of this course, the student should have: 1. good level of knowledge of the bioengineering principles applied to motor rehabilitation; 2. knowledge in a range of technologies used in motor rehabilitation; 3. technical knowledge and good skills in problem solving and critical thinking to undertake research and development At the conclusion of this course, the student should be able to: 1. Apply fundamental knowledge of engineering in rehabilitation 2. Explain the basic categories of rehabilitation technology and the basic characteristics of each category. 3.. Analyze a case scenario to select an appropriate category of rehabilitation technology. 4. Develop self-learning initiatives (analysis and review of research literature) and integrate learned knowledge for problem solving 5. Apply what was learned in the classroom to novel situations.
Buona conoscenza degli argomenti trattati nei corsi di fisica, elettrotecnica, elettronica e fisiologia con elementi di anatomia umana.
Students must be familiar with the arguments presented in the courses of physics, electric circuits, electronics, and physiology with elements of human anatomy
Il corso tratta i seguenti argomenti principali: • Introduzione all'ingegneria della riabilitazione. • Panoramica delle principali patologie che portano a limitazioni sensori-motorie. • Analisi del movimento. Panoramica delle tecnologie. • Sistemi opto-elettronici. Calibrazione. Sistemi a marker attivi e passivi. Protocolli comuni per il posizionamento dei marker. Sistemi di riferimento locali, tecnico ed anatomico. Stima degli angoli articolari. Esempi. • EMG di superficie in riabilitazione. Generazione e prelievo. EMG in condizioni dinamiche, problematiche. Stima degli istanti di attivazione. Stima della fatica. Accenni a metodi avanzati di EMG di superficie. • Attuatori utilizzati nella riabilitazione motoria. Muscoli artificiali: McKibben, SMA. • Ortesi e protesi per arti inferiori e arti superiori. Classificazione. Metodi di controllo. Controllo mioelettrico classico e basato su pattern. Accenni a metodi avanzati. • Stimolazione elettrica funzionale. • Tecnologie per la valutazione e il training di capacità motorie (biofeedback) • Tecniche emergenti in riabilitazione motoria: robotica riabilitativa, realtà virtuale
The content of this course covers the following topics: • Introduction to rehabilitation engineering. • Overview of diseases and injuries of the CNS leading to sensory-motor impairment • Movement analysis. Overview of technologies. • Optoelectronics systems. Calibration. Active and passive markers. Protocols for marker positioning. Local reference frames, technical and anatomical frames. Joint angle estimation. Examples. • Surface EMG in rehabilitation. sEMG detection. EMG in dynamic conditions, main issues. Activation interval estimation. Fatigue estimation. Advanced methods in sEMG. • Actuators in motor rehabilitation. Artificial muscles: McKibben and SMA. • Lower limb and upper limb orthotics and prosthetics. Classification. Control methods. Conventional and “pattern based” myoelectric control. Introduction to advanced methods. • Functional Electrical Stimulation • Evaluation and Training Technology (biofeedback) • Emerging techniques in motor rehabilitation: Rehabilitation robotics, virtual reality
Il corso sarà organizzato in lezioni teorico-pratiche interattive, con presentazione di esempi ed esercizi risolti.
Unit will be based on interactive theoretical-practical classes, with presentation of examples and solved exercises
Materiale didattico fornito dal docente durante il corso Libro: Introduction to Neural Engineering for Motor Rehabilitation, D Farina, W Jensen, M Akay (Editors)
Teaching material provided during the course Introduction to Neural Engineering for Motor Rehabilitation, D Farina, W Jensen, M Akay (Editors)
Modalità di esame: Prova scritta (in aula);
Exam: Written test;
... L'esame intende verificare la conoscenza delle tecnologie descritte a lezione e verificare le capacità di problem solving. La prova scritta della durata di 90 minuti comprende nove domande a risposta guidata e due domande/esercizi a risposta aperta. Nel corso della prova non è consentita la consultazione di appunti, testi a stampa o qualunque altro materiale. Le 9 domande a risposta multipla sono volte ad accertare le conoscenze generali relative alle tematiche trattate nel corso. Ad ogni risposta esatta viene attribuito 1 punto, ad ogni risposta non data vengono attribuiti 0 punti, ad ogni risposta errata viene attribuito un punteggio negativo pari a 0,25 punti. Le 2 domande/esercizi a risposta aperta sono volte ad accertare la conoscenza degli aspetti specifici degli argomenti trattati a lezione ed indicati nel programma dell'insegnamento. Ad ogni risposta è attribuito un punteggio massimo pari a 12 punti. Il voto finale è ottenuto sommando la votazione ottenuta nelle domande a risposta guidata (max 9 punti) e la votazione ottenuta nelle 2 domande/esercizi a risposta aperta (massimo 24 punti). E’ data la possibilità agli studenti interessati di svolgere una tesina. Le tesine possono essere di due tipi: Compilativa: Analisi della letteratura per approfondire un argomento del corso. L’argomento può essere proposto dallo studente. Valutazione massima 1 punto da sommare alla valutazione ottenuta nella prova scritta. Sperimentale: E’ un tesina sperimentale competitiva svolta a gruppi di tre/quattro persone. Il tema della tesina verrà definito durante il corso. Valutazione massima 3 punti da sommare alla valutazione ottenuta nella prova scritta.
Gli studenti e le studentesse con disabilità o con Disturbi Specifici di Apprendimento (DSA), oltre alla segnalazione tramite procedura informatizzata, sono invitati a comunicare anche direttamente al/la docente titolare dell'insegnamento, con un preavviso non inferiore ad una settimana dall'avvio della sessione d'esame, gli strumenti compensativi concordati con l'Unità Special Needs, al fine di permettere al/la docente la declinazione più idonea in riferimento alla specifica tipologia di esame.
Exam: Written test;
The exam aims to verify the knowledge of the technologies described during the lessona and to verify the problem solving skills of the student. The final exam is written. It lasts 90 minutes and comprises nine closed response questions and 2 exercises covering the entire program. During the exam students are not allowed to use handouts, textbooks or any other material. The nine closed response questions are evaluated up to 9 points as follows: each right answer increases the score by 1 point, each wrong answer decreases the score by 0,25 points, each question without an answer does not modify the score. The two exercises are evaluated up to 24 points (12 points for each exercise). The final score is obtained by summing the results obtained in the closed response questions and in the two exercises (for a maximum of 33 points). If the final score is higher than 30.5 the exam is passed with Laude. Students, on a voluntary basis, can carry out outside class time assignments, like monographs or small projects. Monographs: the objective is to perform a literature analysis of a specific topic chosen by the student. It will be evaluated between 0 and 1 point summed to the final score of the written exam. Small Project: it is an experimental project carried out by groups of 3/4 students. The topic will be common to all groups and will be defined during the course. It will be evaluated between 0 and 3 points summed to the final score of the written exam.
In addition to the message sent by the online system, students with disabilities or Specific Learning Disorders (SLD) are invited to directly inform the professor in charge of the course about the special arrangements for the exam that have been agreed with the Special Needs Unit. The professor has to be informed at least one week before the beginning of the examination session in order to provide students with the most suitable arrangements for each specific type of exam.
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