Corso di laurea - Area di Ingegneria - Accesso libero con prova di verifica obbligatoria delle conoscenze richieste per l'ammissione al corso. L'esito della prova non preclude la possibilità di immatricolarsi (D.M. 270/04) - Classe L-9
Informazioni generali
Descrizione e obiettivi formativi:
Il corso nasce dalla collaborazione con la Facoltà di Medicina e forma un professionista che, grazie alle conoscenze e dei principi, dei metodi e delle tecniche proprie dell’ingegneria, contribuiscono alla identificazione e alla soluzione dei problemi di interesse medico e biologico.
In linea con i corsi di laurea e laurea magistrale in Ingegneria Medica, si ritiene che solo completando il percorso con la Laurea magistrale sia possibile raggiungere la pienezza richiesta dal campo professionale, in termini di conoscenze e capacità e flessibilità.
Il percorso formativo prevede lo studio di alcuni insegnamenti in chimica, fisica e matematica che pongono le basi della modellizzazione. Vengono poi approfondite le conoscenze sulla meccanica dei sistemi biologici e sulle strutture di materie biologiche, ivi compresi argomenti di fisiologia e anatomia umana.
Sbocchi professionali:
Il laureato può completare la propria formazione tramite la omonima Laurea magistrale.
I principali sbocchi professionali previsti dai corsi di laurea della classe sono, per l'area dell'ingegneria biomedica: industrie del settore biomedico e farmaceutico produttrici e fornitrici di sistemi, apparecchiature e materiali per diagnosi, cura e riabilitazione; aziende ospedaliere pubbliche e private; società di servizi per la gestione di apparecchiature ed impianti medicali, di telemedicina; laboratori specializzati.
Tra i principali profili e mansioni: gestione di apparecchiature e di sistemi; funzioni tecniche di aziende sanitarie; gestione di sistemi (in particolare ad orientamento sanitario).
Condizione occupazionale (indicatori di efficacia e livello di soddisfazione dei laureandi):
http://statistiche.almalaurea.it/universita/statistiche/trasparenza?CODICIONE=0580206200900010
Valutazione della didattica - Studenti
Anno accademico precedente
Riferimenti web e contatti:
Sito web http://ingmedica.uniroma2.it/
Coordinatore: Prof. Gaetano Marrocco
E-mail: gaetano.marrocco@uniroma2.it
Segreteria didattica:
Sig.ra Serena Maniccia
Tel: 06 72597017
E-mail: maniccia@ing.uniroma2.it
Il Corso di Laurea è ad accesso libero.
E' previsto un test obbligatorio di valutazione, comune a tutti i Corsi di Ingegneria. Tutte le informazioni relative alle procedure di ammissione sono disponibili sul sito della Segreteria Studenti.
L'Ingegnere Medico è un professionista che coniuga le più moderne metodologie teoriche e computazionali dell'Ingegneria con le Scienze Biologiche e Mediche per affrontare problematiche che coinvolgono i sistemi viventi e migliorare quindi la qualità della vita. I sistemi viventi presentano caratteristiche e complessità concettuali ben differenti rispetto ad i sistemi fisici e pertanto la preparazione dell'Ingegnere Medico, oltre alle competenze ingegneristiche tradizionali quali la matematica, la fisica la meccanica, la robotica, la scienza dei materiali, l'elettronica, l'elettromagnetismo, l'informatica e le telecomunicazioni, comprende approfondite conoscenze di anatomia, biologia, fisiologia, e patologia.
Il corso di laurea, attivo dall'A.A.
1998/99, ha il suo punto di forza peculiare nella consolidata sinergia della Macroaree di Ingegneria con quella di Medicina che permette di offrire una formazione biologica e medica di base particolarmente ricca e approfondita.
L'Ingegnere Medico così formato sarà in grado di interagire in maniera efficiente con gli operatori sanitari e di trasporre l'idea di nuovi apparati diagnostici, terapeutici e protesici, in requisiti quantitativi ed ingegneristici e di curarne la progettazione, la realizzazione, la sperimentazione e l'esercizio. La complessità della figura dell'Ingegnere Medico suggerisce una visione culturale di ampio respiro, nella quale i Corsi di Laurea e Laurea Magistrale sono considerati come percorso unitario ed indivisibile che trova quindi pieno compimento solo con il conseguimento della Laurea Magistrale.
Nei primi tre anni (Laurea) viene costruita la struttura portante dell'Ingegnere Medico e cioè vengono fornite le competenze di base nelle scienze matematiche, fisiche, meccaniche ed elettriche, nonché un solido fondamento nelle scienze biologiche, chimiche, anatomiche e fisiologiche.
Negli ultimi due anni (Laurea Magistrale) la formazione di base viene finalizzata alle metodologie e alle applicazioni dell'Ingegneria dei dispositivi elettronici e radio, della robotica, della simulazione avanzata dei sistemi viventi e non ultima della gestione e della organizzazione. Nella laurea magistrale saranno previsti tre pacchetti formativi, comprendenti attività di progetto e di laboratorio. Nel pacchetto BIOINGEGNERIA DELL'INFORMAZIONE si introducono i sistemi elettronici per l'acquisizione dei segnali fisiologici, la loro trasmissione dal corpo umano mediante le più moderne tecnologie wireless e la successiva elaborazione con algoritmi di Signal Processing e Data Analytics per eseguire diagnosi automatizzate ma anche per costruire sistemi di interfacciamento uomo/macchina (Brain Computer Interfaces) per il controllo avanzato delle protesi e per il recupero delle disabilità. Nel pacchetto di BIOINGEGNERIA INDUSTRIALE si approfondiscono aspetti metodologici, tecnologici e sperimentali, finalizzati allo studio, la progettazione, e la valutazione funzionale di strumentazione, dispositivi e impianti medicali, robot, protesi, materiali naturali e artificiali, cellule, tessuti, apparati e organismi, mediante strumenti modellistici, analitici, numerici e prove di laboratorio. Nel pacchetto BIOINGEGNERIA CLINICA, infine, vengono fornite le competenze per la gestione efficiente, sicura ed economica della strumentazione e delle attrezzature biomedicali in uso nelle infrastrutture ospedaliere, della loro manutenzione preventiva e correttiva e dei controlli di qualità dei sistemi e degli impianti. PROFILO PROFESSIONALE E SBOCCHI OCCUPAZIONALI E PROFESSIONALI PREVISTI 1.
