INGEGNERIA BIOMEDICA

Il Laureato Magistrale in Ingegneria Biomedica (IB) è una figura professionale ad ampio spettro di conoscenze, multidisciplinari ed integrate, in grado di inserirsi proficuamente nel mondo del lavoro e delle professioni ad elevata tecnologia in ambito medico-biologico.
Questa capacità interdisciplinare ad ampio spettro permette all'Ingegnere Biomedico magistrale di applicare le proprie competenze in molteplici ambiti applicativi, basati su materiali e biomateriali, oppure su sistemi altamente automatizzati sia dal punto di vista hardware che software in biomedicina, che in settori ancora non pienamente sviluppati, ma che si prevede sperimenteranno una crescita molto rapida nei prossimi anni, come le applicazioni aerospaziali dell'Ingegneria Biomedica.

La presente proposta di modifica ordinamentale si rivolge quindi ad una maggiore focalizzazione dei temi sopra citati (materiali/biomateriali e automazione/informatizzazione di basi dati e di strumentazione per la biomedicina), con un ulteriore ampliamento di temi ricadenti nel dominio delle applicazioni aerospaziali dell'Ingegneria Biomedica, tema quantomai innovativo ed attuale, con l'obiettivo di formare Ingegneri Biomedici nel nascente settore dei viaggi aerospaziali 'di massa', che sta venendo abilitato dall'ingresso di aziende private nel settore aerospaziale. Quest'ultimo obiettivo formativo rappresenta un unicum nel panorama nazionale, e anche a livello europeo ha pochissimi riscontri: l'unione tra Ingegneria Biomedica e Ingegneria Aerospaziale è infatti un tema appena nascente, la cui importanza si può intuire dall'enormità dei capitali impegnati dalle aziende private di recente entrate nel campo del volo aerospaziale (per es. Space X, Virgin Galactic, ma anche le ormai decine di startup che stanno lavorando a sistemi volanti 'personali' - le cosiddette 'macchine volanti'; tutti questi sistemi porranno in futuro una serie di necessità di competenze legate alla coniugazione dell'ambiente aerospaziale con quello della medicina, necessità che potranno essere soddisfatte solo attraverso la formazione di Ingegneri esperti sia della complessità dell'ambito aerospaziale che di quella dell'organismo umano). Con questo nuovo focus tematico l'università di Chieti-Pescara intende quindi posizionarsi tra i pionieri di questo settore della formazione.

In generale, i laureati con il nuovo ordinamento saranno in possesso delle conoscenze idonee a svolgere le sopra descritte attività professionali, sia come dipendenti di aziende private o pubbliche che come professionisti autonomi. Inoltre, la solida preparazione di base nei settori dei materiali/biomateriali, informatico ed elettronico garantirà possibili inserimenti anche in altri settori del mondo del lavoro, più generici, incluse attività di consulenza e ricerca&sviluppo.

Gli obiettivi formativi specifici del CdL sono solidamente ancorati a quelli generici della classe di laurea LM21 (conoscenza approfondita di matematica, fisica, chimica, biologia e capacità di utilizzare tale conoscenza per interpretare e descrivere a livello interdisciplinare i problemi dell'ingegneria; conoscenza approfondita degli aspetti teorico-scientifici dell'ingegneria, sia generale che biomedica, e capacità di identificare, formulare e risolvere problemi complessi; capacità di ideare, pianificare, progettare e gestire sistemi, processi e servizi complessi e/o innovativi; conoscenze di contesto e di capacità trasversali; conoscenza e capacità di utilizzare almeno una lingua dell'Unione Europea oltre l'italiano, con riferimento anche ai lessici disciplinari), e sono declinati come segue, anche in riferimento a curricula declinati sui menzionati diversi orientamenti, comunque sempre aderenti agli obiettivi della classe di laurea.

