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Applicazioni biomedicali dei campi elettromagnetici

01POEMV

A.A. 2018/19

Lingua dell'insegnamento

Italiano

Corsi di studio

Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Biomedica - Torino

Organizzazione dell'insegnamento
Didattica Ore
Lezioni 40
Esercitazioni in aula 20
Docenti
Docente Qualifica Settore h.Lez h.Es h.Lab h.Tut Anni incarico
Vecchi Giuseppe Professore Ordinario ING-INF/02 40 0 0 0 7
Collaboratori
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Didattica
SSD CFU Attivita' formative Ambiti disciplinari
ING-INF/02 6 C - Affini o integrative Attività formative affini o integrative
2018/19
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. L’enfasi è soprattutto sulle applicazioni cliniche attuali, ma viene fatta una panoramica che comprende risultati recenti sia su effetti scientificamente studiati sia su prospettive terapeutiche in sperimentazione.
Non-ionizing electromagnetic (EM) fields are a very relevant part of present clinical technologies in diagnostics and therapy. EM fields are also the means with which we transmit information in any wireless application and sense the environment (e.g. radar), and are thus closely watched for possible effects on human health; Italian, European and many other legislations set rules to protect from any possible adverse effect on people. The course deals with both aspects, with special emphasis on application of present clinical interest.
a) Conoscenza della panoramica delle principali applicazioni cliniche e dei risultati scientifici noti. b) Abilità a comprendere le principali prospettive applicative, le problematiche tecnologiche, le normative e raccomandazioni. c) Capacità di dare valutazioni quantitative di quanto al punto b)
The course aims to provide students with the knowledge of the main clinical applications of EM fields, as well as the overview of presently known scientific results on their effects on humans. It is expected that the successful student will have gained the ability to understand the main application perspectives, the technological issues, the regulations and recommendations.
Matematica di base del triennio; fisica di base, nozioni di elementari di fisica sulle grandezze termiche, elettriche, magnetiche ed elettromagnetiche; Elettrotecnica.
Bachelor-level college math (calculus); fundamentals of bachelor-level college physics, basics of thermal, electric and magnetic phenomena; basic circuit theory.
- Richiami ed integrazioni sulla caratterizzazione del campo elettromagnetico (EM); - Caratterizzazione del campo EM nei mezzi materiali e caratterizzazione elettromagnetica macroscopica dei tessuti biologici. - Bilancio energetico per il campo elettromagnetico; - Regime di bassa frequenza (campo quasi-statico) e di alta frequenza (onde elettromagnetiche). - Panoramica degli effetti scientificamente riconosciuti dei campi elettromagnetici (EM): effetti non-termici e termici noti; - Effetti termici: il campo come sorgente termica a bassa e alta frequenza, penetrazione dei campi; bio-heat equation. - Principali usi diagnostici in uso clinico dei campi EM; uso dei campi per applicazioni di ipertermia, ablazione ed elettrobisturi. - Campi EM ambientali: principali sorgenti e protezione dalle esposizioni nella normativa e raccomandazioni. - Effetti terapeutici e diagnostici attualmente in sperimentazione.
Review of fundamentals of electromagnetic (EM) field characterization; The EM field in material bodies, macroscopic EM characterization of biological tissues. Energy balance for the EM field; low-frequency (quasi-static) and high-frequency (wave) regimes. Overview of scientifically recognized bio effects of non-ionizing EM fields: non-thermal and thermal effects. Thermal effects: the EM field as a heat source, low and high frequency regimes; bio-heat equation. Most important clinical applications of EM fields in diagnostics; electrosurgery and therapeutic use of hyperthermia. Man-made environment EM fields: relevant sources, exposure regulations and recommendations. Proposed therapeutic and diagnostic applications of EM fields.
L'insegnamento è articolato in lezioni frontali ed esercitazioni assistite centrate su problemi assegnati durante il corso; il lavoro sui problemi assegnati rappresenta un punto chiave del percorso di apprendimento. È possibile l’uso dimostrativo o predittivo di specifici strumenti software di simulazione. Laboratorio opzionale su progetti speciali.
