Ingegneria Biomedica

ECOGRAFIA – 4,5 CFU circa. Concetti generali, propagazione del suono, riflessione, attenuazione, impedenze acustiche. La piezoelettricità. Caratteristiche e prestazioni dei materiali piezoelettrici. Teoria della formazione dell'immagine ecografica; tecniche e tecnologie. A-mode, B-mode, M-mode. Sonde ecografiche; elementi che la costituiscono e tecnologia. Sonde meccaniche e sonde elettroniche a schiera di elementi (array). Tecniche doppler (continuo - pulsato – color - power). NMR e TAC – 4,5 CFU circa. Principi fisici e tecnologia del tomografo NMR. Proprietà magnetiche dei nuclei. Il dipolo magnetico, lo Spin. Le sequenze: Saturation Recovery, Inversion Recovery, Spin-Eco e Gradient Eco. Le equazioni di Bloch. Impulsi a radiofrequenza. Flip angle. Gradienti e loro alimentazione. Il K-space e la ricostruzione dell'immagine Tomografo Assiale Computerizzato Principi di funzionamento e tecniche di ricostruzione dell'immagine.

Analisi I, Analisi II, Fisica I, Fisica II, Campi Elettromagnetici, Elettrotecnica, Elettronica, Teoria dei Segnali

1) F.P. Branca "Fondamenti di Ingegneria Clinica" - Volume II - Ed. Springer. 2) Dispense e materiale distribuiti a cura del docente.

non obbligatoria

L'esame (orale) consiste solitamente in due domande, ciascuna sulle tre parti di programma svolte a lezione, rispettivamente una domanda sull’Ecografia, l’altra su NMR o TAC. I parametri utilizzati per la valutazione del candidato sono: - la conoscenza e la capacità di riferire degli argomenti e dei problemi trattati durante le lezioni frontali. - l'utilizzo appropriato della terminologia specialistica - la capacità di rielaborare in maniera anche in maniera autonoma i temi oggetto del corso. - la capacità di riferirsi alle conoscenze acquisite durante il percorso di studi, utilizzandole opportunamente ed appropriatamente per esporre in maniera più ampia e rigorosa le argomentazioni esposte durante l'esame.

Lezione frontale di teoria con alcuni esercizi svolti assieme al docente

ECOGRAFIA – 4,5 CFU circa. Concetti generali, propagazione del suono, riflessione, attenuazione, impedenze acustiche. La piezoelettricità. Caratteristiche e prestazioni dei materiali piezoelettrici. Teoria della formazione dell'immagine ecografica; tecniche e tecnologie. A-mode, B-mode, M-mode. Sonde ecografiche; elementi che la costituiscono e tecnologia. Sonde meccaniche e sonde elettroniche a schiera di elementi (array). Tecniche doppler (continuo - pulsato – color - power). NMR e TAC – 4,5 CFU circa. Principi fisici e tecnologia del tomografo NMR. Proprietà magnetiche dei nuclei. Il dipolo magnetico, lo Spin. Le sequenze: Saturation Recovery, Inversion Recovery, Spin-Eco e Gradient Eco. Le equazioni di Bloch. Impulsi a radiofrequenza. Flip angle. Gradienti e loro alimentazione. Il K-space e la ricostruzione dell'immagine Tomografo Assiale Computerizzato Principi di funzionamento e tecniche di ricostruzione dell'immagine.

Analisi I, Analisi II, Fisica I, Fisica II, Campi Elettromagnetici, Elettrotecnica, Elettronica, Teoria dei Segnali

1) F.P. Branca "Fondamenti di Ingegneria Clinica" - Volume II - Ed. Springer. 2) Dispense e materiale distribuiti a cura del docente.

non obbligatoria

L'esame (orale) consiste solitamente in due domande, ciascuna sulle tre parti di programma svolte a lezione, rispettivamente una domanda sull’Ecografia, l’altra su NMR o TAC. I parametri utilizzati per la valutazione del candidato sono: - la conoscenza e la capacità di riferire degli argomenti e dei problemi trattati durante le lezioni frontali. - l'utilizzo appropriato della terminologia specialistica - la capacità di rielaborare in maniera anche in maniera autonoma i temi oggetto del corso. - la capacità di riferirsi alle conoscenze acquisite durante il percorso di studi, utilizzandole opportunamente ed appropriatamente per esporre in maniera più ampia e rigorosa le argomentazioni esposte durante l'esame.