L'elevata interdisciplinarità del corso permetterà ai laureati in Ingegneria Biomedica di acquisire conoscenze di contesto e trasversali, e di sviluppare la capacità di analizzare e risolvere problemi noti e nuovi, mediante soluzioni note e/o innovative. Inoltre, faciliterà l'acquisizione del lessico specialistico di discipline anche molto diverse tra loro, al fine di consentire un fruttuoso dialogo con gli specialisti di discipline diverse. Il percorso formativo, sia a livello di scienze di base che applicative, è inoltre integrato da ampie sezioni di pratica di laboratorio, che permetterà allo studente di acquisire le conoscenze e competenze necessarie a raggiungere i sopra menzionati obiettivi formativi specifici.
Dal punto di vista organizzativo le attività formative constano principalmente di lezioni frontali, con frequenti richiami a casi studio pratici, il tutto supportato da un cospicuo numero di ore di laboratorio per tutte le discipline per le quali questo tipo di didattica è ritenuta appropriata/opportuna. Integreranno i corsi anche momenti di attività seminariale extracurriculare svolta da personale esterno al corpo docente del corso, come visiting scientists o professionisti del settore biomedico sia a livello di enti pubblici (ospedali, Aziende Sanitarie, ecc) che di enti privati (studi ortodontici, aziende del settore informatico medico, ecc). Nei precedenti due anni di attivazione questa attività seminariale è stata svolta in ragione di 15-20 ore/anno, con elevata partecipazione e soddisfazione degli studenti.

Gli approfondimenti didattici relativi ai temi dell'Ingegneria Tissutale sono stati mirati ad una maggiore focalizzazione sul tema 'Materiali e biomateriali', poiché nonostante un andamento generale delle iscrizioni alla LM21 altamente positivo (5 studenti iscritti nel primo anno di attivazione, 25 nel secondo, più di 50 nel terzo) la maggior parte degli iscritti studenti iscritti ha optato per il curriculum focalizzato sui temi di telemedicina e robotica medica, mentre solo il 20% ca. si è finora iscritto al curriculum focalizzato su Materiali e Biomateriali. A seguito della verifica di questo trend, riscontrato sugli iscritti al CdLM per due anni consecutivi, il CdS ha condotto interviste informali agli studenti, che hanno riportato come gli studi focalizzati su Materiali e Biomateriali fino ad ora offerti appaiano loro genericamente interessanti, ma appunto troppo generici e poco caratterizzati verso temi di Materiali e Biomateriali. Per aumentare l'attrattività di questo percorso di formazione nei confronti degli studenti si è quindi proceduto ad una profilazione più netta dei temi trattati, focalizzandone in modo più approfondito anche gli obiettivi specifici.
In particolare, gli obiettivi specifici di questa parte dell'offerta didattica sono la formazione di professionisti nel settore dei materiali e biomateriali legati all'ingegneria biomedica, con particolare riferimento all'ingegneria tissutale, degli organi artificiali e delle tecnologie di diagnostica intelligente e di somministrazione controllata dei farmaci (cd. 'drug delivery'). Queste figure professionali avranno le competenze e le capacità per seguire i rapidi cambiamenti dei settori sopra menzionati, con obiettivi formativi specifici focalizzati su Biomateriali, Ingegneria tissutale, Bioelettronica, Informatica, Medicina Traslazionale, Drug Delivery, Organi Artificiali, uso di metodi numerici e intelligenza artificiale nei sopra menzionati settori.

