LAUREA IN INGEGNERIA BIOMEDICA http://www.dei.unipd.it/corsi/bioingegneria

INGEGNERIA BIOMEDICA La biologia e' il nuovo paradigma dell'ingegneria come lo sono stati, nel recente passato, l'elettronica e l'informatica. DEFINIZIONE: L‘ Ingegneria Biomedica o Bioingegneria è una disciplina che, mediante l’integrazione delle scienze ingegneristiche (elettronica, informatica, meccanica, chimica) con quelle biomediche, consente di migliorare le conoscenze in ingegneria, biologia e medicina, ed inoltre di migliorare la cura della salute umana La Bioingegneria e' dunque fortemente interdisciplinare e rivolta al mondo dell'ingegneria, della biologia e della medicina.

PRINCIPALI SBOCCHI OCCUPAZIONALI -sanita': servizi di ingegneria clinica, reparti di tecnologie biomediche, servizi di telemedicina; -industria biomedica: sistemi, apparecchiature, protesi, materiali per diagnosi, cura e riabilitazione; -industria farmaceutica, alimentare, biotecnologica e ambientale; -servizi e societa' di ingegneria: progettazione di sistemi sanitari, gestione delle tecnologie biomediche, progettazione e gestione di servizi di teleassistenza;

PROSPETTIVE DI OCCUPAZIONE, REDDITO E SVILUPPO PROFESSIONALE Il Laureato in Ingegneria Biomedica è una figura professionale la cui richiesta è in fase di aumento. Nei paesi tecnologicamente avanzati, si registra anche una crescente presenza di Ingegneri presso i servizi sanitari. La retribuzione iniziale è in linea con quella degli altri laureati in Ingegneria. Nel settore privato, gli sviluppi retributivi e di carriera dipendono dalla capacità di adattare le proprie competenze non solo allo specifico ambiente aziendale, ma anche alle dinamiche del settore.

COSA FA L’INGEGNERE BIOMEDICO L’Ingegnere Biomedico opera all’interno del sistema sanitario, nel mondo della ricerca e della produzione e rappresenta una figura indispensabile per molti compiti ESEMPIO 1 di 6 STUDIARE SISTEMI BIOLOGICI MEDIANTE L’USO DI METODI E MODELLI FISICO-MATEMATICI

STUDIO DI SISTEMI BIOLOGICI MEDIANTE L’USO DI METODI E MODELLI FISICO-MATEMATICI POOL ACCESSIBILE A C B D + - MISURE dx/dt = f(x,t,p) + u(t) y(t) = g(t, x, p) + v(t) ... MODELLO MATEMATICO (=INSIEME DI EQUAZIONI) CHE DESCRIVE IL SISTEMA FISIOLOGICO Misure da cui si mettono a punto i modelli: funzioni del tempo monodimensionali (segnali) o bidimensionali (immagini) POOL ACCESSIBILE MISURE SISTEMA FISIOLOGICO ? Produzione, trasporto, utilizzazione Masse negli organi e nei tessuti Controlli ...

ESEMPIO 1a: Modello per stimare QUANTO BENE L’INSULINA REGOLA IL GLUCOSIO (malattia del diabete) Tessuti Fegato Glucosio Insulina Plasmatica Insulina Remota Equazioni differenziali che descrivono il sistema glucosio-insulina

IMMAGINE DEL POTENZIALE DI LEGAME DEL FARMACO ESEMPIO 1b: Imaging PET del sistema recettoriale nel cervello per capire l’ INTERAZIONE FARMACO-RECETTORE CONCENTRAZIONE DEL FARMACO (un antidepressivo) IN UNA SEZIONE DEL CERVELLO IMMAGINE DEL POTENZIALE DI LEGAME DEL FARMACO MODELLO MATEMATICO dx/dt=f(x,t,)  consente di valutare l’efficacia del farmaco (ad esempio in base al numero di recettori occupati)

