Fandom

Esame di Stato Wiki

Settore Informazione-Sezione B-II Prova-Biomedica

40pagine in
questa wiki
Crea nuova pagina
Discussione0 Condividi

Il candidato illustri, attraverso un esempio, l’importanza diagnostica dello sviluppo dei sistemi di acquisizione ed elaborazione delle immagini e dei segnali biomedici.

Bis - Facendo uso di uno o più esempi applicativi, si mostri come l’utilizzo di apparecchiature biomediche sia di assistenza alla diagnostica clinica.

Ter - Il candidato descriva, ricorrendo ad uno o più esempi, il contributo in ambito clinico delle tecniche di analisi ed elaborazione dei segnali biomedici.




Impiego dei metodi e degli strumenti ingegneristici nell’indagine fisiologica e clinica. Il candidato illustri, attraverso esempi pratici, le aree nelle quali l’inserimento delle tecniche ingegneristiche è già stato realizzato o è realizzabile.




Il candidato descriva i concetti generali di sicurezza elettrica per i pazienti in ambito biomedico ed illustri il pericolo di microshock ed i relativi sistemi di protezione.


Nelle strutture ospedaliere il problema della sicurezza elettrica è rilevante per le implicazioni etiche, legate alla salvaguardia della vita umana, economiche per il costo lelevato connesso alla sicurezza e giuridiche per le conseguenze penali e civili derivanti da un evento colposo. I rischi maggiori da guasti elettrici sono:

  • elettrocuzione o shock elettrico, che si presenta quando due punti del corpo sono a diverso potenziale elettrico

  • incendio causato da sovraccarico o corto circuito, che provocano surriscaldamento dei conduttori

  • esplosione, per gas terapeutici o anestetici

  • mancanza d'alimentazione

Una corrente elettrica attraversa il corpo umano quando questo diviene parte di un circuito elettrico, con generatori di tensione o corrente. L'impedenza complessiva fornita dal corpo è data dalla resistenza della cute (ordine del KΩ) e dalla resistenza interna del corpo (200Ω per ogni estremità e 100Ω per il tronco). La corrente ha due effetti:

  • stimolazione elettrica dei tessuti neuromuscolari

  • riscaldamento per effetto Joule.

Con l'aumentare della corrente si raggiunge prima la soglia di percezione (minima corrente in grado di stimolare le terminazioni nervose), poi la soglia di tetanizzazione muscolare (massimo valore di corrente per cui il soggetto riesce a sottrarsi volontariamente all'elettrocuzione), si ha poi la contrazione involontaria dei muscoli respiratori (asfissia) e successivamente la fibrillazione ventricolare e la tetanizzazione cardiaca. L'effetto Joule invece determina bruciature sulla pelle ove la resistenza è maggiormente concentrata. Le soglie dipendono da: peso del soggetto, frequenza, durata e punti di entrata della corrente: se la frequenza è alta (maggiore di 100KHz) o bassa (minore di 10-20Hz) il sistema neuromuscolare risente meno dello stimolo elettrico; per durate elevate diminuisce la soglia di eccitazione del sistema neuromuscolare; la soglia di fibrillazione aumenta col peso. Se i punti di ingresso sono sulla superficie del corpo solo una piccola parte di corrente attraversa il cuore (macroshock); se il dispositivo è posto a diretto contatto con il cuore si parla di microshock. I limiti di corrente per il microshock sono 10-50µA . Una persona può essere attraversata da corrente o perchè entra in cotatto con una parte in tensione (contatto diretto) o perchè tocca una massa andata in tensione per un guasto, nell'isolamento del conduttore di fase (contatto indiretto). Il valore limite della tensione di contatto pericoloso è circa 50V. Per proteggere dal contatto diretto bisogna rendere inaccessibili le parti in tensione. Per proteggere da contatto indiretto occorre collegare a terra le masse tramite un interrutore di protezione PE e installare un dispositivo di apertura. Nel caso del microshock invece la tensione pericolosa vale 25mV. Per il microshock ci sono due protezioni:

  • alimentazione tramite un trasformatore di isolamento, che avendo il secondario isolato da terra fa si che il circuito di guasto sia ad alta impedenza

  • nodo equipotenziale, cioè un punto in cui vengono collegate tutte le masse delle apparecchiature e le parti conduttrici non appartenenti all'impianto elettrico. In modo da garantire l'equipotenzialità delle superfici conduttive poste in prossimità del paziente.

