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).

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.

Buone conoscenze di fisica, meccanica, elettrotecnica e di elettronica di base, Bioingegneria elettronica e sicurezza elettrica

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

Il corso sarà organizzato in lezioni teorico-pratiche interattive, con presentazione di esempi ed esercizi risolti.

Materiale didattico fornito dal docente durante il corso
Libro: Introduction to Neural Engineering for Motor Rehabilitation, D Farina, W Jensen, M Akay (Editors)

La prova scritta comprende nove domande a risposta guidata e due domande/esercizi a risposta aperta.
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.