(es. uso nella diagnosi della stenosi carotidea) ESEMPIO 1c: Imaging con Risonanza Magnetica dell’emodinamica cerebrale per stimare flusso e volume del sangue nel cervello ANALISI MATEMATICA Mappa del Flusso Ematico Mappa del Volume Ematico IMMAGINE DI RISONANZA LIVELLO DI PIXEL (es. uso nella diagnosi della stenosi carotidea)

ESEMPIO 1d: Modelli biomeccanici per lo studio del movimento umano Z X Y Z O Gi z x y Gi-O X Y O x y z o y(cosbx, cosby, cosbz) z(cosgx, cosgy, cosgz) x(cosax, cosay, cosaz) o (ox, oy, oz)

ESEMPIO 1e: Applicazione di modelli biomeccanici all’ottimizzazione del gesto sportivo Variazione del Centro di Pressione al Sedile durante 10 pagaiate

COSA FA L’INGEGNERE BIOMEDICO L’Ingegnere Biomedico opera all’interno del sistema sanitario, nel mondo della ricerca e della produzione e rappresenta una figura indispensabile per molti compiti ESEMPIO 2 di 6 SVILUPPO DI METODI DI ELABORAZIONE E TRATTAMENTO DI DATI, SEGNALI E IMMAGINI BIOLOGICHE E MEDICHE

Elettroencefalogramma (es. diagnosi epilessia) SVILUPPO DI METODI DI ELABORAZIONE E TRATTAMENTO DI DATI, SEGNALI E IMMAGINI BIOLOGICHE E MEDICHE ESEMPIO 2a: Analisi di segnali (elettroencefalografici, elettrocardiografici, elettromiografici, ...) o immagini per diagnosi Elettroencefalogramma (es. diagnosi epilessia)

Elettrocardiogramma (es. diagnosi aritmie) Elettromiogramma (es. diagnosi neuropatie)

ESEMPIO 2b: identificazione automatizzata dei contorni cellulari nell’endotelio corneale per valutare l’utilizzabilita’ per trapianto ESEMPIO 2c: analisi di fotografie della retina ottenuta con fundus camera per diagnosticare retinopatie in modo automatizzato

ESEMPIO 2d: Capire quali geni si esprimono e come interagiscono tra loro in varie situazioni sfruttando dati di microarray di dna (BIOINFORMATICA) Studio in vitro di cellule muscolari (incubate in insulina), con un campionamento ogni 10 minuti ... 20 40 60 80 min livello espressione GRa4 nestin GAD65 10 GENE NETWORK Analisi delle sequenze temporali del livello di espressione dei vari geni

COSA FA L’INGEGNERE BIOMEDICO L’Ingegnere Biomedico opera all’interno del sistema sanitario, nel mondo della ricerca e della produzione e rappresenta una figura indispensabile per molti compiti ESEMPIO 3 di 6 SVILUPPARE STRUMENTAZIONE E DISPOSITIVI DIAGNOSTICI E TERAPEUTICI A TECNOLOGIA AVANZATA

ESEMPIO 3a: strumentazione di misura per elettrocardiografia ESEMPIO 3b: pacemaker per il controllo della pulsatilita’ cardiaca

ESEMPIO 3c: robot per uso in interventi chirurgici

COSA FA L’INGEGNERE BIOMEDICO L’Ingegnere Biomedico opera all’interno del sistema sanitario, nel mondo della ricerca e della produzione e rappresenta una figura indispensabile per molti compiti ESEMPIO 4 di 6 SVILUPPARE TECNOLOGIE PER LA DISABILITA’, PROTESI E ORGANI ARTIFICIALI

ESEMPIO 4a: Impianto cocleare (“orecchio bionico”) per sordi profondi

ESEMPIO 4b: Protesi dentali filling 93% filling 100% filling 96% filling 95% Modello virtuale solido e numerico di un sistema implantare multiplo

ESEMPIO 4c: Ginocchio artificiale Radiografia e illustrazione di un'articolazione sana. Radiografia e immagine di articolazione affetta da artrosi.

