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 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 meccanica polmonare e alle modalità di ventilazione meccanica (invasiva e non invasiva). 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.

- Fisiologia del sistema respiratorio e meccanica polmonare (panoramica). - Modalità di ventilazione meccanica, ventilazione invasiva e non invasiva, estrazione delle curve di flusso e pressione da pazienti simulati soggetti a differenti modalità ventilatorie. - Ventilazione polmonare e scambio gassoso - Modellazione a parametri concentrati di ventilatori e polmoni - Evoluzione storica e prospettive della progettazione di protesici articolari. - Supporto alla chirurgia dato dall'uso dei Navigatori. - Introduzione al metodo di analisi strutturale degli elementi finiti (FEM, Finite Element Method) - 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.

When it is not possible to deliver lessons and training onsite, the lessons are conducted online via Virtual Classroom while it is essential that the exercises are carried out in the teaching laboratories.

L'insegnamento prevede 30 ore di lezioni teoriche in aula e 30 ore di laboratorio computazionale presso LAIB.

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.

Slides; Dispense;

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 meccanica e ventilazione polmonare verrà verificato mediante dieci domande del tipo vero/falso o a risposta multipla. Entrambi gli argomenti verranno valutati in trentesimi, in particolare le risposte "aperte" verranno valutate singolarmente in decimi, mente a ciascuna risposta vero/falso o multipla 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. Non si possono consultare 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.