Appunti + esercizi + funzioni Matlab - Bioingegneria

PROGRAMMA svolto nell'A.A. 2021/22

Prof. Laura Burattini

NOZIONI PRELIMINARI:

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

ATTIVITA' ELETTRICA CELLULARE:

1. Membrana cellulare e modalità di trasporto attraverso di essa
2. Equazione di Nernst - Planck
• Equilibrio di Nernst per una membrana permeabile ad un solo ione + ESERCIZI
3. Modello elettrico della membrana cellulare: a conduttanze parallele
4. Potenziale a riposo e d'azione
5. Pompa sodio-potassio
6. Equazione di Goldman

NEURONI:

1. Cenni di anatomia e fisiologia del neurone
2. Potenziale d'azione
3. Propagazione del segnale elettrico: Teoria del cavo

CUORE:

1. Cenni di anatomia e fisiologia del cuore
2. Potenziale di membrana
3. Sistema di conduzione

ELETTROCARDIOGRAMMA:

1. Tecniche di registrazione e derivazioni
2. Segnale

1. ECG di superficie
2. Tracciato ECG normale e patologico
3. 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
4. Filtri numerici reali
5. APPLICAZIONE: Variabilità del ritmo cardiaco per lo studio del sistema nervoso autonomo + ESERCIZIO
6. SISTEMA CARDIOCIRCOLATORIO:
   1. Emodinamica Cardiovascolare
   2. Resistenza vascolare e Legge di Poiseuille
   3. Resistenza periferica totale dell'albero arterioso
   4. Impedenza di ingresso dell'albero arterioso sistemico + errori sul calcolo
   5. Formule empiriche + ESERCIZI
   6. Modelli Windkessel: a due elementi, a tre elementi e viscoelastico
7. CONTROLLI CARDIOVASCOLARI:
   1. Concetto di controllo e di retroazione (positiva/negativa)
   2. Andamento guadagno-pressione arteriosa
   3. Andamento guadagno-tempi di latenza

Legge del cuore di Frank-Starling

La legge del cuore di Frank-Starling afferma che la forza di contrazione del cuore è direttamente proporzionale alla quantità di sangue che entra nelle sue cavità durante la diastole. In altre parole, maggiore è la quantità di sangue che riempie il cuore durante il rilassamento, maggiore sarà la forza di contrazione durante la successiva sistole.

Modello di Guyton

Il modello di Guyton descrive il funzionamento del sistema cardiovascolare e le interazioni tra i vari organi e sistemi che lo compongono. Questo modello tiene conto di fattori come la pressione arteriosa, il flusso sanguigno, la resistenza vascolare e la funzione cardiaca per spiegare come il corpo regola la circolazione del sangue.

SVOLGIMENTO DI ALCUNI ESAMI

Per valutare il funzionamento del sistema cardiovascolare, possono essere eseguiti alcuni esami come:

• ECG (elettrocardiogramma): registra l'attività elettrica del cuore;
• Ecocardiogramma: utilizza ultrasuoni per visualizzare la struttura e la funzione del cuore;
• Test da sforzo: monitora l'attività cardiaca durante l'esercizio fisico;
• Monitoraggio della pressione arteriosa: registra la pressione sanguigna nel corso del tempo;
• Analisi del sangue: fornisce informazioni sui livelli di colesterolo, zuccheri e altri parametri rilevanti per la salute cardiovascolare.