Lezione frontale di teoria con alcuni esercizi svolti assieme al docente

DIDATTICA FRONTALE Propagazione degli ultrasuoni • Calcolo dei coefficienti di riflessione e trasmissione per strutture di dimensioni maggiori della lunghezza d’onda. Assorbimento nei tessuti biologici. Il coefficiente di assorbimento alfa in funzione della frequenza. Schema di calcolo dell’ampiezza degli echi dell’onda di pressione generati in corrispondenza dell’interfaccia per una variazione dell’impedenza acustica. La formazione del campo ultrasonoro • Calcolo dell’andamento del campo di pressione generato da un pistone cilindrico lungo l’asse acustico z. Calcolo della profondità di campo vicino al variare del diametro e della frequenza. • Grandezze caratteristiche del trasduttore ultrasonoro autofocalizzante. Interpretazione geometrica del f/number. Calcolo dell’andamento del campo di pressione ed inviluppo dei massimi per il trasduttore sferico. Calcolo lunghezza spaziale e durata temporale di un impulso acustico generato dal piezoelemento. La sonda elementare • Esempio di calcolo attinente all’adattamento delle impedenze elettriche per un trasduttore piezoelettrico. Esempio di calcolo del circuito equivalente del sistema del secondo ordine piezoelemento alla risonanza sia in trasmissione che in ricezione. Sonar diagnostico • Esempio di calcolo inerente al tracciato A-Mode degli echi rilevati in un sistema pulse-echo. Calcolo dell’ampiezza del segnale ecografico al variare dell’amplificazione del Time Gain Compensation (TGC). La formazione dell’immagine ecografica • Scansione meccanica. Esempio di calcolo di dimensionamento dei cinematismi di una sonda oscillante e rispettivi componenti tecnologici quali piezoelemento, matching layer, backing e lente acustica • Sonda a scansione elettronica. Esempio di calcolo di dimensionamento e verifica dei componenti tecnologici quali array di piezoelementi, matching layer, backing e lente acustica. • Concetti di base del controllo di qualità dell’immagine ecografica. La magnetizzazione netta M. • Esempio di calcolo del momento magnetico netto M in equilibrio termico.

Sono indispensabili conoscenze pregresse gli argomenti attinenti all'esame di Fisica I, Fisica II, Analisi II, Elettrotecnica, Elettronica, Misure Meccaniche per poter comprendere i contenuti e conseguire gli obiettivi di apprendimento delle esercitazioni.

•F. P. Branca – Fondamenti di Ingegneria Clinica. Volume 2 Ecotomografia – SPRINGER. •Dispense didattiche a cura del Docente.

La modalità di frequenza è facoltativa.

La modalità di svolgimento dell’esame è orale e prevede la verifica degli argomenti svolti in aula.

Le attività sono organizzate in esercitazioni frontali integrate con svolgimento di esercizi in aula secondo la modalità learning by doing. Altresì sono riportate sia immagini ottiche che SEM dei componenti smontati di sonde ultrasonore commerciali dismesse.

DIDATTICA FRONTALE Propagazione degli ultrasuoni • Calcolo dei coefficienti di riflessione e trasmissione per strutture di dimensioni maggiori della lunghezza d’onda. Assorbimento nei tessuti biologici. Il coefficiente di assorbimento alfa in funzione della frequenza. Schema di calcolo dell’ampiezza degli echi dell’onda di pressione generati in corrispondenza dell’interfaccia per una variazione dell’impedenza acustica. La formazione del campo ultrasonoro • Calcolo dell’andamento del campo di pressione generato da un pistone cilindrico lungo l’asse acustico z. Calcolo della profondità di campo vicino al variare del diametro e della frequenza. • Grandezze caratteristiche del trasduttore ultrasonoro autofocalizzante. Interpretazione geometrica del f/number. Calcolo dell’andamento del campo di pressione ed inviluppo dei massimi per il trasduttore sferico. Calcolo lunghezza spaziale e durata temporale di un impulso acustico generato dal piezoelemento. La sonda elementare • Esempio di calcolo attinente all’adattamento delle impedenze elettriche per un trasduttore piezoelettrico. Esempio di calcolo del circuito equivalente del sistema del secondo ordine piezoelemento alla risonanza sia in trasmissione che in ricezione. Sonar diagnostico • Esempio di calcolo inerente al tracciato A-Mode degli echi rilevati in un sistema pulse-echo. Calcolo dell’ampiezza del segnale ecografico al variare dell’amplificazione del Time Gain Compensation (TGC). La formazione dell’immagine ecografica • Scansione meccanica. Esempio di calcolo di dimensionamento dei cinematismi di una sonda oscillante e rispettivi componenti tecnologici quali piezoelemento, matching layer, backing e lente acustica • Sonda a scansione elettronica. Esempio di calcolo di dimensionamento e verifica dei componenti tecnologici quali array di piezoelementi, matching layer, backing e lente acustica. • Concetti di base del controllo di qualità dell’immagine ecografica. La magnetizzazione netta M. • Esempio di calcolo del momento magnetico netto M in equilibrio termico.

Sono indispensabili conoscenze pregresse gli argomenti attinenti all'esame di Fisica I, Fisica II, Analisi II, Elettrotecnica, Elettronica, Misure Meccaniche per poter comprendere i contenuti e conseguire gli obiettivi di apprendimento delle esercitazioni.

•F. P. Branca – Fondamenti di Ingegneria Clinica. Volume 2 Ecotomografia – SPRINGER. •Dispense didattiche a cura del Docente.

La modalità di frequenza è facoltativa.

La modalità di svolgimento dell’esame è orale e prevede la verifica degli argomenti svolti in aula.

Le attività sono organizzate in esercitazioni frontali integrate con svolgimento di esercizi in aula secondo la modalità learning by doing. Altresì sono riportate sia immagini ottiche che SEM dei componenti smontati di sonde ultrasonore commerciali dismesse.