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Progettazione di software medicali/Tecnologie per la telemedicina

01UQWMV

A.A. 2021/22

2021/22

Progettazione di software medicali

L'insegnamento fornisce le conoscenze necessarie per la progettazione e la gestione dei software medicali a supporto dell’attività clinica. Questo tipo di software è alla base dell'informatizzazione dei processi clinici e dei sistemi di telemedicina. L’informatizzazione dei processi clinici all’interno delle strutture sanitarie procede lentamente a causa delle difficoltà di inserimento dei software, spesso progettati senza una reale conoscenza dei processi, nel lavoro quotidiano del singolo operatore sanitario e della difficoltà di rendere interoperabili i software tra loro. Operare correttamente nella fase di progettazione e di inserimento all’interno della struttura del software ne aumenta l’accettabilità e diminuisce i rischi. Occorre poi ricordare che molti di questi software deve sottostare alla normativa dispositivi medici. Al termine dell'insegnamento lo studente sarà in grado di collaborare con un team che sviluppa software medicale o di inserirsi in un servizio IT o di ingegneria clinica di una struttura sanitaria.

Tecnologie per la telemedicina

Il corso si propone di fornire un quadro generale sulle tecnologie, servizi e modalità trasmissive e di elaborazione dei dati nelle applicazioni di telemedicina, con riferimenti a casi clinici reali

Progettazione di software medicali

This course provides the competences necessary to design medical software and to manage their use in the clinical practice. This kind of software is fundamental for computerized clinical processes and for telemedicine services. For a successful use of this kind of software, design must take into account the daily processes and the interoperability with the other software. A correct design increase their acceptability and reduce risks linked to their use. Several of these software are medical device software. At the end, the student will be able to cooperate with a medical software developing team or to work for an IT or a Clinical Engineering Department.

Tecnologie per la telemedicina

The course provides a general picture of the technologies, services, transmission and data processing techniques in telemedicine applications, with references to real clinical cases.

Progettazione di software medicali

L’insegnamento fornisce 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. Durante le attività di laboratorio, allo studente viene insegnato come acquisire le specifiche tramite la modellizzazione dei processi, come progettare adeguatamente le interfacce in modo che siano ergonomiche e che favoriscano una riduzione dei rischi collegati a errori di input o a una non corretta interpretazione delle informazioni visualizzate, e come portare avanti correttamente la fase di test e validazione.

Tecnologie per la telemedicina

Al termine del corso lo studente dovrà essere in grado di - valutare vantaggi, svantaggi, limiti e applicabilità delle tecniche di trasmissione ed elaborazione dell’informazione, presentate dal docente durante le lezioni - sviluppare un progetto di massima di applicazioni di telemedicina. Inoltre lo studente otterrà: - la conoscenza della struttura di un sistema di trasmissione - una conoscenza di base delle reti di comunicazione, sia di tipo “wired” sia di tipo “wireless” - conoscenza dei problemi di bilanciamento di “bit rate”, occupazione di banda e potenza - una conoscenza di base di alcuni standard di trasmissione - conoscenza di problemi di sicurezza (cifratura, anonimizzazione, autenticazione) - conoscenza dei problemi specifici delle applicazioni di telemedicina - capacità di individuare ambiti di applicabilità della telemedicina

Progettazione di software medicali

The student will learn process modelling, requirements analysis, software testing and documentation, European directive and standard, software management procedures. Laboratory work includes: a) Requirements elicitation by means of process modeling b) Interfaces design with particular attentions to ergonomics and risks c) Software testing procedures

Tecnologie per la telemedicina

At the end of the course, the student will be able to - evaluate pros and cons, limits and applicability of the various transmission and information processing techniques described in the lectures - design the basic structure of a telemedicine application. Moreover the student will gain: - knowledge of the structure of a telecommunication system - basic knowledge of the characteristics of wired and wireless networks - knowledge of the trade-off between bit rate, bandwidth, power - basic knowledge of some communication standards - knowledge of security issues (cryptography, anonimization, authentication) - knowledge of the specific problems of telemedicine applications - capacity to identify fields of application of telemedicine

Progettazione di software medicali

I concetti base dell’informatica

Tecnologie per la telemedicina

Sono richieste conoscenze di base di analisi dei segnali e fisiologia

Progettazione di software medicali

Basics of informatics

Tecnologie per la telemedicina

Basic knowledge of signal theory and physiology.