Funzione in un contesto di lavoro In Italia, la progettazione e le attività di sviluppo correlate ai dispositivi medici sono professioni regolamentate dal D.P.R.
5 giugno 2001, n.
328 (G.U.
17 agosto 2001, n.
190, S.O).
La funzione dell'Ingegnere Medico consiste nella pianificazione, la progettazione, lo sviluppo, la direzione lavori, la stima, il collaudo, le gestione, la valutazione di impatto ambientale di apparati e strumentazioni per la diagnostica e la terapia medico-chirurgica e la riabilitazione. In particolare, un Ingegnere Medico può svolgere le funzioni di: · Progettista hardware e software di apparecchiature · Ricercatore in strutture industriali e pubbliche · Ingegnere di Sistema · Responsabile della gestione e manutenzione di apparati e di processi in aziende sanitarie · Ingegnere di Prodotto · Ingegnere di Supporto in Sala Operatoria 2.
Competenze associate alla funzione L'Ingegnere Medico così formato ha acquisito capacità di utilizzare in maniera sinergica gli strumenti ingegneristici e le conoscenze biologiche e mediche per affrontare e risolvere problematiche tecniche correlate con la salute ed il benessere in conformità con i requisiti di funzionalità, sicurezza realizzabilità, compatibilità ambientale ed economica secondo principi di etica e di Sviluppo Sostenibile. L'Ingegnere Medico è in grado di costruire modelli fisico-matematici di sistemi viventi con il cui ausilio progettare componenti, apparati, sistemi informatici e procedure connesse con applicazioni alla medicina, allo sport e al wellness in genere. 3.
Sbocchi occupazionali L'Ingegnere Medico può trovare opportunità occupazionali in un multiforme settore in forte espansione in quanto stimolato dall'innalzamento dell'aspettativa di vita e dal continuo miglioramento degli standard di benessere. In particolare, un Ingegnere Medico può trovare impiego in: · Industrie medicali produttrici di protesi e apparati diagnostici, terapeutici e riabilitativi · Industrie farmaceutiche · Industrie di apparecchiature sportive · Enti di certificazione e collaudo di apparecchiature medicali · Aziende ospedaliere pubbliche e private · Industrie di servizi per la gestione e la manutenzione di apparecchiature ed impianti medicali · Industrie di servizi per la tele-medicina e la tele-assistenza e la data analytics
La prova finale consiste nell'approfondimento di una disciplina ai fini dell'acquisizione dei crediti dovuti quale prova finale.
Ai fini del conseguimento della laurea, lo studente svolge le attività sotto la guida di uno o più relatori.
E' a tutti noto come gli straordinari risultati conoscitivi che a partire dagli ultimi decenni si stanno via via conseguendo nelle scienze della vita già consentono applicazioni alla Medicina ed offrano sicura prospettiva di migliori terapie e qualità di vita nel prossimo futuro.
La chiave dell'avvenire è quindi nello sviluppo di tecnologie fondate su tali scienze, compito primario di professionisti ad esse formati e che posseggono lo strumento intellettuale dell'analisi quantitativa e del progetto.
Questo è dunque l'Ingegnere Medico, così come è stato progettato, in collaborazione con la Facoltà di Medicina, dalla Facoltà di Ingegneria di Roma 'Tor Vergata', che ha cominciato a formarlo a partire dall'A.A.
1998/1999 con il Corso di Laurea in Ingegneria Medica.
L'impostazione, come detto, è stata quella di formare un professionista che, possedendo le leggi scientifiche che governano il comportamento della materia, sia inanimata che vivente, fosse capace di orientarle a pratiche applicazioni attraverso le capacità di analisi e di sintesi acquisite dallo studio della matematica.
La preparazione, generalista e di largo spettro, avrebbe così consentito attività diversificate nei molteplici aspetti del campo professionale.
La doverosa ottemperanza al più volte citato DM 509/1999 ha parzialmente indebolito il progetto formativo iniziale, la cui robustezza ha comunque consentito di ottenere risultati soddisfacenti.
Fin dall'inizio, infatti, il Consiglio di Corso di Laurea ha presentato agli immatricolati al Corso di Laurea triennale in Ingegneria Medica l'impianto culturale unitario di tale corso in collegamento con quello omonimo specialistico, volto alla formazione di un Ingegnere dotato di piena capacità professionale.
Gli allievi, seguendo l'indicazione loro data, hanno in massa completato i due cicli di laurea: a questa scelta hanno corrisposto il raggiunto obiettivo della piena occupazione dei laureati e la fiducia dei giovani, che in misura costante ogni anno si immatricolano. L'applicazione della riforma ex DM 270/2004 a partire dall'A.A.
2008/09 viene qui proposta sulla base di un decennio di sperimentazione della Laurea in Ingegneria Medica.
Si osserva preliminarmente che, seguendo la via tracciata dall'Ateneo di Roma 'Tor Vergata', in molte altre Università italiane sono stati avviati corsi appartenenti alla medesima classe di laurea, confermando l'esistenza di una prospettiva professionale su base nazionale.
E' appena poi il caso di citare che in campo internazionale formazioni interdisciplinari simili alla nostra, capaci di integrare Biologia, Neuroscienze, Meccanica, Elettronica, Informatica sono sempre più diffuse.
In ambito europeo, a ciò corrisponde la mobilità degli studenti di Ingegneria Medica dell'Ateneo nei quadri Erasmus e Leonardo. Nel merito della presente proposta, viene confermata la visione culturale di fondo dei Corsi di Laurea e Laurea Magistrale in Ingegneria Medica come percorso unitario ed indivisibile, nel quale il conseguimento del titolo triennale è da considerarsi un mero accidente tecnico, potendosi soltanto al termine ottenere da parte di ciascun allievo la pienezza, in termini di conoscenze e capacità e flessibilità, che il campo professionale richiede. Rispetto alla precedente organizzazione, sono state corrette le distorsioni indotte dalla lettera del DM 509/1999, trasferendo ed ampliando lo spettro della applicazioni alla Laurea Magistrale.
