Bioingegneria: differenze tra le versioni

Versione delle 10:47, 25 feb 2020

Dispense di Sistemi per la Riabilitazione e la Terapia Assistita

Sommario. Questa sezione si riferisce alle indicazioni didattiche fornite dal Prof. Vitoantonio Bevilacqua per il modulo di Sistemi per la Riabilitazione e la Terapia Assistita dell'insegnamento SISTEMI DIAGNOSTICI, TERAPEUTICI E RIABILITATIVI AVANZATI per il corso di laurea magistrale in Ingegneria dei Sistemi Medicali del Dipartimento di Ingegneria Elettrica e dell'Informazione del Politecnico di Bari. Programma ufficiale del corso.

1. [Sistemi indossabili per acquisizione di segnali fisiologi (EEG, ECG, EMG, Sistema Simpatico), Robotica Indossabile e Brain Computer Interfaces. (12h - 1.5 CFU)]
2. [Sistemi di Navigazione Intraoperatoria, Chirurgia Robotica, e Radioterapia. (12h - 1.5 CFU)]
3. [Sistemi per la riabilitazione e la terapia a distanza. (12h - 1.5 CFU)]
4. [Laboratorio di modellazione e simulazione di Sistemi di Riabilitazione e Terapia Assistita. (24h 1.5 CFU)]

Dispense di Elaborazione di Immagini Mediche

Sommario. Questa sezione si riferisce alle indicazioni didattiche fornite dal Prof. Vitoantonio Bevilacqua per il modulo di Elaborazione di Immagini Mediche dell'insegnamento SISTEMI DIAGNOSTICI, TERAPEUTICI E RIABILITATIVI AVANZATI per il corso di laurea magistrale in Ingegneria dei Sistemi Medicali del Dipartimento di Ingegneria Elettrica e dell'Informazione del Politecnico di Bari. Programma ufficiale del corso.

1. [Fondamenti di Elaborazione di Immagini 2D/3D e valutazione HTA dei CAD Medicali. (24h - 3 CFU)]
2. [Algoritmi di Pre-Processing, Processing, e Post-Processing di Immagini Mediche 2D/3D morfologiche e funzionali quali ad esempio Ecografia, Tomografia Assiale Computerizzata, Risonanza Magnetica, Risonanza Magnetica Funzionale, Tomografia ad Emissione di Protoni e approcci combinati. (12h - 1.5 CFU)]
3. [Laboratorio avanzato di Implementazione di Algoritmi di Elaborazione. (24h - 1.5 CFU)]

Dispense di Tecnologie per la Bioingegneria

Sommario. Questa sezione si riferisce alle indicazioni didattiche fornite dal Prof. Domenico Buongiorno per il modulo di Tecnologie per la Bioingegneria dell'insegnamento MATERIALI E TECNOLOGIE PER LA BIOINGEGNERIA per il corso di laurea magistrale in Ingegneria dei Sistemi Medicali del Dipartimento di Ingegneria Elettrica e dell'Informazione del Politecnico di Bari. Programma ufficiale del corso.

Dispense di Informatica Medica

Sommario. Questa sezione si riferisce alle indicazioni didattiche fornite dal Prof. Vitoantonio Bevilacqua e dal Prof. Antonio Brunetti rispettivamente per il modulo di Bioinformatica Avanzata e per il modulo di Sistemi Informativi Sanitari dell'insegnamento INFORMATICA MEDICA per il corso di laurea magistrale in Ingegneria dei Sistemi Medicali del Dipartimento di Ingegneria Elettrica e dell'Informazione del Programma ufficiale del corso.

1. [Analisi avanzata di dati di espressione genica da piattaforme hightroughput e deep sequencing. (12h - 1.5 CFU)] rif. Capitolo 4, 5, 6 e 7 del Testo Fondamenti di bioinformatica - Helmer, Ferrè, Pavesi, Romualdi, Pesole (Zanichelli - 2018)
   • Microarray di DNA
   • RNA messaggero (mRNA)
   • MicroRNA (miRNA)
   • Single Nucleotide Polymorfism (SNP)
   • Variazione del numero di copie (CNV)
   • Allineamento tra Sequenze e Problemi di Ottimizzazione
   • Algoritmi di Allineamento e il Software di Allineamento BLAST
2. [Analisi di dati di proteomica, metabolomica e trascrittomica. ( 8h - 1 CFU)] rif. Capitolo 7, 8 e 10 del Testo Fondamenti di bioinformatica - Helmer, Ferrè, Pavesi, Romualdi, Pesole (Zanichelli - 2018)
3. [Bionformatica Traslazionale e Sistemi di target therapy. ( 8h - 1 CFU) rif. Capitolo 9 del Testo Fondamenti di bioinformatica - Helmer, Ferrè, Pavesi, Romualdi, Pesole (Zanichelli - 2018)
4. [Analisi della struttura 3D delle proteine e docking. ( 4h - 0.5 CFU) rif. Capitolo 14 del Testo Fondamenti di bioinformatica - Helmer, Ferrè, Pavesi, Romualdi, Pesole (Zanichelli - 2018)
5. [Fondamenti di Systems Biology. ( 4h - 0.5 CFU) rif. Capitolo 16 del Testo Fondamenti di bioinformatica - Helmer, Ferrè, Pavesi, Romualdi, Pesole (Zanichelli - 2018)
6. [Laboratorio avanzato di Bioinformatica. (24h - 1.5 CFU)
   • [N. Altini, V. Bevilacqua - Solving Numerical Optimization Problems with Genetic Algorithms (MATLAB and C)]
     • Slides
     • MATLAB Code
     • Tecniche di Ottimizzazione e Algoritmi Genetici
     • Algoritmi Genetici con MATLAB
   • [N. Altini, V. Bevilacqua - BLAST and Levenshtein Distance with MATLAB Bioinformatics Toolbox and C]
     • Slides
     • BLAST - MATLAB Code
     • Levenshtein Distance - C Code
     • Implementazione del codice completo dell'algoritmo per il calcolo della distanza di Levenshtein
     • Utilizzo del search tool BLAST
   • [N. Altini, S. De Summa, V. Bevilacqua - RNA-seq and Applications to Prostate Cancer]
     • Slides
     • MATLAB Code
     • Il Genomic Data Commons Data Portal
   • [N. Altini, V. Bevilacqua - Genetic Algorithms for Multiple Sequence Alignment (with MATLAB examples)]
     • Slides
     • MATLAB Code
   • [I. De Feudis, V. Bevilacqua - MATLAB C/C++ interface in Visual Studio]
     • Guida configurazione Visual Studio
     • MATLAB Engine Guide
     • C/C++ Code

