L'insegnamento ha lo scopo di fornire agli allievi/allieve 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/la studente/studentessa 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. Obiettivo dell'insegnamento è quello di dare allo/a studente/studentessa i rudimenti 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. Saper 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/elemento di sintesi e tessuto biologico con cui la protesi/elemento di sintesi 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/a studente/studentessa 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/dalle studentesse in autonomia utilizzando software di cui sono disponibili gratuitamente le versioni Student. Durante le ore di esercitazione gli esercitatori/esercitatrici si mantengono in continuo contatto con gli studenti/le studentesse via email e via skype.

Il corso prevede 30 ore di lezioni teoriche in aula/virtual classroom e 30 ore di laboratorio computazionale presso LAIB o in remoto presso la propria abitazione.

Dispense fornite dal docente e copia delle slide utilizzate durante le lezioni. Non ci sono testi di riferimento in quanto il contenuto dell'insegnamento è particolarmente originale e aggiornato, sia come contenuti sia come metodologie di analisi, pertanto non esistono libri di testo esaustivi e aggiornati da suggerire.

Modalità di esame: Prova scritta (in aula); Prova pratica di laboratorio;

Exam: Written test; Practical lab skills test;

... L’esame è diviso in due parti (che possono essere sostenute anche nell'ambito di appelli diversi): 1. La prima parte dell’esame viene svolta in aula ed ha la durata di quarantacinque minuti. E’ costituita da domande a risposta “aperta” e "chiusa" relative ai contenuti esposti durante le lezioni in aula. L’apprendimento dei contenuti riguardanti il metodo di analisi strutturale FEM verrà verificato mediante tre domande “aperte”, mentre l’apprendimento dei contenuti riguardanti la progettazione di device cardiovascolari e circolazione extracorporea verrà verificato mediante dieci domande del tipo vero/falso. Entrambi gli argomenti verranno valutati in trentesimi, in particolare le risposte "aperte" verranno valutate singolarmente in decimi, mente a ciascuna risposta vero/falso verrà attribuito un punteggio pari a 3 se corretta e pari a 0 se sbagliata o non fornita. Per la valutazione globale verrà fatta la media arrotondata delle due valutazioni (es. 24,5 = 25; 24,4 = 24). Non si possono consultare appunti. 2. La seconda parte dell’esame viene svolta presso un LAIB 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. Si possono consultare gli appunti. Questa parte dell’esame verrà valutata in trentesimi e terrà conto della completezza dell’elaborato, in relazione a quanto richiesto, e dei commenti. Esempio di valutazione: l’elaborato è ritenuto insufficiente se il modello non “gira” ossia per qualche errore nella realizzazione del modello non si ottengono risultati; se il modello “gira”, nella presentazione sono riportati i risultati nella forma richiesta ma non sono commentati, la valutazione dell’elaborato è pari a 24/30; valutazioni superiori o inferiori a 24/30 dipendono dalla completezza dei risultati riportati e dalla correttezza dei commenti/interpretazioni. 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.

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.