Aree della Bioingegneria

 

Bioingegneria Industriale

  • I Biomateriali sono sostanze che sono ottenute per essere usate in dispositivi che devono interagire con tessuti vivi. Esempi sono cartilagini, e scheletri che permattano lo sviluppo di tessuti nella ricorstruzione di organi.

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  • La Biomeccanica è la meccanica applicata al corpo umano. Questa include lo studio del moto, della deformazione dei materiali, della fluidodinamica. Per esempio lo studio della fluidodinamica della circolazione del sangue contribuisce allo studio di organi come il cuore artificiale, lo studio della meccanica permette lo studio di protesi ossee.Immagine5

Robotica in Chirurgia e Riabilitazione

  • L’ingegneria della riabilitazione è l’applicazione delle scienze e della tecnologia per migliorare la qualità della vita per persone temporaneamente o cronicamente disabili. Questa disciplina include lo sviluppo sia di dispositivi d’esercizio per migliorare le prestazioni locomotorie sia per migliorarne la comunicazione, la deambulazione, l’accesso alle informazioni, lo sviluppo di protesi.Immagine6
  • La robotica in chirurgia aiuta il chirurgo sia nella pianificazione che nell’esecuzione dell’intervento. Questa tecnologia può limitare gli effetti negativi della chirurgia riducendo la dimensioni delle incisioni, aumentandone la precisione e diminuendo i costi pre- e post-operatori.Immagine7

Bioingegneria dell’informazione

  •  Le tecnologie dell’informazione nell’ingegneria biomedica coprono un’ampia gamma di applicazioni. Tra esse l’uso della realtà virtuale per l’aiuto alla diagnostica, l’applicazione di tecnologie di comunicazione internet per l’accesso del paziente a servizi in remoto, la gestione della cartella clinica digitalizzata e i conseguenti problemi di sicurezza e segretezza dei dati.

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  • La telemedicina riguarda il trasferimento di dati medici da una sede ad un’altra per la diagnosi e il trattamento di pazienti in remoto. Questa disciplina riguarda lo sviluppo di dispositivi dedicati in grado di comunicare a distanza, sistemi di video-conferenza, reti di calcolatori. Tale tecnologia puo` anche essere utilizzata per l’addestramento e aggiornamento del personale medico.

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Elaborazione di segnali medici

  • L’elaborazione di segnali biomedici riguarda l’estrazione di informazione, generalmente di utilità clinica, da bio-segnali a fini di diagnosi, monitoraggio e terapia. Un esempio tipico è l’estrazione di informazioni cliniche dal tracciato elettrocardiografico (attività elettrica del cuore) o elettroencefalografico (attivit elettrica del cervello) per diagnosi, monitoraggio, intervento (esempio: defibrillazione cardiaca) o interfacciamento con calcolatori (esempio: brain-computer interface). Si basano sull’elaborazione di segnale anche le neuroprotesi motorie (arti artificiali a controllo elettromiografico o elettroneurografico) o sensoriali (esempio: impianti cocleari).

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  • L’elaborazione o di dati di immagini mediche da raggi X, da ultrasuoni, da risonanza magnetica o da tecniche di medicina nucleare. Aree di attività sono sistemi di acquisizione digitale, algoritmi di interpretazione e rendering, algoritmi di compressione per la memorizzazione in banca dati.

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Strumentazione medicale

Lo sviluppo di strumentazione medicale riguarda lo sviluppo di hardware, software e sistemi usati per processare segnali biologici. L’attività parte dallo sviluppo di sensori che possono catturare segnali biologici di interesse, applicare metodi di amplificazione e filtraggio di segnali che possono essere studiati per ridurre le interferenze ambientali e gli artefatti dovuti per esempio al movimento del paziente.

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 Micro-Nanotecnologie

  • Le Micro e nano tecnologie sono utilizzate per lo sviluppo di dispositivi su sala micro e nano metrica. Tra questo tipo di dispositivi ci sono sensori che possono misurare la variazione delle proprieta’ dei tessuti o di pressione del sangue o livelli proteici.
  • Dispositivi BioMEMS integrano elementi meccanici, sensori, attuatori. Si arriva alla realizzazione di microbot che possono essere inseriti nel corpo per trasportare farmaci e iniettarli direttamente dove servono.   Immagine14
  • I dispositivi Microelettronici integrati su chip permettono l’integrazione delle piu` svariate funzionalita` in dimensioni ridotte e con dissipazioni di potenza limitate, compatibili con la possibilita’ di una efficace impiantazione.Immagine15

Modellistica fisiologica e neurale

  • Modelli fisiologici dei sistemi viventi sono utili per la diagnostica e la terapia. Esempi sono modelli del movimento, ma anche modelli metabolici, utili per progettare organi artificiali.
  • Una discipina all’avanguardia è quella del modello di sistemi neurali che sono utili sia per la comprensione dei meccanismi cerebrali e di controllo sia per lo sviluppo di sistemi artificiali neurocontrollati come protesi, neurorobot. Sono allo studio anche sistemi per impiantazione.

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Bioinformatica

  • La Bioinformatica permette di utilizzare il computer per acquisire e analizzare dati collegati a medicina e biologia. La Bioinformatica richiede l’uso di tecniche di ricerca di sequenze in database che contengono milioni di sequenze.
  • La Proteomica è lo studio della posizione, interazione, struttura e funzione delle proteine. Questo studio ha permesso la scoperta di nuovi meccanismi cellulari che spiegano come avvengono le infezioni e quindi nuove terapie e tecniche diagnostiche. Collegate a queste ricerche ci sono attività di sviluppo di microsensori dedicati.

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Ingegneria Clinica

  • L’ospedale è caratterizzato da una complessa e sistematica organizzazione sanitaria, funzionale e amministrativa di elevato peso economico che si avvale di aggiornate tecnologie diagnostiche, terapeutiche e assistenziali con relazioni territoriali.
  • L’attività deve quindi essere programmata, progettata, realizzata e gestita in modo finalizzato, equilibrato e integrato, in quanto essa condiziona in modo determinante il modello organizzativo, l’articolazione funzionale e l’efficienza gestionale.
  • Il ruolo dell’Ingegnere Clinico è quello di operare in questo contesto clinico facendo la sintesi di tutti gli attori di questo processo.

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