Gli approfondimenti didattici relativi ai temi della Telemedicina, della Robotica Medica, della Prostetica avanzata e dei metodi informatici per la gestione dei dati sanitari e delle procedure diagnostiche e chirurgiche a distanza ('c.d. 'Virtual hospital') sono stati mirati ad un'ottimizzazione del percorso didattico, senza particolari stravolgimenti rispetto all'ordinamento precedente, poiché il gradimento degli studenti di questo percorso formativo nei primi due anni del CdS è stato molto elevato.
Gli obiettivi specifici di questa offerta didattica sono rimasti incentrati sulla formazione di professionalità capaci di analizzare e ottimizzare i processi organizzativi e informatici che sottendono il variegato settore delle telemedicina e della telechirurgia, sia dal punto di vista dell'hardware (strumenti diagnostici e clinici) che del software (basi di dati, sistemi di condivisione e utilizzo di grandi masse di dati), nonché in grado di progettare e realizzare sistemi prostetici avanzati (sensorizzati e automatizzati), con obiettivi formativi specifici focalizzati su Biomeccanica, Bioelettronica, Informatica, Telemedicina, Telechirurgia, Prostetica avanzata, integrati da elementi di Robomeccatronica ed Effetti dei campi elettromagnetici sugli organismi.
Dal punto di vista applicativo il laureato in Ingegneria Biomedica avente seguito questo percorso sarà capace di progettare e realizzare sistemi complessi di interazione uomo-macchina sia hw che sw, nonché di comprendere, progettare, realizzare, operare e manutenere sistemi di robotica medica anche complessi, con obiettivi formativi specifici focalizzati su Biomeccanica, Bioelettronica, Informatica, Data Processing, Fondamenti di Robotica, Neuroscienze, Modellazione neurale, Interfacce uomo-macchina.

Il tema dell'Ingegneria Biomedica applicata al settore aerospaziale, introdotto nel CdLM con questo nuovo ordinamento, si propone di fornire allo studente le competenze necessarie a svolgere attività professionali nel settore dell'Ingegneria Biomedica applicata all'ambito aerospaziale.
L'obiettivo specifico del curriculum è la formazione di professionalità capaci di utilizzare le moderne competenze ingegneristiche (informatiche, incluse intelligenza artificiale, metodi numerici, uso e ottimizzazione di reti di dati), elettroniche e meccaniche per supportare, abilitare e far progredire la biomedicina e la biologia in ambito aerospaziale.
In ambito applicativo, l'Ingegnere Biomedico con formazione orientata al settore aerospaziale avrà le capacità di progettare, manutenere, monitorare e utilizzare sistemi hardware e software in ambito aerospaziale relativi ad applicazioni biomediche come diagnostica, monitoraggio del paziente, attuazione di dispositivi medici, sia in loco (cioè sul mezzo aerospaziale) che da remoto (cioè da Terra, attraverso opportune apparecchiature e strumenti di trasmissione). L'offerta formativa fornirà inoltre elementi tecnico-scientifici specifici per gli ambienti confinati e una serie di competenze legate alle missioni spaziali, che includono le interazioni tra l'ambiente spaziale e l'organismo, la logistica di organizzazione delle missioni spaziali, i principali materiali e biomateriali usati nell'aerospazio. Lo studente sarà inoltre in grado di comprendere le nuove tecnologie sviluppate nell'ambito aerospaziale con particolare riferimento alle applicazioni che riguardano la biomedicina, e di progettare, realizzare, operare e manutenere sistemi complessi, con obiettivi formativi specifici focalizzati su Sensoristica, Diagnostica, Habitat nello spazio, Biomeccanica, Bioelettronica, Informatica, Data Processing, Fondamenti di Robotica, Neuroscienze, Interfacce uomo-macchina.