ESEMPIO 4d: Diagnosi e terapie riabilitative dell’ apparato locomotore Postura e patologie del rachide Studio della spasticità muscolare, diagnosi e terapie riabilitative

Stimolatore impiantabile ESEMPIO 4e: Simulazione delle sollecitazioni durante gesti motori muscolo Stimolatore impiantabile controllore c s p ESEMPIO 4f: Stimolazione muscolare attraverso elettrodi impiantabili

COSA FA L’INGEGNERE BIOMEDICO L’Ingegnere Biomedico opera all’interno del sistema sanitario, nel mondo della ricerca e della produzione e rappresenta una figura indispensabile per molti compiti ESEMPIO 5 di 6 STUDIO DI BIOMATERIALI E INGEGNERIA DEI TESSUTI BIOLOGICI

ESEMPIO 5a: Sintesi di pelle artificiale per curare lesioni alla cute

COSA FA L’INGEGNERE BIOMEDICO L’Ingegnere Biomedico opera all’interno del sistema sanitario, nel mondo della ricerca e della produzione e rappresenta una figura indispensabile per molti compiti ESEMPIO 6 di 6 SVILUPPO DI TECNOLOGIE DELL’INFORMATICA E DELLE TELECOMUNICAZIONI PER LA SANITA’

ESEMPIO 6a: gestione informatizzata di dati sanitari Amministrazione Reparti Accettazione Laboratori analisi Radiologia PACS Rete Locale (LAN) Elaboratore centrale

ESEMPIO 6b: sistemi informativi sanitari integrati Anagrafe assistiti Archivio pazienti Dati integrati prestazioni esami Richiesta Prenotazione prenotazioni Esecuzione referti Ricezione cartelle Invio ASL MEDICO DI BASE Trasmissione dati

Sistema di telecomunicazione ESEMPIO 6c: sistemi di Telemedicina Centro clinico Casa Paziente Medici Paziente Medical Unit Patient Unit Strumento di misura Sistema di telecomunicazione Protocollo terapia Dati del paziente

ESEMPIO 6C. Un’applicazione in funzione : gestione telematica di pazienti diabetici (progetto M2DM - finanziato dall’Unione Europea) PC server (provider) Rete telefonica Router Ospedale LAN Firewall WAN es. Internet italiana es. Wind es. Ospedale Padova Realizzazione con Internet

LAUREE IN INGEGNERIA BIOMEDICA IN ITALIA

12 LAUREE TRIENNALI ATTUALMENTE ATTIVE Politecnico di MILANO " " " " " PAVIA " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " PADOVA " " Politecnico di TORINO " " " " " " " " " " " " " " " BOLOGNA GENOVA " " " " " " " " " " " " " " " " PISA " " " " Politecnica delle Marche - ANCONA " " " " " " " " " " " " " " Università Campus Biomedico - ROMA " " " " " " " " " " " " NAPOLI " " " " " " " " " " " " CAGLIARI " " " CATANZARO " " " " " " " " " " " " " " " Inoltre, Indirizzo “Ingegneria Biomedica” in: Laurea in Ingegneria Elettronica a TRIESTE Lauree in Ingegneria Elettronica e Meccanica a FIRENZE

14 LAUREE SPECIALISTICHE ATTUALMENTE ATTIVE Politecnico di MILANO " " " " " " " TRIESTE PAVIA " " " " " " " " " " " " " " " " " " " PADOVA " " " Politecnico di TORINO " " " " " " " " " " " " " BOLOGNA " " GENOVA " " " " " " " " " FIRENZE " " " " " " " " PISA " " " " Politecnica delle Marche - ANCONA " " " Università Tor Vergata - ROMA Università La Sapienza - ROMA Università Campus Biomedico - ROMA " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " NAPOLI " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " "

PERCHE’ A PADOVA

NOTE STORICHE 1968: Corso di “Elettronica Biomedica”, primo dell’area Bioingegneria in Italia, presso la Facoltà di Ingegneria dell’Università Padova (titolare Prof. G.Francini) 1968: Laboratorio di Elettronica Biomedica presso il Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR) di Padova Indirizzo in Ingegneria Biomedica nella Laurea in Ingegneria Elettronica dal 1992/93 Diploma in Ingegneria Biomedica dal 1994/95 al 2002/2003 (no. programmato: 25 studenti/anno) Dottorato di Ricerca in Bioingegneria dal 1984 (fino al 1999 all’interno del Consorzio del Politecnico di Milano, dal 2000 al 2004 come offerta dell’Università di Padova, dal 2005 come indirizzo della Scuola di Dottorato in Ingegneria dell’Informazione dell’Università di Padova)

SITUAZIONE ATTUALE A PADOVA: TRE LIVELLI DI FORMAZIONE SCUOLA DI DOTTORATO IN INGEGNERIA DELL’INFORMAZIONE (ind. BIOINGEGNERIA) LAUREA TRIENNALE IN INGEGNERIA BIOMEDICA LAUREA SPECIALISTICA IN BIOINGEGNERIA Laurea Triennale in Ingegneria Biomedica dal 2001/02 (85 iscritti nel 01/02, 109 nel 02/03, 127 nel 03/04, 138 nel 04/05, 158 nel 05/06) Laurea Specialistica in Bioingegneria (+2) dal 2004/05 (35 iscritti nel 04/05, 60 nel 05/06) Scuola di Dottorato di Ricerca in Ingegneria dell’Informazione - indirizzo Bioingegneria (3 anni) dal 2004/05

LAUREA TRIENNALE IN INGEGNERIA BIOMEDICA: PIANO DI STUDI II° ANNO ELETTROTECNICA SEGNALI E SISTEMI FONDAMENTI DI ELETTRONICA FOND.INF.2 e ARCH. DEGLI ELABORATORI MECCANICA E DINAMICA DEI FLUIDI FONDAMENTI DI AUTOMATICA BIOMATERIALI INGLESE (VERIFICA) I° ANNO MATEMATICA A FONDAMENTI DI INFORMATICA 1 MATEMATICA B FISICA 1 FISICA 2 MATEMATICA C CHIMICA PER BIOINGEGNERIA

LAUREA TRIENNALE IN INGEGNERIA BIOMEDICA: PIANO DI STUDI III° ANNO Corsi obbligatori MISURE ELETTRONICHE BIOMECCANICA BIOLOGIA E FISIOLOGIA MODELLI E CONTROLLO DI SISTEMI BIOLOGICI STRUMENTAZIONE BIOMEDICA ECONOMIA ED ORG. AZIENDALE 1 Due corsi a scelta tra: Elaborazione di dati, segnali e immagini biomed. Meccanica dei tessuti biologici Misure Compatibilità Elettromag. e Sicur. Elettrica Dati e Algoritmi 1 Storia della Tecnologia dell’Informazione Bioingegneria Meccanica Elettronica Digitale 1 Fondamenti di Comunicazioni Economia e Organizzazione Aziendale 2 Meccanica dei Tessuti Biologici TIROCINIO PROVA FINALE NB. Dal 1994 ad oggi, oltre una cinquantina di aziende/industrie private e ASL della zona hanno stipulato convenzioni con l’Università di Padova per lo svolgimento dei tirocini di studenti del vecchio Diploma Universitario in Ingegneria Biomedica

LAUREA SPECIALISTICA IN BIOINGEGNERIA: PIANO DI STUDI I° ANNO Corsi obbligatori BIOMATERIALI 2 INFORMATICA SANITARIA BIOINGEGNERIA CELLULARE BIOINGEGNERIA DEL MOVIMENTO STRUMENTAZIONE BIOMEDICA 2 Due corsi a scelta tra Dati ed algoritmi 2 Elettronica Digitale Fondamenti di Comunicazioni Un corso a scelta tra Fisica matematica Analisi reale e complessa II° ANNO Corsi a scelta: Analisi di Dati Biologici Neuroingegneria Bioimmagini Bioingegneria per la genomica Bioelettromagnetismo Informatica e biologia computazionale TESI DI LAUREA SPECIALISTICA Corsi obbligatori MODELLI E CONTR. DI SISTEMI BIOL. 2 ELABORAZIONE DI SEGNALI BIOLOGICI BIOMECCANICA COMPUTAZIONALE