Inoltre, il passaggio all'organizzazione semestrale dei corsi, con conseguente riduzione del numero degli esami, assicura agli allievi una più unitaria visione ed il necessario tempo di maturazione ed assimilazione, nell'ambito di ciascun corso di insegnamento. Gli obiettivi formativi risultano quindi ancor più sintonici con quelli richiesti e misurati dai descrittori europei ai fini dell'accreditamento dei corsi di Laurea. In definitiva, con la riprogettazione qui presentata, la Facoltà di Ingegneria di Roma 'Tor Vergata', liberata dall'improprio vincolo a formare tecnici superiori, potrà tornare alla propria naturale vocazione di educare Ingegneri Medici. La proposta culturale del corso di laurea, articolata sull'intero arco quinquennale contiene tutte le necessarie catene formative, sia nelle scienze della materia inanimata che in quelle della vita, queste ultime già sperimentate ed insegnate con la stessa logica nelle Facoltà di Medicina.
Appare anche l'approfondita formazione matematica, indispensabile per far acquisire agli allievi i canoni interpretativi e modellistici delle suddette scienze.
Queste tre componenti formative, profonde ed estese nel progetto culturale dell'Ingegneria Medica, sostanziano la proposta di una arco formativo lungo, poiché solo negli ultimi due anni le diverse applicazioni delle scienze, che costituiscono l'essenza della professione di Ingegnere, possono essere presentate agli allievi e da loro acquisite e dominate. La suddivisione del percorso quinquennale in due blocchi, di durata triennale e biennale rispettivamente, comporta un mero traguardo tecnico intermedio, essendo unitari gli obiettivi, le capacità e le abilità che l'allievo dovrà conseguire nel percorso completo di studi finalizzato alla creazione della figura professionale formata a tutto tondo.
E' indispensabile che l'allievo abbia sviluppato capacità di studiare, attraverso una formazione secondaria fondata su irrinunciabili conoscenze linguistiche, umanistiche e scientifiche.
Un'ampia base di preparazione e la capacità di strutturazione logica del pensiero costituiscono l'opportuna premessa agli studi di Ingegneria Medica. Per essere ammessi al corso di laurea in ingegneria medica occorre innanzitutto essere in possesso di un diploma di scuola secondaria superiore o di altro titolo di studio conseguito all'estero riconosciuto equivalente.
Inoltre occorre dimostrare di essere in possesso di un'adeguata personale preparazione per affrontare il corso di laurea, con modalità specifiche di verifica disciplinate dal regolamento didattico del corso di laurea.
E' prevista una prova di ammissione ed eventuali attività propedeutiche in caso di esito negativo della prova.
Dopo l'ulteriore accertamento, qualora l'esito sia negativo, sono previsti obblighi formativi da assolvere durante il primo anno di corso. Poichè per conseguire la laurea lo studente deve conoscere obbligatoriamente una lingua dell'Unione Europea oltre alla lingua italiana, tale competenza è richiesta tra i requisiti d'accesso.
Introduzione • I linguaggi di programmazione • Ambienti di sviluppo • Il linguaggio C ed alcune sue varianti • Editor • Preprocessore • Compilatore • Linker • La libreria standard del C I tipi di dati del C • Concetti fondamentali sulla memoria di un calcolatore • La sintassi di base • I tipi di dati predefiniti • Le variabili • Le costanti • I commenti • Gli operatori • I puntatori Programmazione Strutturata • Le istruzioni if/else • Il ciclo for • Il ciclo while • L’istruzione switch • L’istruzione break Le Funzioni • Concetto di funzione • Prototipo e definizione di funzione • Passaggio di parametri per valore e per riferimento • Le regole di visibilità • Funzioni della libreria I contenitori • Vettori, Liste, Mappe • Gli array • Operazioni sugli array • Ordinamento e ricerca degli elementi in un array Le Stringhe di caratteri • Il codice ASCII • Stringhe e caratteri • Funzioni di libreria per la gestione di caratteri • Funzioni di libreria per la manipolazione di stringhe Panoramica sulla programmazione orientata agli oggetti e la programmazione generica Panoramica sul linguaggio C++
1.Elementi di analisi funzionale:spazi vettoriali reali e complessi, spazi normati, spazi di Banach, spazi C^k e spazi L^p, spazi di Hilbert, teorema della proiezione, sistemi ortonormali in L^2 2.Serie di Fourier : convergenza in L^2, puntuale ed uniforme, applicazione alla soluzione di equazioni alle derivate parziali ed all'analisi di segnali, fenomeno di Gibbs 3.Funzioni di variabile complessa: funzioni olomorfe, integrazione in campo complesso, teorema e formula integrale di Cauchy e relative conseguenze, funzioni analitiche e principali proprietà, singolarità isolate e serie di Laurent, residui, teorema dei residui e applicazione al calcolo di integrali impropri. 4. Trasformata di Laplace e principali proprietà, formula di inversione, convoluzione e principali proprietà, 5. Trasformata di Fourier di funzioni sommabili, di funzioni di L^2 e proprietà principali, formula di inversione. 6. Cenni sulla teoria delle distribuzioni: funzioni test, distribuzioni indotte da funzioni localmente sommabili, limiti nel senso delle distribuzioni, delta di Dirac e sua trasformata di Fourier e di Laplace, derivate distribuzionali 7. Applicazione delle trasformate di Fourier e di Laplace alla soluzione di equazioni differenziali ordinarie e alle derivate parziali, proprietà del nucleo del calore. 8. Teorema di Shannon sul campionamento dei segnali e applicazioni 9. Cenni sulla trasformata di Radon, collegamenti con la trasformata di Fourier e applicazione alla TAC. Applicazione della trasformata di Fourier a segnali di Risonanza Magnetica.