The course is organized in lectures (40 hours) and in-class assistance to problems solving (20 hours). A key component of the learning activity are problem-solving classes and home assignments. The use of specialized software tools is anticipated as an instruction support and/or for hands-on experience. Optional lab on special projects.
Il docente metterà a disposizione degli studenti il materiale presentato a lezione ed eventuale altro materiale per approfondimenti. Non sono necessari altri testi per l’apprendimento ed il superamento dell’esame.
- Lecture notes provided - Scientific papers No other material is necessary to successfully learn the presented topics and pass the exam.
Modalità di esame: prova scritta;
- L’esame standard consiste di uno scritto sugli esercizi (”parte A”), ed uno scritto (o orale) sulla teoria (“parte B”). - L’esame si può anche sostenere in forma ridotta, con la sola parte di esercizi (”parte A”), e con un voto massimo limitato a 23/30 (i voti superiori a 23 vengono convertiti in 23, quelli minori o uguali restano inalterati). - Chi consegna puntualmente tutti gli esercizi assegnati "a casa" ha un bonus che aumenta il voto dell’esame sostenuto in forma ridotta; il bonus ha valore dipendente dal voto dello scritto sugli esercizi, e la tabella di conversione viene fornita come parte della documentazione del corso; il valore massimo è di 3/30. *Descrizione degli obiettivi che l'esame intende accertare, coerentemente con i "risultati di apprendimenti attesi" dichiarati: * - La parte A è basata sullo svolgimento di esercizi relativi al punto c) dei "risultati di apprendimenti attesi" ed analoghi a quelli svolti durante il corso; intende accertare la capacità di risolvere esercizi come quelli visti nel dettaglio durante il corso, e dunque standard. - La parte B ha il compito di verificare la comprensione degli argomenti del corso oltre ciò che viene verificato nella parte A. Intende accertare: - la capacità di risolvere problemi relativi al punto c) dei "risultati di apprendimenti attesi" e non standard; - la comprensione dei risultati presentati durante il corso ed utilizzati per risolvere problemi applicativi, relativi ai punti b) e c) dei "risultati di apprendimenti attesi"; - la comprensione del modo in cui i risultati citati sopra si inseriscono nel panorama tecnologico, normativo ed scientifico, come ai punti a), b, c) dei "risultati di apprendimenti attesi". Criteri di valutazione: Alla parte A è assegnato un punteggio separato in 30simi, e le due parti (a e B) sono valutate in modo integrale per assegnare il voto. Di norma è necessario avere un voto non inferiore a 24/30 della parte A per arrivare un voto globale di 30/30. La lode è attribuita sulla base di un risultato di spicco rispetto alla media (miglior 5-10%). - La prova sugli esercizi ha una durata di 2h, quella sulla teoria di 45m. - In entrambe le prove non e' consentita la consultazione di libri o appunti; viene invece fornita una raccolta di formule con lo scopo di evitare inutili sforzi mnemonici; le formule sono tratte dal materiale fornito durante il corso.
Exam: written test;
The exam (final) is in written form. -Standard exam: one test on problem solving (“partA”, 2hrs) and one test (“part B”, 45m) on the understanding of course topics beyond those tested in part A (often referred to as “theory”). Part A is separately graded, part B is then evaluated together with part A to assign the global grade; as a rule, a min score of 24/30 in part A is necessary to reach an overall score of 30/30. Cum laude (“30 lode”) grade is assigned on the basis of outstanding performance with respect to average (typically best 5-10%). - Reduced form: the exam may be passed with only part A test and max overall grade of 23/30 (hard clipping). - Bonus: upon timely submission of assignments an additive bonus is assigned to be used with reduced testing; the number value of the bonus depends on the score obtained in part A, the conversion table is provided as course material and the beginning of the course. - The test is closed-book (no material allowed), but useful formulas are provided with exam text (to avoid unnecessary mnemonic efforts); the formulas are taken from the course handouts.


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