SCUOLA DI DOTTORATO IN INGEGNERIA DELL’INFORMAZIONE – indirizzo BIOINGEGNERIA Il corso intende formare ricercatori di alta qualificazione, in grado di operare da soli o in collaborazione con medici, biologi, fisici ecc. sia all'interno di Università ed enti pubblici di ricerca, che nell'ambito del Servizio Sanitario Nazionale e in imprese di produzione e servizio. Il corso è triennale e comprende insegnamenti e seminari specialistici tenuti presso l'Università di Padova oppure presso Università estere dove gli studenti possono trascorrere parte del loro corso di dottorato. In particolare, agli studenti viene offerta la possibilità di partecipare al programma di dottorato in cotutela con la City University di Londra.

RICERCA IN BIOINGEGNERIA A PADOVA

Dipartimento di Ingegneria dell’Informazione Dipartimento di Costruzioni e Trasporti Dipartimento di Processi Chimici dell'Ingegneria Dipartimento di Innovazione Meccanica e Gestionale Dipartimento di Ingegneria Meccanica Dipartimento di Istologia, Microbiologia e Biotecnologie Mediche DIPARTIMENTI UNIVERSITARI ALTRI ISTITUTI Istituto di Ingegneria Biomedica, Consiglio Nazionale delle Ricerche

EVENTI PERIODICI A PADOVA: BIONOVA SITO DELL’EDIZIONE 2005 Prossima edizione: 18-20 aprile 2007 http://www.bionova.it

RICERCA IN BIOINGEGNERIA IN ITALIA http://www.bioing.it

EVENTI ANNUALI: SCUOLA DI BIOINGEGNERIA A BRESSANONE (BZ) 1982 METODI DI ANALISI DEI SISTEMI NEUROSENSORIALI 1983 IL CALCOLATORE NELLA PRATICA CLINICA 1984 BIOMATERIALI: DALLA RICERCA DI BASE ALL’APPLICAZIONE CLINICA 1985 BIOINGEGNERIA EIDETICA 1986 BIOINGEGNERIA DEL SISTEMA CARDIOVASCOLARE 1987 BIOINGEGNERIA DELLA RIABILITAZIONE 1988 LA STRUTTURAZIONE DEL SAPERE BIOMEDICO 1989 BIOINGEGNERIA CELLULARE E MOLECOLARE 1990 BIOINGEGNERIA DEGLI ORAGNI ARTIFICIALI 1991 NEUROSCIENZE E SCIENZE DELL'ARTIFICIALE 1992 BIOELETTRONICA E NANOTECNOLOGIE PER LA BIOINGEGNERIA 1993 BIOSISTEMI E COMPLESSITA‘ 1994 TECNOLOGIE BIOMEDICHE E SANITARIE 1995 PROTESI E AUSILI PER LA COMUNICAZIONE 1996 I SISTEMI INFORMATIVI SANITARI 1997 MECCANICA DEI TESSUTI BIOLOGICI 1998 BIOINGEGNERIA DEI SISTEMI METABOLICI 1999 TECNOLOGIE E METODOLOGIE PER LE IMMAGINI FUNZIONALI 2000 ANALISI E MODIFICA DI BIOMOLECOLE E CELLULE 2001 BIOINGEGNERIA DEL SISTEMA RESPIRATORIO 2002 INGEGNERIA DEI TESSUTI BIOLOGICI 2003 BIOINGEGNERIA DELLA POSTURA E DEL MOVIMENTO TECNICHE AVANZATE DI ANALISI DI SEGNALI BIOMEDICI BIOMATERIALI: DAGLI IMPIANTI PROTESICI ALLA MEDICINA RIGENERATIVA NEURO-ROBOTICA: LA FUSIONE DI NEUROSCIENZE E ROBOTICA PER LO SVILUPPO DI MACCHINE INTELLIGENTI Periodo: fine settembre