Conoscenza e capacità di comprensione:
Il laureato magistrale in Ingegneria Biomedica possiede approfondite conoscenze nelle discipline classiche dell'Ingegneria industriale e di quella dell'informazione (matematica, fisica, chimica, biologia, termodinamica, proprietà di trasporto termico, sviluppo di modelli teorici predittivi/descrittivi, informatica di base), nonché nelle discipline applicative proprie dei curricula del CdS (biomeccanica, biomateriali, telemedicina, telediagnostica, telechirurgia, analisi delle immagini, neuroscienze, robotica medica, intelligenza artificiale). Questa moltitudine di insegnamenti, altamente interdisciplinare (matematica, informatica, scienza dei materiali, medicina, biologia), porta lo studente a sviluppare capacità di comprensione di contesto trasversali. Come risultato di questo approccio educativo lo studente acquisisce quindi capacità di comprensione dei problemi complessi e interdisciplinari atte a catalogarli e risolverli, sia con strategie conosciute che innovative. Le suddette conoscenze e capacità di comprensione sono conseguite sia con la partecipazione a lezioni frontali, esercitazioni, laboratori, seminari e/o tirocini, sia attraverso le ore di studio individuale, come previsto dalle attività formative attivate. Le verifiche di apprendimento sono svolte privilegiando le verifiche intermedie, in cui l'insegnamento viene segmentato in parti più piccole e più rapidamente assimilabili dagli studenti (cd. 'prove intermedie') e la verifica viene effettuata durante il periodo di didattica, al fine di consentire allo studente di svolgere le verifiche nei tempi prefissati dal corso. Sono ovviamente implementate, in parallelo, anche le forme tradizionali di verifica degli insegnamenti, intese come verifiche su tutto il corpo dell'insegnamento (per comodità qui chiamate 'prove d'esame globali'), durante le sessioni d'esame individuate dall'Ateneo. Sia le prove intermedie che le prove d'esame globali sono svolti in forma orale, scritta o esercitativa, a seconda dell'insegnamento considerato.

Capacità di applicare conoscenza e comprensione:
Il laureato magistrale, in funzione del percorso formativo specifico scelto, sarà in grado di applicare le sue conoscenze e capacità di comprensione, declinandole rispetto ai diversi curricula.
Per quanto riguarda il curriculum focalizzato su Materiali i laureati magistrali acquisiranno la capacità di applicare la loro conoscenza e comprensione per analizzare le caratteristiche dei materiali e biomateriali esistenti e per utilizzarli per progettare e realizzare il manufatto (per es. una protesi), per progettare e realizzare scaffolds per crescita cellulare o sistemi di drug delivery, per realizzare/modellare il funzionamento di organi artificiali, oppure sapranno progettare un nuovo materiale, qualora ne ravvisassero l'opportunità/necessità.
Per il curriculum focalizzato su Robotica i laureati magistrali sapranno applicare le loro conoscenza e comprensione per gestire un database sanitario e metterlo in collegamento con le strutture sanitarie di riferimento, rendendo disponibili i dati sanitari alla bisogna, per gestire sistemi di telepresenza medica a scopo diagnostico o chirurgico, per progettare e realizzare sistemi prostetici avanzati (sensorizzati e automatizzati). Sapranno inoltre applicare la loro conoscenza e comprensione dell'ambito per raccogliere e interpretare dati neuroscientifici, per progettare e seguire in prima persona la fabbricazione di attrezzature di robotica medica, per progettare e realizzare sistemi di interfaccia uomo-macchina.
Per il curriculum focalizzato su Aerospaziale biomedica i laureati magistrali sapranno applicare le loro conoscenze e la loro comprensione del settore per gestire sistemi di comunicazione tra veicoli operanti in ambiente aerospaziale e Terra, nonché per progettare, utilizzare e monitorare dispositivi e strumenti biomedici in ambienti rilevanti per l'ambito aerospaziale. Sapranno inoltre valutare gli effetti dell'ambiente extraterrestre sull'organismo e sugli strumenti e dispositivi impiegati in ambito aerospaziale, riconoscendo eventuali problematiche e risolvendole, o contribuendo a risolverle in collaborazione con altri specialisti del settore aerospaziale.
Per tutti i curricula attivati il raggiungimento degli obiettivi formativi verrà ottenuto attraverso i) la riflessione critica sullo studio individuale proposto dal CdS, adeguatamente stimolata e verificata dai docenti, ii) lo studio di casi pratici durante i vari insegnamenti erogati, iii) l'estensiva partecipazione ai laboratori didattici proposti (che sarà obbligatoria).
La verifica del raggiungimento delle capacità di applicare conoscenza e comprensione avverrà attraverso le sopra menzionate prove d'esame globali e/o le prove di verifica intermedie, attuate mediante modalità orali e/o scritte e/o pratiche, a seconda dell'insegnamento considerato.