Progettazione di software medicali

01. Introduzione 02. Strumenti per l’analisi dei fabbisogni e la definizione delle specifiche: definizione di processo, strumenti per l’analisi e la descrizione dei processi 03. Strumenti per l’analisi delle specifiche e la progettazione di software: UML (Use Case Diagram, Use Case Details, Oggetti, Activity Diagrams), Sistemi di codifica 04. Strumenti per la documentazione dello sviluppo di software: UML (…), definizione e principali caratteristiche di una base dati. Normativa e standard. Strumenti per la verifica e la validazione di software: differenza tra verifica, validazione e collaudo; UML (piano delle prove e check list) 05. Principali applicazioni e problematiche aperte. Innovazione e futuro dei dispositivi medici software: sistemi di supporto alla decisione clinica, HTA Laboratorio 1: Process modeling Laboratorio 2: Analisi delle specifiche e progetto di interfacce Laboratorio 3: Testing

Tecnologie per la telemedicina

- Generalità su telemedicina, e-health, m-health, GDPR - Tecniche di trasmissione dell’informazione: mezzi trasmissivi, modulazioni, velocità di trasmissione e occupazione di banda, codifica di sorgente e di canale, tecniche di multiplexing - Sicurezza e cifratura, anonimizzazione e pseudonimizzazione, blockchain - Reti di telecomunicazioni: topologie, modello ISO-OSI, cenni alla struttura di Internet, ADSL, Ethernet - Reti wireless: cenni a ADSL, 4G/5G, Body Area Networks, Bluetooth, WiFi - Descrizione di applicazioni e discussione (esempi: come monitorare l'insufficienza cardiaca, gestione del paziente diabetico, prevenzione delle cadute negli anziani) - Progetto di un’applicazione di telemedicina (gruppi di 4-5 studenti)

Progettazione di software medicali

01. Introduction 02. Process modeling and requirements elicitations 03. Requirements analysis, UML standard (Use Case Diagram, Use Case Details, Objects, Activity Diagrams), biomedical data coding systems 04. Introduction to databases, testing and validation, European directive and standard 05. Principal applications LAB #1: Requirements elicitation by means of process modeling LAB #2: Requirements analysis and interfaces design LAB #3: Planning software testing

Tecnologie per la telemedicina

- Generalities on telemedicine, e-health, m-health - Techniques for information transmission: transmission media, modulations, transmission bit rate and bandwidth, source and channel coding, multiplexing techniques - Security and cryptography, anonymization and pseudonimazion - Telecommunication networks: topologies, ISO-OSI model, basic description on Internet, ADSL, Ethernet - Wireless networks: from GSM to 5G, Body Area Networks, Bluetooth, WiFi - Description of some telemedicine applications and discussion (examples: how to monitor heart failures, management of diabetic patients, fall prevention in elderlies) - Design of a telemedicine application (groups with 4-5 students each)

Progettazione di software medicali

Tecnologie per la telemedicina

Progettazione di software medicali

Tecnologie per la telemedicina

Progettazione di software medicali

L’insegnamento è suddiviso in 39 ore di lezioni frontali e 21 ore di esercitazioni di laboratorio

Tecnologie per la telemedicina

L'insegnamento è articolato in lezioni frontali ed esercitazioni in laboratorio volte a progettare un’applicazione di telemedicina. Le lezioni frontali costituiscono circa i due terzi del corso, le esercitazioni il terzo rimanente.

Progettazione di software medicali

The course consists of 39 hours in class and 21 hours of work in laboratory

Tecnologie per la telemedicina

Lectures (about 40 hours) and practice classes (about 20 hours) will alternate. The practice classes will be devoted to the design of the telemedicine application.

