ECTS - University of Pisa
Conoscere i principi applicativi delle tecnologie biomediche allo studio qualitativo e quantitativo delle attività motorie.
Al termine del corso lo studente avrà acquisito conoscenze in merito agli strumenti e alle metodologie per lo studio della strumentazioni biomediche, con particolare riferimento all’analisi e al trattamento dei segnali e dei dati acquisiti.
Students are expected to acquire knowledge on principles of technologies, on methods and instruments as applied in the study and evaluation of physical and sport activities.
Students will have acquired knowledge about the methodologies of biomedical instrumentation, with particular reference to the analysis and processing of signals and acquired data.
Nell'esame scritto, lo studente deve dimostrare le conoscenze acquisite relativamente al programma del corso.
In the written exam, the student must demonstrate his/her knowledge of the course topics.
Al termine del corso lo studente saprà approcciare le problematiche dell’utilizzo della strumentazione biomedica e dell’analisi delle misure ottenute.
By the end of the course, students will know the architecture of biomedical instrumentation and how to interpret its measurements.
Durante le lezioni saranno svolti semplici esercizi numerici atti a comprendere i metodi statistici applicati a misure reali.
During teaching classes, simple numerical exercises will be carried out to understand the statistical methods to analyze data.
Lo studente potrà acquisire e/o sviluppare sensibilità alle problematiche di misura tramite strumentazioni biomediche.
Students will acquire and/or develop awareness of statistical analysis of data generated by biomedical instrumentation.
Durante le esercitazioni saranno valutati il grado di accuratezza e precisione delle attività svolte in discussioni aperte tra l’insegnante e la classe di studenti.
During the exercise sessions, the basic concepts underlying data processing will be debated and clarified in open discussions between the teacher and the entire class.
Conoscenze dei principi base della fisica e della matematica.
Knowledge of the basic principles of physics and mathematics.
Delivery: face to face
Learning activities:
Attendance: Mandatory
Teaching methods:
Metodi di misura e trattamento dati
Misure e loro caratteristiche (caratteristiche statiche e dinamiche della strumentazione, errori di misura, accuratezza, precisione, risoluzione, riproducibilità, ecc.), criteri di progettazione, specifiche della strumentazione biomedica. Trasduttori e sensori (tipi di trasduttori e loro caratteristiche).
Segnali biomedici (tipi di segnali, caratteristiche, origine, artefatti).
Amplificatori (cenni sugli amplificatori a transistor, controreazione, amplificazioni operazionali, CMRR). Filtri (tipi di filtri, filtri RC, filtri passa-basso e passa-alto, filtri FIR e IIR).
Convertitore A/D (discretizzazione del segnale, quantizzazione, frequenza di campionamento, errore di aliasing, modulo Sample&Hold, tipi di convertitori A/D).
Elaborazione dei segnali biomedici (riconoscimento eventi, estrazione parametri, analisi nel tempo e in frequenza, analisi di Fourier, indici di prestazione dei sistemi di elaborazione del segnale, classificazione).
Sicurezza elettrica (effetti della corrente, fattori influenzanti, rischi in ambiente medico, misure di protezione, normativa).
Analisi del movimento
Analisi cinematica: studio del movimento attraverso sistemi indiretti (sistemi optoelettronici) e sistemi diretti (elettrogoniometri, accelerometri, inclinometri).
Analisi dinamica: piattaforme di forza (estensimetriche e piezoelettriche) e solette a sensori (capacitivi e resistivi). Cenni di Gait Analisys.
Valutazione posturale e stabilometrica
Cenni di fisiologia dell’equilibrio e della postura. Esame con pedana stabilometrica e posturometrica per l’analisi delle oscillazioni del corpo. Esercitazioni pratiche. Esame baropodometrico statico e dinamico.
Valutazione della forza muscolare
Metodo diretto: il dinamometro: funzionamento e sensibilità. Tipi di dinamometri: misura della forza a regime isometrico (a cavo, a maniglia, a trazione), dinamometro isocinetico (regime eccentrico e concentrico). Esercitazioni pratiche. Metodo indiretto: test di valutazione per misurare la forza esplosiva degli arti inferiori. Esercitazioni pratiche.
Valutazione dell’attività muscolare
Valutazione con ElettroMioGrafia ad ago e di Superficie.
Valutazione muscolare dell’atleta infortunato
Valutazione isometrica, valutazione isocinetica e isoinarziale, valutazione dinamica.
Valutazione della composizione corporea
Valutazione attraverso psicometria, Body Mass Index (BMI), Bioimpedenziometria. Esercitazioni pratiche.
Strumentazione per l'allenamento con la realtà virtule
Hardware e software per l'allenamento tramite i visori.
Strumentazione per lezioni di laboratorio
Pedana stabilometrica, Plicometro, Bioimpedenziometro, Pedane di Forza, Encoder Lineare, Cella di carico, Fotocellule elettriche, Spirotiger, GPS, LPS
Methods of measurement and data processing Measurements and their characteristics (static and dynamic characteristics of the instrumentation, measurement errors, accuracy, precision, resolution, reproducibility, etc.), design criteria, specifications of the biomedical instrumentation. Transducers and sensors (types of transducers and their characteristics). Biomedical signals (types of signals, characteristics, origin, artifacts). Amplifiers (notes on transistor amplifiers, feedback, operational amplifications, CMRR). Filters (types of filters, RC filters, low-pass and high-pass filters, FIR and IIR filters). A / D converter (signal discretization, quantization, sample rate, aliasing error, Sample & Hold module, types of A / D converters). Processing of biomedical signals (event recognition, parameter extraction, time and frequency analysis, Fourier analysis, performance indices of signal processing systems, classification). Electrical safety (effects of current, influencing factors, risks in the medical environment, protective measures, regulations). Movement analysis Kinematic analysis: study of movement through indirect systems (optoelectronic systems) and direct systems (electrogoniometers, accelerometers, inclinometers). Dynamic analysis: force platforms (strain gauge and piezoelectric) and sensor slabs (capacitive and resistive). Outline of Gait Analisys. Postural and stabilometric evaluation Notes on the physiology of balance and posture. Examination with stabilometric and posturometric platform for the analysis of body oscillations. Practise. Static and dynamic baropodometric examination. Muscle strength assessment Direct method: the dynamometer: operation and sensitivity. Types of dynamometers: force measurement at isometric regime (cable, handle, traction), isokinetic dynamometer (eccentric and concentric regime). Practise. Indirect method: assessment test to measure the explosive strength of the lower limbs. Practise. Muscle activity assessment Evaluation with Needle and Surface ElectroMyography. Muscle evaluation of the injured athlete Isometric evaluation, isokinetic and isoinarial evaluation, dynamic evaluation. Body composition assessment Evaluation through psychometry, Body Mass Index (BMI), Bio-impedancemetry. Practise. Equipment for training with virtuous reality Hardware and software for training through the viewers. Instrumentation for laboratory lessons Stabilometric platform, Plicometer, Bioimpedance meter, Force platforms, Linear Encoder, Load cell, Electric photocells, Spirotiger, GPS, LPS
Appunti delle lezioni (disponibili sul sito Docente, sito ArsDocendi e, al termine di ogni lezione, in formato cartaceo o elettronico PDF), dispense.
Lecture notes distributed by the teachers.
Recommended reading includes:
Prova Scritta
La prova scritta consiste in quesiti a risposta multipla.
Written exam. Multiple choice questions.
