Appunti + esercizi + funzioni Matlab - Bioingegneria

Programma svolto nell'A.A. 2021/22

Prof. Laura Burattini

Nozioni preliminari

• Segnali biomedici
• Serie di Fourier (Criterio di Dirichlet + applicazione per segnali biomedici reali) e Trasformata continua di Fourier
• Sistemi biologici: sistemi a tempo continuo, LTI
• Filtri numerici (ideali)

Attività elettrica cellulare

• Membrana cellulare e modalità di trasporto attraverso di essa
• Equazione di Nernst – Planck
  • Equilibrio di Nernst per una membrana permeabile ad un solo ione + esercizi
• Modello elettrico della membrana cellulare: a conduttanze parallele
• Potenziale a riposo e d’azione
• Pompa sodio-potassio
• Equazione di Goldman

Neuroni

• Cenni di anatomia e fisiologia del neurone
• Potenziale d’azione
• Propagazione del segnale elettrico: teoria del cavo

Cuore

• Cenni di anatomia e fisiologia del cuore
• Potenziale di membrana
• Sistema di conduzione

Elettrocardiogramma

• Tecniche di registrazione e derivazioni
• Segnale ECG di superficie
• Tracciato ECG normale e patologico
• Analisi ECG: dominio del tempo e della frequenza
  • Troncamento del segnale
  • Conversione analogico-digitale e relativi problemi: Teorema di Shannon e Quantizzazione
  • Trasformata discreta di Fourier (+ confronto con la trasf. continua)
  • Zero Padding
  • Algoritmo della Fast Fourier Transform
• Filtri numerici reali
• Applicazione: Variabilità del ritmo cardiaco per lo studio del sistema nervoso autonomo + esercizio

Sistema cardiocircolatorio

• Emodinamica cardiovascolare
• Resistenza vascolare e Legge di Poiseuille
• Resistenza periferica totale dell’albero arterioso
• Impedenza di ingresso dell’albero arterioso sistemico + errori sul calcolo
• Formule empiriche + esercizi
• Modelli Windkessel: a due elementi, a tre elementi e viscoelastico

Controlli cardiovascolari

• Concetto di controllo e di retroazione (positiva/negativa)
• Andamento guadagno-pressione arteriosa
• Andamento guadagno-tempi di latenza
• Legge del cuore di Frank-Starling
• Modello di Guyton

Svolgimento di alcuni esami MATLAB

Funzioni

• Inload:
  • Serve per caricare un file (già presente nella cartella) nello script
  • Sintassi: ‘nome variabile’ = load(‘nome_file’);
• Length:
  • Serve per calcolare la lunghezza/numero elementi del file
  • Sintassi: ‘nome variabile’ = length(‘nome_file’);
• %%: per inserire un commento (se inserisco lo spazio identifico una cella di lavoro)
• Mean:
  • Serve per calcolare la media degli elementi