Progettazione di software medicali

Slide e materiale distribuito dal docente

Tecnologie per la telemedicina

S.A.Fricker, C.Thummler, A.Gavras, "Requirements Engineering for Digital Health", Springer J.F.Kurose, K.W.Ross "Computer Networking: a top-down approach", Pearson J.Cabestany, A.Bayes, "Parkinson's Disease Management through ICT: the REMPARK approach", River Publishers Il docente metterà a disposizione degli studenti il materiale presentato durante le lezioni ed esercitazioni, ed eventuale altro materiale per approfondimenti. Verrà inoltre fornito uno schema della relazione che lo studente dovrà produrre per descrivere il progetto sviluppato.

Progettazione di software medicali

Slides

Tecnologie per la telemedicina

S.A.Fricker, C.Thummler, A.Gavras, "Requirements Engineering for Digital Health", Springer J.F.Kurose, K.W.Ross "Computer Networking: a top-down approach", Pearson J.Cabestany, A.Bayes, "Parkinson's Disease Management through ICT: the REMPARK approach", River Publishers The professor will provide the slides used in the lectures and practice classes. The scheme of the report on the designed telemedicine application will also be provided.

Progettazione di software medicali

Modalità di esame: Prova scritta (in aula); Elaborato progettuale in gruppo;

Tecnologie per la telemedicina

Modalità di esame: Prova scritta (in aula); Elaborato scritto prodotto in gruppo; Elaborato progettuale in gruppo;

Progettazione di software medicali

Exam: Written test; Group project;

Tecnologie per la telemedicina

Exam: Written test; Group essay; Group project;

Progettazione di software medicali

L’esame è costituito da (a) Prova scritta [26pt] (svolta singolarmente, superata se si ottengono almeno 5 punti della domanda e 10 punti degli esercizi) (b) Relazione del lavoro svolto durante i laboratori La prova scritta si divide in Parte A (20 minuti): 1 domanda [8 pt] senza possibilità di consultazione materiale Parte B (50 minuti): 4 esercizi (Descrizione processi e UML) [18 pt ] con possibilità di consultazione materiale La prova si considera superata se sono stati raggiunti almeno 5 punti della domanda e 10 punti degli esercizi. Il voto finale è ottenuto come somma di: Scritto di teoria [26 pt] - Valuta Conoscenza e Comprensione e la Capacità di Applicare Conoscenza e Comprensione Relazione progetto svolto durante il laboratorio [7 pt]– Valuta l’Autonomia di giudizio, le Abilità comunicative e la Capacità di lavorare in un team

Tecnologie per la telemedicina

Lo studente viene valutato sulla base di: - una prova scritta della durata di due ore consistente in sei domande a risposta aperta, volta ad accertare le conoscenze indicate nei risultati di apprendimento attesi; non e' possibile consultare appunti, libri, ecc. - una relazione sul progetto, per valutare la capacità critica sviluppata (una sola relazione per gruppo di 4-5 studenti) Della prova scritta viene valutata la correttezza e completezza delle risposte, il voto massimo è 18/30. Della relazione viene valutata la chiarezza espositiva, la correttezza del progetto, la logica nelle scelte adottate, il voto massimo è 13/30. I due voti vengono sommati per ottenere il voto finale; se questo è 31 viene attribuita la lode.

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.

Progettazione di software medicali

Exam: Written test; Group project;

Tecnologie per la telemedicina

Exam: Written test; Group essay; Group project;

Progettazione di software medicali

The exam consists of a written test divided into two separated parts and an oral presentation of the laboratory work. The first is performed singularly; the second involves the whole group. The grade is obtained summing: a) Written test part A (20 minutes): one question on theory, max 8 points; it is not possible to consult any material (textbooks, handouts, ...). b) Written test part B (50 minutes): four exercises, max 20 points; consulting material like textbooks, handouts, ... is allowed. The written exam is failed if the students does not obtain at least 5 points on part (a) and 10 points on part (b). c) Oral presentation of the laboratory work: max 3 points The written test evaluates the knowledge acquired by the student on the different topics and his ability to apply the methods. The oral presentation evaluates the ability to present the work done.

