Meccanica dei Tessuti Biologici BS

Programma Didattico 2004 - 2005


Docente: Prof. Ing. Luca Cristofolini
Esercitatore: Ing. Silvia Fantozzi
 
Finalità
Capacità in ingresso/in uscita
Programma
Carico didattico
Modalità di svolgimento esame
Testi e materiale didattico di supporto
 
F.wmf (15640 bytes)inalità del Corso
Il corso si propone di fornire gli strumenti per analizzare le caratteristiche dei tessuti biologici, di analizzarle sistematicamente per i principali tessuti.
Il corso ha una forte connotazione sperimentale.
 
C.wmf (15640 bytes)apacità in ingresso
CAPACITÀ DI CORSI PROPEDEUTICI
Fondamenti di analisi matematica (derivate, integrali, semplici equazioni differenziali, etc.) Analisi Matematica (1° anno)
Fondamenti di calcolo matriciale Geometria e algebra (1° anno)
Unità di misura 
Concetti di forza, momento, lavoro, energia, etc.
Fondamenti di dinamica
Fondamenti di termodinamica
Fisica generale (1° anno)
Concetto di atomo, molecola, etc.
Tipi di legame atomico
Fondamenti di Chimica (1° anno)
Concetti di gradi di libertà e di vincoli
Equazioni di equilibrio e statica del corpo rigido
Biomeccanica L (2° anno)
Meccanica dei continui
Fondamenti di costruzioni
Fondamenti di meccanica dei materiali
Criteri di collasso
Comportamento Meccanico dei Materiali L-A (3° anno)
Modelli di risposta visco-elastica
Tessuti attivi e passivi
Biomeccanica muscoloscheletrica
Biomeccanica BS (4° anno)
C.wmf (15640 bytes)apacità in uscita
Al termine del corso, lo studente dovrebbe aver sviluppato la capacità di:
  • Comprendere la risposta meccanica e tempo-dipendente dei tessuti.
  • Sviluppare ed analizzare esperimenti per caratterizzare meccanicamente i tessuti.
P.wmf (16540 bytes)rogramma del Corso
   Richiami sulla meccanica dei materiali:
  • Elasticità, Plasticità, Visco-elasticità
  • Criteri di collasso (fragile, duttile, visco-elastico, fatica)
Struttura e composizione dei tessuti:
  • Componenti strutturali dei tessuti biologici
  • Organizzazione e caratteristiche dei tessuti
Classificazione ed analisi dei principali tessuti (in base alla funzione; in base alle caratteristiche):
  • Connettivo (osso, cartilagine, menischi, legamenti, tendini, tessuti adiposi)
  • Muscolare
  • Epiteliale (derma, epitelio, mesotelio, endotelio)
  • Vasi sanguigni
  • Nervoso
Caratteristiche meccaniche dei vari tessuti e risposta alle sollecitazioni:
  • Funzione, struttura e caratteristiche meccaniche
  • Elasticità visco-elasticità
  • Resistenza meccanica e trauma dei tessuti
  • Crescita, modellamento e rimodellamento
Metodi per la caratterizzazione meccanica dei tessuti:
  • Problemi nella sperimentazione (incertezze di misura, propagazioni degli errori, progetto dell’esperimento)
  • Tipi di prove (trazione, flessione, compressione, attrito, creep, isteresi, viscosità, etc).
  • Strumentazione
Esercitazioni:
Il corso si avvale di esercitazioni sia numeriche che, soprattutto, sperimentali. Nel corso delle esercitazioni vengono eseguite caratterizzazioni di tessuti e sistemi biomeccanici. Ciascuno studente deve redigere una relazione tecnica per ciascuna delle esercitazioni svolte. La relazione deve essere sintetica ma esaustiva e coprire i seguenti aspetti: introduzione e finalità dell’esperimento; descrizione dei provini, dei materiali utilizzati e dei metodi; presentazione dei risultati (comprensiva di un’analisi degli errori); discussione dei risultati e note conclusive.
Svolgimento di tesine:
  • Gli argomenti vengono concordati all’inizio del corso
  • Gli studenti si organizzano in gruppi di lavoro di 3-5 persone, e ne comunicano la composizione entro 2 settimane dall’inizio del corso
  • Variazioni della composizione del gruppo dopo tale data vanno concordate con il docente
  • Sono previsti incontri di discussione/revisione del lavoro durante lo svolgimento della tesina
  • Due settimane prima del termine delle lezioni ciascun gruppo consegna al docente una relazione scritta (unica per il gruppo) di 5-20 pagine comprese eventuali illustrazioni
  • Nel corso delle ultime lezioni ciascun gruppo presenta il proprio lavoro (secondo un calendario concordato con il docente). Ciascuno degli studenti del gruppo ne presenterà una parte.
  • Tutti i membri di ciascun gruppo sono interamente responsabili della qualità del manoscritto presentato; ciascuno è responsabile della propria presentazione orale.
  • La presentazione della tesina (nel corso delle ultime lezioni) costituirà parte integrante della prova d’esame.
  
C.wmf (15640 bytes)arico didattico
Argomento Lezioni Esercitazioni assistite Laboratorio assistito Attività non assistita Totale
  Richiami 4 2 0   7
Struttura e composizione 8 4 4  
Classificazione 10 2 4   20
Caratteristiche meccanica 8 2 12   12
Totale 30 10 20   39
  
M.wmf (15640 bytes)odalità svolgimento esame
L'esame finale consta di una prove scritta ed una orale. La prova scritta richiede la risoluzione di esercizi pratici. Durante lo scritto, gli studenti possono usare libri, dispense e appunti, oltre alla calcolatrice.
Per sostenere l'orale è necessario avere superato con buon esito lo scritto. Nel corso dell’orale, oltre a domande sulla teoria (inerenti l’intero programma svolto), verranno discusse le relazioni sulle esercitazioni di laboratorio.
Il voto finale tiene conto della presentazione della tesina (vedi sopra), oltre che delle prove scritte ed orali.
 
Testi e materiale didattico di supporto
Il corso si basa su dispense a cura del docente (sufficienti a coprire l'intero programma d'esame).
Lo studente può inoltre approfondire gli studi nei seguenti testi specialistici (facoltativo):
  • Fung Y.C. “Biomechanics: Mechanical proeprties of living tissues” Springer-Verlag Publ., 1981 (caratteristiche dei tessuti)
  • Fung Y.C. “Biomechanics: Motion, flow, stress and growth” Springer-Verlag Publ., 1990 (adattamento dei tessuti alle sollecitazioni)
  • Beer F.P., Russel J.E. "Scienza delle costruzioni. Introduzione alla meccanica dei materiali" McGraw-Hill Publ. (scienza delle costruzioni: teoria ed esempi)
  • Nordin M., Frankel V.H. "Basic biomechanics of the musculoskeletal system" Lea & Febiger Publ.(esercizi ed esempi di biomeccanica)
  • Black J., Hastings G. "Handobbok of biomaterial properties" Chapman & Hall Publ. (proprieta' dei materiali)
  • Bronzino J.D. "The Biomedical engineering handbook" CRC Press - IEEE Press (riferimento generale)
  • Palastanga et al. "Anatomy and human movement" Butterworth-Heinemann Publ. (anatomia funzionale)
  • Pietrabissa R. "Biomateriali per protesi e organi artificiali" Patron ed. (biomateriali)

Ultimo aggiornamento: 01 October 2004