- Introduzione al corso e cenni agli obiettivi di sviluppo sostenibile (Sustainable development goals) Bilanci di materia: - Stechiometria e cinetica delle reazioni chimiche: Reazioni reversibili ed irreversibili; Reazioni omogenee ed eterogenee; Ordine delle reazioni (reazioni di ordine zero, ordine 1, ordine 2, reazioni di saturazione); Determinazione dell'ordine di reazione (metodo differenziale e metodo integrale); Influenza della temperatura sulla costante di velocità di reazione; Equazione di van't Hoff-Arrhenius (esercizio) - Modelli idraulici dei sistemi naturali: Impostazione dell'equazione generale di bilancio di materia. - Modello del reattore batch. Modello del reattore a completo mescolamento (CFSTR): Analisi del comportamento del reattore CFSTR al transitorio ed allo stato stazionario; Relazione tra efficienza di processo e tempo medio di residenza idraulica. Modello del reattore con flusso a pistone (PFR): Analisi del comportamento del PFR allo stato stazionario. Equazioni di cinetica biologica: - Velocità di crescita e tassi di crescita; Rendimento massimo di crescita della biomassa; Velocità di utilizzazione del substrato; Velocità di respirazione endogena; Reazioni catalizzate da enzima (Equazione di Michaelis & Menten); Relazione tra tasso di crescita e concentrazione di substrato (Equazione di Monod) (esercizio). - Reattore Batch (BR): Bilanci di microrganismi e substrato; Dipendenza della velocità di utilizzazione del substrato dalla concentrazione del substrato. - Reattore a mescolamento completo (CFSTR) a biomassa sospesa senza ricircolo: bilanci di microrganismi e di substrato; Tempo medio di residenza cellulare e tempo di residenza idraulico; Equazioni fondamentali; Determinazione delle costanti cinetiche; Rendimento netto di crescita; Dipendenza del substrato e dell'efficienza in funzione del tempo medio di residenza cellulare (esercizio). - Reattore a mescolamento completo (CFSTR) a biomassa sospesa con ricircolo:Bilanci di microrganismi e di substrato; Caso dello spurgo dal reattore (Equazione di bilancio); Caso dello spurgo della linea di ricircolo dei fanghi (Equazione di bilancio); Dipendenza del substrato, della concentrazione di microrganismi e del rendimento netto di crescita osservato in funzione del tempo medio di residenza cellulare (esercizio). - Reattore con flusso a pistone (PFR) a biomassa sospesa con ricircolo: Bilanci di microrganismi e di substrato; Confronto di efficienze con il CFSTR con ricircolo (caso di cinetica di ordine zero e ordine primo) (esercizio). Atmosfera: Descrizione del comparto ambientale e principali parametri di inquinamento Suolo: Descrizione del comparto ambientale e principali parametri di inquinamento Acque: Parametri di inquinamento: Biochemical oxygen demand (BOD) (Cinetica della reazione di consumo, Effetto della costante di velocità di reazione, Determinazione delle costanti cinetiche, Metodo di Thomas); COD; Composti dell'azoto (Azoto ammoniacale, Azoto organico, Nitriti e Nitrati); Solidi (Classificazione dei solidi su base dimensionale, Solidi volatili e Solidi fissi), altre tipologie di contaminanti (esercizio). Autodepurazione dei corsi d'acqua Trasferimento di ossigeno, Bilancio di ossigeno in un corso d'acqua (Equazione di Streeter e Phelps), Analisi di una serie di scarichi puntuali (esercizio). Cenni sulla bonifica di siti contaminati e sulla gestione e trattamento dei rifiuti solidi urbani.
PRIMA PARTE: Composizione e forme della materia vivente Interazioni deboli in ambiente acquoso Energetica della vita Acidi nucleici Proteine Carboidrati Lipidi e membrane Enzimi Principali Tecnologie Biochimiche SECONDA PARTE: Introduzione al metabolismo Metabolismo dei carboidrati Processi ossidativi Fosforilazione ossidativa Biosintesi dei carboidrati Metabolismo dei lipidi Metabolismo dei composti dell'azoto Metabolismo dei nucleotidi Regolazione metabolica TERZA PARTE: Replicazione e ristrutturazione dell'informazione Trasferimento e decodificazione dell'informazione Espressione genica
Nel corso vengono illustrati i principi di base per la progettazione, fabbricazione e caratterizzazione di un sistema terapeutico e/o diagnostico basato su nanofarmaci, vescicole extracellulari e matrici a base di hydrogel. Verranno descritti anche i principi di base che regolano il comportamento dei nanofarmaci, vescicole extracellulari e matrici a base di hydrogel nei fluidi biologici. • Progettazione dei nanofarmaci • La farmacocinetica dei nanofarmaci • Esempi di applicazione dei nanofarmaci alla cura del cancro • Esempi di applicazione dei nanofarmaci alla cura dell’artrite • La corona proteica • Progettazione di scaffolds a base di hydrogels per uso biomedicale • Esempi di applicazione di scaffolds a base di hydrogels per la cura di malattie ossee • Le vescicole extracellulari: loro ruolo in processi fisiologici e patologici • Esempi di applicazione di vescicole extracellulari nella cura del cancro • Vescicole della matrice: loro ruolo in processi fisiologici e patologici
Diritto e norma giuridica : le caratteristiche della regola giuridica L’ordinamento giuridico Diritto privato e diritto pubblico Le fonti del diritto privato L’applicazione della legge : l’efficacia della legge nel tempo e nello spazio L’interpretazione della norma giuridica L’interesse e le situazioni giuridiche soggettive I fatti giuridici: fatto e fattispecie L’atto nello spazio e nel tempo : la prescrizione del diritto La capacita giuridica e la capacità di agire I beni La proprietà e il possesso L’obbligazione in generale: le fonti delle obbligazioni La responsabilità contrattuale ed extracontrattuale Il Parlamento I referendum La potestà legislativa delle Regioni Il Presidente della Repubblica Il Governo Il principio del giusto processo La Corte Costituzionale