Tecnologie per la telemedicina

The student is evaluated on the basis of - a written exam (two hours) made of 6 open questions; books, notes, etc. are not allowed. - the report on the designed telemedicine application (one report per group of 4-5 students) The grade of the written exam depends on the correctness and completeness of the answers, the maximum garde is 18/30. The grade of the report depends on the clarity of the description and the correctness of the project, the maximum grade is 13/30. The two grades are added together to obtain the final grade; if it is larger than 31, it will be converted into 30 lode. If the written exam cannot take place due to COVID-19 restrictions, it will be substituted with an oral exam, lasting 20-30 minutes, in which questions similar to those of the written exam will be asked. The maximum grade of this oral exam will be 18/30.

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.

Progettazione di software medicali

Modalità di esame: Prova scritta su carta con videosorveglianza dei docenti; Elaborato progettuale in gruppo;

Tecnologie per la telemedicina

Modalità di esame: Elaborato scritto prodotto in gruppo; Prova scritta tramite PC con l'utilizzo della piattaforma di ateneo; Elaborato progettuale in gruppo;

Progettazione di software medicali

La prova scritta si divide in Parte A (20 minuti): 1 domanda [8 pt] senza possibilità di consultazione materiale Parte B (50 minuti): 4 esercizi (Descrizione processi e UML) [18 pt ] con possibilità di consultazione materiale La prova si considera superata se sono stati raggiunti almeno 5 punti della domanda e 10 punti degli esercizi. Il voto finale è ottenuto come somma di: Scritto di teoria [26 pt] - Valuta Conoscenza e Comprensione e la Capacità di Applicare Conoscenza e Comprensione Relazione progetto svolto durante il laboratorio [7 pt]– Valuta l’Autonomia di giudizio, le Abilità comunicative e la Capacità di lavorare in un team

Tecnologie per la telemedicina

Lo studente viene valutato sulla base di: - una prova scritta della durata di due ore consistente in sei domande a risposta aperta, volta ad accertare le conoscenze indicate nei risultati di apprendimento attesi; non e' possibile consultare appunti, libri, ecc. - una relazione sul progetto, per valutare la capacità critica sviluppata (una sola relazione per gruppo di 4-5 studenti) Della prova scritta viene valutata la correttezza e completezza delle risposte, il voto massimo è 18/30. Della relazione viene valutata la chiarezza espositiva, la correttezza del progetto, la logica nelle scelte adottate, il voto massimo è 13/30. I due voti vengono sommati per ottenere il voto finale; se questo è 31 viene attribuita la lode.

Progettazione di software medicali

Exam: Paper-based written test with video surveillance of the teaching staff; Group project;

Tecnologie per la telemedicina

Exam: Group essay; Computer-based written test using the PoliTo platform; Group project;

Progettazione di software medicali

The exam consists of a written test divided into two separated parts and an oral presentation of the laboratory work. The first is performed singularly; the second involves the whole group. Both will be performed by means of virtual classroom. The grade is obtained summing: a) Written test part A (20 minutes): one question on theory, max 8 points; it is not possible to consult any material (textbooks, handouts, ...). b) Written test part B (50 minutes): four exercises, max 20 points; consulting material like textbooks, handouts, ... is allowed. The written exam is failed if the students does not obtain at least 5 points on part (a) and 10 points on part (b). c) Oral presentation of the laboratory work: max 3 points The written test evaluates the knowledge acquired by the student on the different topics and his ability to apply the methods. The oral presentation evaluates the ability to present the work done.