Occorre preservare il paziente anche dal microshock dovuto a correnti di dispersione che fluiscono tra conduttori adiacenti posti a potenziali diversi.




Il candidato descriva il modello “windkessel” della circolazione sistemica e ne rappresenti l’equivalente elettrico.


Uno dei primi modelli matematici del sistema circolatorio è il modello windkessel. Il modello applica i metodi e le nozioni dell'idraulica all'analisi delle dinamiche circolatorie, i vasi sono quindi caratterizzati dalle loro caratteristiche idrauliche, ossia:

  • Resistenza idraulica (di Poiseuille), un condotto offre una resistenza ai fluidi che vi scorrono all'interno dovuta alle forze viscose di attrito. Nella fattispecie dipende dalla viscosità del fluido e dai parametri geometrici del condotto (diametro,lunghezza, forma...), in particolare in regime laminare la formula di resistenza è:
    Errore del parser (funzione sconosciuta\L): R=\frac{8\mu\L}{\pi r^{4}}

  • Complianza, un condotto deformabile può immagazzinare volumi diversi di fluido a seconda dell'andamento della pressione. La complianza è funzione dell'elasticità del vaso e costituisce una misura dei rapporti tra le variazioni di pressione e le variazioni di volume e può essere calcolata con la relazione:
    C=\frac{\Delta V}{\Delta P}

Image004.jpg

Windkessel a 2 elementi

Il modello più semplice è quello a due elementi, che si limita a descrivere il tratto aortico con una complianza pura e il resto dell'albero circolatorio come una resistenza. Quest'approssimazione è lecita in quanto l'aorta ha una notevole componente elastica che le permette, durante la sistole, di accogliere una grande quantità di sangue che viene poi rilasciata durante la diastole. In questo modo l'onda di pressione cardiaca, approssimabile con un treno di impulsi rettangolari, si traduce in un flusso più regolare a valle dell'arco aortico. Tutti gli altri vasi sono rappresentati da una resistenza equivalente in quanto hanno una deformabilità molto minore. Questa resistenza è dovuta per lo più alle arteriole, in quanto hanno una parete a prevalenza muscolare che permette la regolazione del lume vascolare e quindi dell'afflusso sanguigno ai distretti periferici. Possiamo quindi definire un analogo elettrico del sistema circolatorio composto da un circuito RC, in configurazione passa-basso. Perciò la componente continua e le basse frequenze dell'onda pulsatile cardiaca arrivano inalterate sul carico (periferia) mentre oltre la frequenza di taglio di questo sistema le componenti frequenziali dell'onda vengono attenuate di 20dB/dec. Tuttavia osservazioni sperimentali mostrano che alle alte frequenze il guadagno non va a zero ma si stabilizza ad un valore non nullo, per questo viene introdotta una resistenza in serie a generatore (modello a tre elementi).

Image006.jpg

Windkessel a 3 elementi

La resistenza aggiunta rappresenta quella offerta dalla valvola aortica. Come noto alle alte frequenze una capacità si comporta come un corto circuito, quindi lo schema si riduce ad un partitore di tensione: offre un guadagno costante di tensione oltre una certa frequenza in accordo con le osservazioni sperimentali.
Il modello a tre elementi è il miglior compromesso tra semplicità circuitale e approssimazione dei dati fisiologici. Comunque è possibile raffinare il modello a piacere per renderlo più fisiologico possibile. Tra le soluzioni che sono state proposte vi sono:

  • differenziazione del ramo venoso ed arterioso del letto circolatorio con descrizione di ciascun ramo in termini di resistenza, complianza ed inertanza.

  • utilizzo di un modello a parametri distribuiti (linea di trasmissione).




Ad blocker interference detected!


Wikia is a free-to-use site that makes money from advertising. We have a modified experience for viewers using ad blockers

Wikia is not accessible if you’ve made further modifications. Remove the custom ad blocker rule(s) and the page will load as expected.

Inoltre su Fandom

Wiki casuale