Contenuti (programma) del corso: 1. Introduzione alle telecomunicazioni Definizione di telecomunicazioni. Ruolo delle telecomunicazioni (TLC). Caratteristiche del sistema di TLC. Breve cenno alla storia delle telecomunicazioni. La standardizzazione. Il business delle TLC. 2. Sistemi e reti di telecomunicazione: evoluzione e concetti preliminari Le Reti di Telecomunicazione. Trasmissione. Commutazione automatica. Segnalazione. Funzionamento della telefonia ordinaria. Procedura di segnalazione. Segnalazione a impulsi e a toni. Circuiti a 2 fili e a 4 fili. La forchetta telefonica. Numerazione telefonica. Centrale telefonica. Segnalazione CAS e CCS. Gerarchie telefoniche. Rete internazionale. Esempi di instradamento. Struttura generica di una rete di telecomunicazioni. Topologie di rete. Categorie di reti di telecomunicazioni. PSTN, ISDN e la rete intelligente. Cenno sulla rete Internet. Un esempio pratico: la rete fissa di TLC italiana (TIM) 3. Trasmissione nei sistemi di telecomunicazione Fondamenti di trasmissione: architettura di un sistema di trasmissione; concetto di trasmissione ideale e trasmissione perfetta. Sistemi per la trasmissione numerica, architettura e funzionalità dei singoli componenti. Modulazione e demodulazione di segnali numerici. Il canale di trasmissione e sua caratterizzazione: coppie metalliche e canale radio. Problematiche di interferenza su coppie metalliche e nel canale radio. Concetto di riuso di frequenza per i collegamenti nel canale radio. Interferenza e disturbo. Disturbi indipendenti dal segnale: il rumore termico e sua caratterizzazione. Parametri caratterizzanti il collegamento numerico: efficienza spettrale, ritmo binario, probabilità di errore per bit e per simbolo. Dipendenza della probabilità di errore dal rapporto segnale-disturbo. Cenni sul compromesso banda-potenza per la progettazione dei sistemi di trasmissione numerica. Multiplazione su singolo collegamento e funzione di sintonizzazione. 4. Concetti generali sulle reti di telecomunicazioni Strutturazione in unità informative (UI) della trasmissione di sequenze numeriche. Architettura di principio di una rete di TLC vista come insieme di collegamenti multiplati e di nodi che eseguono la funzione di commutazione. Rappresentazione delle reti di TLC con i grafi. La funzione di multiplazione. Classificazione delle modalità di multiplazione. Concetto di multiplazione statistica con eventuale richiamo alla teoria delle code nel semplice caso di coda M/M/1. Ritardo medio di accodamento di una UI e throughput al variare del coefficiente di utilizzazione. La funzione di commutazione. Brevi cenni storici sulla funzione di commutazione e sua implementazione. Cenni sul PCM e concetto di commutazione basata sul circuito. Classificazione delle funzione di commutazione. Commutazione a livello di UI (o a pacchetto) e architetture e funzionalità dei nodi a commutazione di pacchetto. Parametri di prestazione che caratterizzano il trasferimento delle UI all’interno di una rete di telecomunicazioni: Ritardo di trasmissione su una via e due vie (round trip time), Probabilità di perdita della UI (packet-loss), Probabilità di ricevere una UI in modo errato (packet-error), Variabilità del ritardo relativo di ricezione tra due UI consecutive (jitter). Definizione del modo di trasferimento di una rete di telecomunicazioni: multiplazione, commutazione e architettura protocollare. Il modello OSI e il modello di Internet. Classificazione delle reti di TLC su base modo di trasferimento. Tipologie di informazione all’interno di una rete: traffico, segnalazione, gestione. 5. Funzioni di rete e servizi di rete Architetture di principio delle moderne reti di telecomunicazioni: sezione di accesso (sezione remota e fronthaul), sezione di raccordo (backhaul) e nucleo di rete. Cenni sulle tecnologie realizzative: accesso in rame e/o con collegamento radio; anelli ottici sulle reti di accesso e di raccordo. Architettura del nucleo di rete e tecniche di multiplazione adottate
CITOLOGIA La cellula: caratteristiche principali di eucarioti, procarioti e virus. Origine evolutiva della cellula eucariotica. Il mondo a RNA. Ribozimi. Viroidi e prioni. Microscopi e loro utilizzazione. Allestimento di un preparato per la microscopia ottica. Microscopio ottico: in campo chiaro, a contrasto di fase, a contrasto interferenziale. Microscopio a fluorescenza e a scansione confocale. Immunoistochimica. Citometro e citofluorimetro a flusso. Autoradiografia. Allestimento di un preparato per la microscopia elettronica. Colorazioni elettroniche. Microscopio elettronico: a trasmissione e a scansione. La membrana cellulare: struttura, organizzazione e funzioni. Fluidità: mobilità di lipidi e proteine. Zattere lipidiche. Trasporto. Specializzazioni della superficie cellulare. Il glicocalice. Il potenziale a riposo. Il potenziale d’azione e sua propagazione nelle membrane eccitabili. La trasmissione sinaptica. Matrice extracellulare. Adesione cellula-cellula, adesione cellula-matrice. Le giunzioni cellulari. Il sistema endomembranoso. Reticolo endoplasmatico granulare. Reticolo endoplasmatico liscio. Apparato di Golgi. Smistamento delle proteine. Trasporto vescicolare. Meccanismi di secrezione. Esocitosi, endocitosi, pinocitosi, fagocitosi. Gli organelli cellulari. Lisosomi, perossisomi e mitocondri: struttura, funzione e biogenesi. Ribosomi: struttura e biogenesi. Il citoscheletro: microtubuli, microfilamenti e filamenti intermedi. Assemblaggio. Ciglia e flagelli. Fuso mitotico. Motori molecolari. Movimento in cellule non muscolari. Il nucleo: involucro, pori e matrice nucleari. Nucleoli. Cromatina e cromosomi. Cariotipo. Eucromatina ed eterocromatina. Cenni sui meccanismi di regolazione genica negli eucarioti. Il ciclo cellulare. Mitosi. Controllo del ciclo cellulare. Cenni sulla trasduzione del segnale: ligandi, recettori, ormoni, molecole segnale e loro meccanismi d’azione. Morte cellulare programmata. Riproduzione sessuale. Meiosi. Segregazione dei geni e crossing-over. Dominanza e Recessività. Codominanza e dominanza incompleta. Fenotipo e Genotipo. Eredità legata al sesso. ISTOLOGIA Le cellule staminali –. Nicchia staminale. Divisione simmetrica e asimmetrica. Transit amplifying cells. Tessuto epiteliale – Epiteli di rivestimento: classificazione e struttura generale. Membrana basale. Epiteli sensoriali. Epiteli ghiandolari: classificazione e organizzazione strutturale delle ghiandole esocrine ed endocrine. Tipi e modalità di secrezione. Cute: struttura e funzioni. Tessuto connettivo propriamente detto – Cellule, fibre e sostanza fondamentale. Classificazione: mucoso, lasso, denso, reticolare ed elastico. Il mesenchima. Il tessuto adiposo. Tessuto cartilagineo – Le cellule; composizione della matrice extracellulare. Classificazione: ialina, elastica e fibrosa. Pericondrio. Meccanismi di accrescimento. Tessuto osseo – Struttura, composizione della matrice extracellulare e tipi cellulari. Periostio ed endostio. Osso compatto e spugnoso. Meccanismi di ossificazione e calcificazione. Rimodellamento osseo. Sangue e linfa – Plasma e siero. Morfologia e funzione degli elementi figurati. Principali valori ematici. Cenni sull’emopoiesi. Linfa e vasi linfatici. Sistema immunitario – Linfociti B, T e NK. Organi linfoidi primari e secondari. Cenni sulla risposta immunitaria innata ed acquisita. Tessuto nervoso – Il neurone. Le cellule gliali. Fibre nervose mieliniche e amieliniche. Struttura generale dei nervi. Rigenerazione di neuroni e fibre nervose. Tessuto muscolare – Struttura della cellula muscolare scheletrica, cardiaca e liscia. Caratteristiche dei tre tipi di muscolo: differenze e analogie. Sinapsi neuromuscolare. Il meccanismo della contrazione.