Tecnologie per la telemedicina

The student is evaluated on the basis of - a written exam (two hours) made of 6 open questions concerning all the topics covered in the lectures; books, notes, etc. are not allowed. - the laboratory project (software) and the related report (one project/report per group of 4-5 students) The grade of the written exam depends on the correctness and completeness of the answers, the maximum garde is 18/30. The grade of the report depends on the clarity of the description and the correctness of the project, the maximum grade is 13/30. The two grades are added together to obtain the final grade; if it is larger than 31, it will be converted into 30 lode. The written exam tests the knowledge whereas the project allows to check the ability to apply it to a realistic case; project and report will improve both communication ability and team work.

Progettazione di software medicali

Modalità di esame: Prova scritta (in aula); Prova scritta su carta con videosorveglianza dei docenti; Elaborato progettuale in gruppo;

Tecnologie per la telemedicina

Modalità di esame: Prova scritta (in aula); Elaborato scritto prodotto in gruppo; Prova scritta tramite PC con l'utilizzo della piattaforma di ateneo; Elaborato progettuale in gruppo;

Progettazione di software medicali

La prova scritta si divide in Parte A (20 minuti): 1 domanda [8 pt] senza possibilità di consultazione materiale Parte B (50 minuti): 4 esercizi (Descrizione processi e UML) [18 pt ] con possibilità di consultazione materiale La prova si considera superata se sono stati raggiunti almeno 5 punti della domanda e 10 punti degli esercizi. Il voto finale è ottenuto come somma di: Scritto di teoria [26 pt] - Valuta Conoscenza e Comprensione e la Capacità di Applicare Conoscenza e Comprensione Relazione progetto svolto durante il laboratorio [7 pt]– Valuta l’Autonomia di giudizio, le Abilità comunicative e la Capacità di lavorare in un team

Tecnologie per la telemedicina

Lo studente viene valutato sulla base di: - una prova scritta della durata di due ore consistente in sei domande a risposta aperta, volta ad accertare le conoscenze indicate nei risultati di apprendimento attesi; non e' possibile consultare appunti, libri, ecc. - una relazione sul progetto, per valutare la capacità critica sviluppata (una sola relazione per gruppo di 4-5 studenti) Della prova scritta viene valutata la correttezza e completezza delle risposte, il voto massimo è 18/30. Della relazione viene valutata la chiarezza espositiva, la correttezza del progetto, la logica nelle scelte adottate, il voto massimo è 13/30. I due voti vengono sommati per ottenere il voto finale; se questo è 31 viene attribuita la lode.

Progettazione di software medicali

Exam: Written test; Paper-based written test with video surveillance of the teaching staff; Group project;

Tecnologie per la telemedicina

Exam: Written test; Group essay; Computer-based written test using the PoliTo platform; Group project;

Progettazione di software medicali

The exam consists of a written test divided into two separated parts and an oral presentation of the laboratory work. The first is performed singularly; the second involves the whole group. Both will be performed by means of virtual classroom if on line or in the classroom. The grade is obtained summing: a) Written test part A (20 minutes): one question on theory, max 8 points; it is not possible to consult any material (textbooks, handouts, ...). b) Written test part B (50 minutes): four exercises, max 20 points; consulting material like textbooks, handouts, ... is allowed. The written exam is failed if the students does not obtain at least 5 points on part (a) and 10 points on part (b). c) Oral presentation of the laboratory work: max 3 points The written test evaluates the knowledge acquired by the student on the different topics and his ability to apply the methods. The oral presentation evaluates the ability to present the work done.

Tecnologie per la telemedicina

The student is evaluated on the basis of - a written exam (two hours) made of 6 open questions concerning all the topics covered in the lectures; books, notes, etc. are not allowed. - the laboratory project (software) and the related report (one project/report per group of 4-5 students) The grade of the written exam depends on the correctness and completeness of the answers, the maximum garde is 18/30. The grade of the report depends on the clarity of the description and the correctness of the project, the maximum grade is 13/30. The two grades are added together to obtain the final grade; if it is larger than 31, it will be converted into 30 lode. The written exam tests the knowledge whereas the project allows to check the ability to apply it to a realistic case; project and report will improve both communication ability and team work.

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