Autonomia di giudizio :
La preparazione culturale del laureato magistrale in Ingegneria Biomedica, altamente interdisciplinare, gli consente di approcciare le complesse problematiche biologico/mediche/ingegneristiche prendendo in considerazione svariati aspetti dei fenomeni e molteplici possibilità di acquisizione dati/elaborazione dati/azioni sperimentali-scientifiche-tecnologiche. L'ingegnere biomedico è quindi in grado di valutare in autonomia le strategie e tecnologie più consone alla soluzione di specifici problemi, pur avendo una consapevolezza dei costi insiti nelle varie alternative, nonché dei tempi ad esse correlati. Egli sarà quindi in grado di assumere consapevolmente informazioni anche di carattere complesso, elaborarle, valutarle e proporre linee di azione ai propri superiori (se del caso) o svilupparle in proprio (se del caso). La verifica dell'acquisizione dell'autonomia di giudizio dello studente è ottenuta durante le verifiche dell'apprendimento, privilegiando la capacità dello studente di affrontare problemi pratici e di applicare i modelli risolutivi appresi durante le lezioni a casi nuovi o comunque non trattati in modo standard.

Abilità comunicative :
Il laureato magistrale in Ingegneria Biomedica, data la natura intrinsecamente interdisciplinare del Corso, è costantemente in contatto con persone con competenze diversificate, spesso diverse dalle proprie. E' quindi chiamato ad esprimersi con i colleghi anche in modo lessicalmente corretto ed adatto ai vari contesti specializzati in cui si trova ad operare, in modo da capire e farsi capire senza ambiguità o esitazioni. Tali comunicazioni devono essere efficaci sia in forma orale che scritta, sia durante presentazioni pubbliche (per es. ad una platea di colleghi) che durante conversazioni informali (per esempio durante una riunione di lavoro). Le abilità comunicative necessarie a raggiungere queste capacità, sia in forma scritta sia in forma orale, vengono sviluppate durante gli insegnamenti istituzionali e verificate in sede d'esame. La verifica dell'acquisizione delle abilità comunicative avviene anche tramite la valutazione della capacità di esposizione di relazioni scientifiche ed attraverso la discussione con una platea di pari. In particolare, sarà incentivata la produzione di opere originali sotto forma di presentazioni o poster, di problematiche di interesse degli insegnamenti, in modo da istruire i formandi nella comunicazione in pubblico. Sarà inoltre valutata la capacità dello studente di lavorare, individualmente o in gruppo, mediante la stesura di relazioni a completamento parziale delle prove d'esame, o a corredo delle parti laboratoriali degli insegnamenti, avendo cura di stimolare gli studenti alla produzione di detti documenti e presentazioni mediante personale impegno ed elaborazione, piuttosto che di affidarsi in modo totale o preminente a intelligenze artificiali.

Capacità di apprendimento :
Il laureato magistrale in Ingegneria Biomedica, data la multidisciplinarietà del corso, ha la capacità sia di avanzare negli studi con un elevato grado di autonomia, sia di approfondire in modo autonomo tematiche specifiche non trattate nei corsi, per esempio consultando riviste di settore, banche dati, ecc. Le esercitazioni e prove pratiche previste per una molteplicità di insegnamenti completeranno con aspetti pratici le capacità di apprendimento di nozioni e concetti teorici dello studente. Le verifiche dell'acquisizione delle capacità di apprendimento sono effettuate in itinere, in sede d'esame, e culminano con il periodo di tirocinio ed il lavoro di tesi.