ELETTROSTATICA NEL VUOTO: Cariche elettriche. Isolanti e conduttori. Struttura elettrica della materia. La legge di Coulomb. Campo elettrostatico. Campo elettrostatico prodotto da una distribuzione continua di cariche. Linee di forza del campo elettrostatico. Lavoro della forza elettrica. Potenziale elettrostatico. Calcolo del potenziale elettrostatico. Energia potenziale elettrostatica. Moto di una carica in un campo elettrostatico. Il campo come gradiente del potenziale. Superfici equipotenziali. Rotore del Campo Elettrico. Il dipolo elettrico. La forza su un dipolo elettrico. Flusso del campo elettrostatico. Legge di Gauss. Alcune applicazioni e conseguenze della legge di Gauss. La divergenza del campo elettrostatico. Equazioni di Maxwell del campo elettrico. ELETTROSTATICA NEI CONDUTTORI: Conduttori in equilibrio. Conduttore cavo. Schermo elettrostatico. Capacità di un conduttore. Condensatori. Collegamento di condensatori serie e parallelo. Energia del campo elettrostatico. DIELETTRICI : La costante dielettrica. Polarizzazione dei dielettrici.
1. Introduzione allo studio dell’ Anatomia 2. Le cellule e i tessuti 3. L’apparato tegumentario 4. L’apparato scheletrico Componente assiale Componente appendicolare Le articolazioni 5. L’apparato muscolare Muscolatura assiale Muscolatura appendicolare Diagnostica per immagini apparato muscolo scheletrico 6. Sistema nervoso Midollo spinale e nervi spinali Encefalo e nervi cranici Sistema nervoso autonomo Organi di senso Diagnostica per immagini Sistema Nervoso 7. Sistema endocrino Ipofisi Tiroide e paratiroide Surrene Pancreas endocrino 8. Apparato cardiovascolare Il cuore I grandi vasi 9. Apparato respiratorio Diagnostica per immagini apparato cardiovascolare e respiratorio 10. Apparato digerente Canale digerente Ghiandole annesse al canale digerente Diagnostica per immagini apparato digerente 11. Apparato urinario Rene Vie escretrici 12. Apparato genitale maschile 13. Apparato genitale femminile Diagnostica per immagini apparato urinario e genitale
FUNZIONI DI PIU' VARIABILI REALI -continuità, derivate parziali, differenziabilità -massimi e minimi locali e globali -funzioni definite implicitamente. INTEGRALI MULTIPLI: -formule di riduzione -cambiamento di coordinate: polari, ellittiche, cilindriche, sferiche -integrali impropri. CURVE E INTEGRALI CURVILINEI: -curve parametriche -integrali curvilinei di campi vettoriali o forme differenziali -formule di Gauss-Green. SUPERFICI E INTEGRALI SUPERFICIALI: -superfici parametriche -integrali superficiali di campi vettoriali o forme differenziali -formule di Stokes e Gauss. SERIE NUMERICHE E DI FUNZIONI: -serie numeriche -serie di potenze. EQUAZIONI DIFFERENZIALI ORDINARIE: -equazioni differenziali del primo e del secondo ordine -equazioni differenziali lineari -teorema di esistenza e unicità. analisi matematica
Fisiologia cellulare Struttura della cellula e della membrana cellulare; Generalità sui meccanismi di trasporto di membrana; Canali ionici; Potenziale di membrana; Potenziale d’azione e potenziali graduati ; Conduzione dei segnali neurali; Sinapsi elettrica e sinapsi chimica; Neurotrasmettitori, rec ettori, secondi messaggeri; Meccanismi di integrazione e plasticità sinaptica Fisiologia muscolare Tipi di muscolo; Contrazione nel muscolo liscio e striato Generalità sul sistema nervoso ed endocrino Sistema nervoso centrale, periferico, autonomo; Centri regolatori del tronco dell’encefalo; P
Definizioni e classificazioni: materiali, nanomateriali, processi; Legami primari e secondari nei materiali; Materiali cristallini, amorfi e semicristallini;Definizione di cella elementare, indici cristallografici di posizione e direzione,indici di Miller;Metalli: struttura CFC, CCC, EC; leghe e soluzioni solide; Ceramici: solidi ionici, ionico-covalenti, covalenti; posizioni reticolari, ottaedriche e tetraedriche in celle elementari cubiche, Difetti 0D, 1D, 2D e 3D; Diagrammi di stato binari con trasformazioni invarianti (eutettico, eutettoide, peritettico, monotettico); Conducibilità elettrica e termica, teoria della bande (cenni); Acciai e ghise: definizioni, diagramma di stato Fe-C (fasi, trasformazioni invarianti, costituenti microstrutturali); Trattamenti termici; TTT and CCC curves; Classificazione e nomenclatura degli acciai; Materiali ceramici : classificazione, materiali ceramici avanzati, struttura, microstruttura, diagrammi di stato, proprietà meccaniche, processo ceramico; Polimeri:classificazioni, reazioni di polimerizzazione, termoplastici e termoindurenti, amorfi e semi-cristallini, ramificazioni, reticolazioni e cross-linking, peso molecolare medio, temperatura di transizione vetrosa e temperatura di fusione. Materiali compositi: definizione, classificazione,struttura,materiali comuni per matrice e rinforzo; Prove meccaniche: trazione, compressione, durezza, resilienza, fatica, scorrimento viscoso (creep), rilassamento degli sforzi; Tecnologie di formatura primaria per metalli, ceramici e polimeri:modalità operativa, principi e caratteristiche dei prodotti ottenuti; Selezione di materiali in alcuni casi semplici applicativi mediante mappe a bolle. Lezioni monografiche incentrate su materiali e/o processi innovativi.
