L'insegnamento ha lo scopo di fornire agli allievi un approfondimento del tema della sostituzione protesica articolare e della sua evoluzione, mettendo in evidenza gli errori fatti e le prospettive di progettazione con un cenno al supporto alla chirurgia dato dall'uso dei Navigatori. L’insegnamento si propone inoltre di fornire indicazioni e metodi di progettazione riguardanti protesi cardiovascolari, stent e sistemi di supporto alla vita. Dal punto vista metodologico vengono forniti elementari elementi teorici riguardanti il metodo di analisi strutturale degli elementi finiti (FEM, Finite Element Method). Attraverso l'attività di laboratorio computazionale prevista lo studente impara a fare un piano pre-operatorio virtuale che partendo dalla ricostruzione di una porzione di elemento osseo di un individuo porta all'analisi strutturale del sistema biomeccanico che si viene a creare inserendo nell’osso o un componente protesico articolare oppure un elemento di sintesi per fratture. Lo studente al termine dell'insegnamento dovrà possedere competenze e abilità che gli consentano di progettare e simulare, dal punto di vista strutturale, un sistema biomeccanico osso-elemento protesico o di sintesi.

Conoscenze relative alla biomeccanica del sistema cardiocircolatorio per comprendere l'evoluzione storica delle protesi valvolari, degli stent e dei sistemi di circolazione extracorporea. Conoscenze relative ai principi progettuali delle protesi articolari. Imparare a simulare e progettare un sistema biomeccanico per mezzo di un metodo numerico di analisi strutturale. Questo insegnamento contribuisce a sviluppare l'autonomia di giudizio relativamente alla scelta delle semplificazioni da effettuare nella simulazione numerica di un sistema biomeccanico costituito da protesi e tessuto biologico con cui la protesi si interfaccia. Questo insegnamento contribuisce a migliorare le abilità comunicative attraverso la redazione di una relazione tecnica relativa al laboratorio proposto. Questo insegnamento permette allo studente di acquisire capacità progettuali di base per qualsiasi tipo di sistema biomeccanico proponendo l'esecuzione di un piano pre-operatorio virtuale condotto passo dopo passo durante l'insegnamento.

Conoscenze di meccanica strutturale, meccanica dei solidi e dei fluidi.

- Criteri generali di progettazione di strumenti per la chirurgia cardiaca e vascolare con particolare riferimento alla fluidodinamica - Tipologie e specifiche di progetto delle protesi valvolari cardiache - Tipologie e specifiche di progetto dei dispositivi automatici per la chirurgia dei bypass aortocoronarici - Tipologie e specifiche di progetto di stent endovascolari - Fondamenti di circolazione extracorporea - Introduzione al metodo di analisi strutturale degli elementi finiti (FEM, Finite Element Method) - Evoluzione storica e prospettive della progettazione di protesici articolari. - Supporto alla chirurgia dato dall'uso dei Navigatori. - Studio di un sistema biomeccanico costituito da componente protesico articolare o sistema di sintesi per fratture ed elemento osseo mediante programmi rispettivamente di elaborazione di immagini tomografiche, CAD e di analisi strutturale.

Quando non è possibile erogare lezioni ed esercitazioni in presenza, le lezioni vengono condotte in remoto tramite Virtual Classroom mentre le esercitazioni, introdotte mediante Virtual Classroom, vengono svolte dagli studenti in autonomia utilizzando software di cui sono disponibili gratuitamente le versioni Student. Durante le ore di esercitazione gli esercitatore si mantengono in continuo contatto con gli studenti via email e via skype.

Il corso prevede 30 ore di lezione in aula e 30 ore di laboratorio computazionale.

Dispense fornite dal docente e copia delle slide utilizzate durante le lezioni

Modalità di esame: Prova scritta tramite PC con l'utilizzo della piattaforma di ateneo;

L’esame è diviso in due parti (che possono essere sostenute anche in appelli diversi): 1. La prima parte dell’esame viene svolta con l'utilizzo della piattaforma di ateneo Exam integrata con strumenti di proctoring (Respondus) ed ha la durata di quarantacinque minuti. E’ costituita da domande a risposta multipla e Vero/Falso relative ai contenuti esposti durante le lezioni riguardanti il metodo di analisi strutturale FEM e la progettazione di device cardiovascolari e circolazione extracorporea. Non si possono consultare appunti. 2. La seconda parte dell’esame viene svolta tramite Virtual Classroom ed ha la durata di due ore e mezza. Consiste nella realizzazione di un modello FEM corrispondente ad una porzione di osso diafisario a partire da immagini TAC, nella sua risoluzione in funzione delle condizioni al contorno fornite e nel commento ai risultati ottenuti. Viene richiesto di documentare la realizzazione del modello e i risultati ottenuti con i relativi commenti con una presentazione power point da consegnare al termine dell'esame caricandola su "Elaborati". Si possono consultare gli appunti. Il voto finale risulta dalla media delle due valutazioni, arrotondata per eccesso o difetto a seconda del valore della cifra decimale. La lode viene attribuita quando si è ottenuta una valutazione piena pari a 30/30 in entrambe le prove.

Modalità di esame: Prova scritta (in aula); Prova scritta su carta con videosorveglianza dei docenti; Prova scritta tramite PC con l'utilizzo della piattaforma di ateneo;

L’esame è diviso in due parti (che possono essere sostenute anche in appelli diversi): 1. La prima parte dell’esame viene svolta in aula e parallelamente, se necessario, con l'utilizzo della piattaforma di ateneo Exam integrata con strumenti di proctoring (Respondus) ed ha la durata di quarantacinque minuti. E’ costituita da domande a risposta multipla e Vero/Falso relative ai contenuti esposti durante le lezioni riguardanti il metodo di analisi strutturale FEM e la progettazione di device cardiovascolari e circolazione extracorporea. Non si possono consultare appunti. 2. La seconda parte dell’esame viene svolta presso un LAIB e, se necessario, parallelamente tramite Virtual Classroom ed ha la durata di due ore e mezza. Consiste nella realizzazione di un modello FEM corrispondente ad una porzione di osso diafisario a partire da immagini TAC, nella sua risoluzione in funzione delle condizioni al contorno fornite e nel commento ai risultati ottenuti. Viene richiesto di documentare la realizzazione del modello e i risultati ottenuti con i relativi commenti con una presentazione power point da consegnare al termine dell'esame caricandola su "Elaborati". Si possono consultare gli appunti. Il voto finale risulta dalla media delle due valutazioni, arrotondata per eccesso o difetto a seconda del valore della cifra decimale. La lode viene attribuita quando si è ottenuta una valutazione piena pari a 30/30 in entrambe le prove.