Il modulo ha il fine di presentare le tecniche correntemente utilizzate in ambito cardiovascolare per lo studio di fenomeni bio-fluidodinamici e biomeccanici di interesse per la fisiopatologia cardiovascolare, la chirurgia e i dispositivi biomedici impiantabili. Esso ha lo scopo di fornire gli strumenti teorici, numerici e sperimentali per la descrizione e la comprensione dei fenomeni fluidodinamici che avvengono nel sistema circolatorio (grandi vasi arteriosi, vene, microcircolazione), e nei principali dispositivi biomedici.

Conoscenza e capacità di comprensione:
Conoscenze relative alle strutture fluidodinamiche che caratterizzano la emodinamica in distretti cardiovascolari in condizioni fisiologiche e alle grandezze emodinamiche di interesse clinico, alla fisiopatologia della circolazione sanguigna e all’ausilio che la meccanica dei fluidi fornisce alla clinica, alla progettazione dei dispositivi medici e alla loro valutazione.
Conoscenze relative alla definizione di modelli emodinamici complessi di tipo personalizzato, come strumento di ausilio di tipo diagnostico/prognostico.
Conoscenze relative ai metodi in silico per lo studio della meccanica dei fluidi biologici.
Conoscenze degli strumenti computazionali per l’analisi della fluidodinamica indotta da impianto di sostituti funzionali per il sistema cardiovascolare.
Comprensione delle problematiche connesse alla emodinamica locale e alla insorgenza e sviluppo di patologie della parete vascolare. Capacità di applicazione della conoscenza acquisita allo studio in silico della emodinamica locale su modelli vascolari patient-specific.

Capacità di applicare conoscenza e comprensione:
L'insegnamento contribuisce a sviluppare l’analisi critica, l'autonomia di giudizio e la capacità di proporre soluzioni innovative da parte degli studenti mediante una frequente attività di laboratorio orientata alla applicazione pratica delle nozioni introdotte a lezione

Risultati di apprendimento attesi
Conoscenze relative alle strutture fluidodinamiche che caratterizzano la emodinamica in distretti cardiovascolari in condizioni fisiologiche e alle grandezze emodinamiche di interesse clinico, alla fisiopatologia della circolazione sanguigna e all’ausilio che la meccanica dei fluidi fornisce alla clinica, alla progettazione dei dispositivi medici e alla loro valutazione.
Conoscenze relative alla definizione di modelli emodinamici complessi di tipo personalizzato, come strumento di ausilio di tipo diagnostico/prognostico.
Conoscenze relative ai metodi in silico per lo studio della meccanica dei fluidi biologici.
Conoscenze degli strumenti computazionali per l’analisi della fluidodinamica indotta da impianto di sostituti funzionali per il sistema cardiovascolare.
Comprensione delle problematiche connesse alla emodinamica locale e alla insorgenza e sviluppo di patologie della parete vascolare. Capacità di applicazione della conoscenza acquisita allo studio in silico della emodinamica locale su modelli vascolari patient-specific.
L'insegnamento contribuisce a sviluppare l’analisi critica, l'autonomia di giudizio e la capacità di proporre soluzioni innovative da parte degli studenti mediante una frequente attività di laboratorio orientata alla applicazione pratica delle nozioni introdotte a lezione

Conoscenze di bioingegneria cellulare
Conoscenza di bioingegneria meccanica
Conoscenza di biomeccanica dei fluidi

- Richiami di meccanica dei fluidi.
- La meccanica cardiaca e dei grandi vasi.
- Il moto in regime oscillatorio e pulsatile, la teoria di Dean; la teoria di Womersley.
- Il flusso in vasi collassabili, il moto dei fluidi in presenza di biforcazioni e grandi curvature, la sollecitazione alla parete dei vasi, la reologia dei fluidi non newtoniani, la reologia del sangue nella microcircolazione.
- Modelli emodinamici di tipo image-based: dalle immagini cliniche alla ricxostruzione di modelli tridimensionali di distretti cardiovascolari.
- Introduzione all’uso del metodo dei Volumi Finiti per la fluidodinamica computazionale.
- Approccio multiscala a problemi biofluidodinamici complessi.
- Il budget di incertezza nella emodinamica computazionale
- Indici di valutazione della fluidodinamica locale in distretti vascolari (biforcazioni, curvature, stenosi), con particolare riferimento alla interazione flusso-parete vascolare.
- Criteri generali di ottimizzazione nella progettazione di strumenti e dispositivi per la chirurgia cardiaca e vascolare, con particolare riferimento alla fluidodinamica.

Lezioni in aula con proiezione di slides e uso della lavagna
Esercitazioni in aula e in laboratorio a gruppi con uso di codici commerciali di fluidodinamica computazionale e software open source dedicati alla ricostruzione di modelli anatomici tridimensionali

Slide/dispense presentate a lezione/esercitazione
Articoli scientifici di approfondimento caricati sul portale

L'esame è scritto e prevede da 2 a 5 domande aperte relative a aspetti teorici e pratici, che dovranno mettere in evidenza il livello di autonomia raggiunto dall’allievo.