I) ANALISI NUMERICA APPROSSIMAZIONE DI DATI E FUNZIONI. Interpolazione polinomiale: esistenza e unicità del polinomio interpolante, polinomi di Lagrange, differenze divise di Newton, polinomi di Hermite, splines; fenomeno di Runge, nodi di Chebyshev, interpolazione composita, errore di interpolazione, diagramma logaritmico dell’errore, condizionamento del polinomio interpolante; interpolazione trigonometrica ed FFT; interpolazione razionale fratta; interpolazione bidimensionale su partizioni in triangoli e rettangoli; approssimazione nel senso dei minimi quadrati. INTEGRAZIONE E DERIVAZIONE NUMERICA. Formule di quadratura: formula di Archimede, formule di Newton-Côtes, formule di Gauss, formule composite, grado di precisione, errore di integrazione; formule di derivazione numerica e soluzione numerica di equazioni differenziali ordinarie, metodi espliciti ed impliciti, esempi (theta-metodi e metodo di Heun), convergenza, zero-stabilità e assoluta stabilità (cenni). SISTEMI LINEARI. Condizionamento e sensibilità agli errori; norme matriciali e raggio spettrale; metodi diretti: eliminazione di Gauss e Gauss-Jordan; metodi iterativi: convergenza, metodi di Jacobi, di Gauss-Seidel e di rilassamento, criteri d’arresto (cenni); costo computazionale; comparazione tra i metodi di soluzione. EQUAZIONI E SISTEMI NON LINEARI. Equazione non lineare singola: metodo di dimezzamento, regula falsi, metodo di Newton, metodi di punto fisso. Sistemi di equazioni non lineari: metodo di Newton-Raphson. Problemi di ottimizzazione: il caso del funzionale quadratico. II) SOLUZIONE di PROBLEMI ALLE DERIVATE PARZIALI METODI DI DISCRETIZZAIZONE (ELEMENTI FINITI). Introduzione; metodi di Ritz e Galerkin; elementi finiti monodimensionali, triangolari, quadrilateri e tetraedrici; elementi di ordine superiore; funzioni caratteristiche; elementi di riferimento e mappa isoparametrica; matrice di rigidezza e vettore dei carichi; imposizione delle condizioni al contorno; assemblaggio; esempi 1D e 2D; applicazione al problema elastico lineare; problemi di diffusione-convezione-reazione; diffusione non-stazionaria; trave di Eulero-Bernoulli; implementazione (cenni). III) MECCANICA MATERIALI E STRUTTURE NON OMOGENEE. Esempi di materiali non omogenei; micro-scala e macro-scala; omogeneizzazione: costanti elastiche omogeneizzate, compositi statisticamente omogenei, elemento rappresentativo di volume, regola delle miscele, tensori di localizzazione, stime di Voigt e Reuss, Eshelby, teoremi di Hill, metodo di Hill e Mandel. Simmetrie materiali e relative equazioni costitutive elastiche lineari (materiali monoclini, trasversalmente isotropi, ortotropi, isotropi); esempi di problemi di equilibrio elastico in materiale anisotropo: trave a sforzo normale, a flessione, a torsione; Problemi anisotropi tridimensionali ed elementi finiti. Aspetti caratteristici dei materiali biologici: crescita e rimodellamento del tessuto osseo, caratterizzazione e modellazione di tessuti in fibre collageniche, il caso bidimensionale e la formula di Mariotte, struttura e proprietà dei tessuti arteriosi. IV) FLUIDODINAMICA GENERALITÀ SUI FLUIDI: Definizione di fluido, fluidi come sistemi continui, sforzi nei fluidi, viscosità. Grandezze e unità di misura, comprimibilità, equazioni di stato e grandezze termodinamiche. CINEMATICA DEI FLUIDI: Descrizione Lagrangiana ed Euleriana, derivata materiale. Linee di corrente, traiettorie e `streaklines'. DINAMICA DEI FLUIDI ED EQUAZIONI DI CONSERVAZIONE: Concetto di sistema e volume di controllo, teorema del trasporto di Reynolds, equazione di conservazione della massa (forma differenziale ed integrale) equazione di bilancio della quantità di moto ed equazione di conservazione dell'energia (forme differenziali ed integrali) EQUAZIONE DI BERNOULLI: Definizione di vorticità, equazione del trasporto della vorticità, vortex stretching, Equazione di Bernoulli e sue applicazioni. (tubo di Venturi, tubo di Pitot). STRATO LIMITE: Fenomenologia dello strato limite, equazioni semplificate. Concetto di separazione, perdita di carico. FORZE FLUIDODINAMICHE E SIMILITUDINI: Forze e coefficienti di forza, resistenza di attrito e di forma, teorema di Buckingham, analisi dimensionale e similitudine dinamica. Perdite di carico concentrate e distribuite. V) ESERCITAZIONI IN MATLAB Interpolazione polinomiale e fenomeno di Runge; Interpolazione lineare a tratti e diagramma logaritmico dell’errore; Metodi di integrazione numerica di ODE; Metodo di Newton; Diffusione FEM
Sistemi sensoriali. Principi generali dell’organizzazione funzionale dei sistemi sensoriali. Sensibilità somatica: tatto, propriocezione, termocezione e nocicezione. Vista: fisiologia della retina ed elaborazione centrale dell’informazione visiva. Analisi di forma, colore, movimento dell’immagine visiva. Udito: proprietà funzionali dell’orecchio esterno e medio. Fisiologia cocleare. Elaborazione centrale dell’informazione uditiva. Sistema Vestibolare:labirinto vestibolare, vie centrali, riflessi vestibolari. I sensi chimici: sensibilità gustativa e olfattiva. Il sistema motorio. Principi generali dell’organizzazione funzionale del sistema motorio. I riflessi spinali. Organizzazione dell’arco riflesso. Riflessi propriocettivi (riflesso miotatico o da stiramento e riflesso miotatico inverso), riflesso flessorio. Funzione locomotoria. Apparato Vestibolare. Controllo della postura e del tono muscolare. Movimenti oculari: riflesso vestibolo-oculare e optocinetico; controllo dei movimenti saccadici e dei movimenti lenti di inseguimento. Funzioni del cervelletto e dei nuclei della base. Apprendimento motorio. Controllo corticale del movimento volontario. Organizzazione funzionale dell’area motoria primaria e delle aree premotorie. Funzioni cerebrali complesse e basi neurali del comportamento. Aree associative e specializzazione emisferica. Attenzione, funzioni esecutive. Basi anatomo-funzionali della produzione e comprensione del linguaggio. Ruolo dell’emisfero destro nel linguaggio. Cenni sui disturbi del linguaggio. Sistemi di memoria: aspetti quantitativi e temporali della memoria. Sistemi cerebrali alla base dell’apprendimento e della memoria dichiarativa, e non dichiarativa. Plasticità sinaptica, potenziamento a lungo termine e modificazioni del comportamento. Emozioni: cambiamenti fisiologici associati alle emozioni, amigdala e sistema limbico, rapporti tra neocorteccia e amigdala. Rinforzo emotivo e dipendenza. Asse ipotalamo-Ipofisi-Surrene: Lo stress e l'attivazione del Sistema Nervoso Autonomo ed endocrino. Fisiologia del sistema cardiocircolatorio Anatomia funzionale del cuore. Attività elettrica del cuore: origine dell’autoritmicità cardiaca, potenziale d’azione nelle cellule miocardiche contrattili e autoritmiche, periodo refrattario del cuore, sistema di conduzione, regolazione nervosa ed endocrina dell’attività elettrica cardiaca. Attività meccanica del cuore: accoppiamento eccitazione-contrazione, il cuore come pompa, ciclo cardiaco, curve pressione-volume. Definizione di gittata sistolica, gittata cardiaca, post-carico e pre-carico. Regolazione della gittata cardiaca: regolazione della frequenza cardiaca, regolazione della gittata sistolica, relazione lunghezza-tensione e legge del cuore di Frank-Starling, gittata sistolica e ritorno venoso, controllo nervoso ed endocrino sulla contrattilità. Sistema circolatorio: anatomia funzionale dei vasi sanguigni. Cenni di emodinamica, pressione, flusso, resistenza vascolare. Arterie ed arteriole: pressione del sangue arterioso, onda sfigmica, cellule endoteliali e muscolatura liscia vasale, controllo locale del calibro vasale, autoregolazione del flusso, iperemia attiva e passiva, controllo estrinseco del calibro vasale, resistenza nelle arteriole, controllo arteriolare in organi specifici. Capillari e microcircolo: anatomia della rete capillare, velocità del flusso sanguigno capillare, diffusione attraverso la parete capillare, scambi di nutrienti e scarti del metabolismo. Flusso di massa attraverso la parete capillare, filtrazione e riassorbimento, forze di Starling. Sistema linfatico: capillari linfatici, meccanismo del flusso linfatico. Vene: fattori che determinano la pressione venosa, valvole e meccanismi del ritorno venoso al cuore. Integrazione della funzione cardiovascolare: regolazione della pressione arteriosa sistemica. Barocettori arteriosi, centro cardiovascolare bulbare, azioni del riflesso barocettivo arterioso, altri barocettori. Regolazione del volume ematico e regolazione a lungo termine della pressione arteriosa. Circolazioni distrettuali: circolo coronarico, circolo cerebrale, circolo cutaneo. Omeostasi cardiovascolare in condizione particolari: clino- e ortostatismo, attività fisica, shock, cardiomiopatia, infarto, ipertensione. Fisiologia della respirazione. Proprietà anatomo-funzionali del polmone. Interfaccia gas-sangue; Movimenti respiratori e muscoli respiratori; Lo spazio pleurico; La pressione intrapleurica; Modificazione delle pressioni nel torace e nei polmoni. Ventilazione: volumi e capacità polmonari; Spazio morto anatomico; Ventilazione polmonare e ventilazione alveolare. Meccanica respiratoria: diagrammi pressione-volume; Complianza dei polmoni e della gabbia toracica; Stabilità degli alveoli. Il surfattante. Resistenze delle vie aeree e tissutali. Il lavoro respiratorio: scambi gassosi; Vasi sanguigni e flusso (perfusione); Comportamento dei gas nei liquidi; Diffusione; Captazione dell'ossigeno e rilascio di anidride carbonica lungo il capillare polmonare; Aria alveolare; Composizione dei gas (inspirato, espirato); Spazio morto fisiologico; Distribuzione del flusso sanguigno; Gradienti di pressione parziale; Rapporto ventilazione-perfusione. Trasporto dei gas: trasporto dell'ossigeno; Trasporto dell'anidride carbonica; Respirazione e regolazione dell'equilibrio acido-base. Regolazione della respirazione: Localizzazione dei centri di controllo respiratori e loro funzioni; Innervazione motoria dei muscoli respiratori; Meccanismi riflessi del controllo respiratorio (riflesso di Hering-Breuer); Chemocettori e barocettori nell'arco dell'aorta e nella biforcazione carotidea; Chemocettori centrali. Adattamenti respiratori in condizioni fisiologiche e patologiche: varie forme di ipossia; ipocapnia e ipercapnia.
Classificazione dei sistemi elettrici e requisiti. Analisi del comportamento transitorio ed in frequenza. Distorsione nei sistemi elettronici e diagrammi di Bode. Dispositivi a semiconduttore a diodi e applicazioni circuitali: clipper, clamper, rilevatore di picco, ecc. Transistor bipolari a giunzione e di campo. Tecniche di polarizzazione dei transistor. Classificazione degli amplificatori, analisi e progettazione dei circuiti. Risposta in frequenza di amplificatori singoli e in cascata. Amplificatori differenziali e Cascode. Specchi di corrente. Amplificatori di feedback e problemi di stabilità. Amplificatori di potenza. Amplificatori operativi e relative applicazioni. Circuiti oscillatori e generatori di forme d'onda di tensione.