Didactic Materials of Human Machine Interaction

Summary. This session regards materials for students attending Human Machine Interaction course of Prof. Vitoantonio Bevilacqua at Ingegneria Informatica Magistrale - PRODUCTIVE SYSTEMS and Ingegneria dell'Automazione Magistrale - ROBOTICS of the Department of Electrical and Information Engineering of Polytechnic University of Bari. Official course program

1. [Human Computer Interaction Models: perceptual, cognitive, behavioral, statistical and probabilistic approach. Desktop Vs Mobile devices and interfaces. (0.5 Credits)]
   • Overwiew on HCI and HMI Materials and Methods
   • Metrics and performance evaluation
2. [Usability and Accessibility for Interfaces. Speech, gestural Interfaces, multimedial and multimodal interfaces, haptical and tangible interfaces. Personalized and Optimized Human-Machine Interfaces. Design and implementation of interfaces for industry (1 Credits)]
   • Usability and Accessibility
   • Mild Cognitive Impairment Domains
   • Design Mild Cognitive Impairment tests
   • Lumosity Platform for Exercising and Re-engineering
   • Industry 4.0
   • Machine Vision
3. [Human-Machine Interaction for assistive technologies e virtual navigation: reinforcement, exploitation and enhancement of residual capabilities, domotics, recognition, grasping and handling of objects in VR/AR/mixed reality, human voice and gestures processing. (1.5 Credits)]
   • iCub Robot
   • Object Descriptors
   • RESCAP PROJECT
   • IHCS PROJECT
   • 3D Objects Grasping
   • Exoskeleton Rehabilitation
   • Exoskeleton Applications
4. [Affective Computing and Emotions Recognition. (1 Credits)]
   • wiki Affective Computing
   • Face Recognition and OpenCV
   • FACS
   • SSRR Project
5. [Brain Computer Interfaces, neuro-feedback, eeg, emg and ecg signals and applications. (0.5 Credits)]
   • wiki Brain Computer Interfaces
   • BCI Applications
   • EMG Applications
6. Seminars on relevant topics and labs (1.5 Credits)

Didactic Materials of Human Computer Interaction

Summary. This session regards materials for students attending Human Computer Interaction course of Prof. Vitoantonio Bevilacqua at Ingegneria Informatica Magistrale - PRODUCTIVE SYSTEMS of the Department of Electrical and Information Engineering of Polytechnic University of Bari. Official course program

1. Overwiew on HCI and HMI Materials and Methods more
2. Introduction: metrics and performance evaluation
3. International standards for HCI and usability
4. HCI and Innovative Interfaces
5. Virtual and Augmented Reality wiki
6. EEG and Brain Computer Interfaces wiki
7. EMG and Body Interaction wiki
8. Enabling Technologies in Medicine wiki
9. Affective Computing wiki
10. HCI and HMI Frameworks

Dispense di Algoritmi e Strutture Dati in Java

Sommario. Il presente paragrafo si riferisce alle lezioni del Prof. Vitoantonio Bevilacqua dell'insegnamento: Algoritmi e Strutture Dati in Java per corso di laurea triennale in Ingegneria Informatica e dell'Automazione del Dipartimento di Ingegneria Elettrica e dell'Informazione del Politecnico di Bari presentato da #Polibaorienta. Programma ufficiale del corso.

1. Richiami sulla progettazione degli algoritmi e loro rappresentazione attraverso diagrammi di flusso
2. Introduzione a Java
3. Configurazione dell'ambiente di sviluppo Java
4. Le funzioni in Java
5. Esempi di codice Java
6. Gestione File
7. Strutture dati astratte
8. La programmazione orientata agli oggetti
9. Esercitazioni
10. Complessità computazionale
11. Esercitazione 2019
12. Esempio Traccia

Dispense di Fondamenti di informatica

Sommario. Questa sezione si riferisce alle indicazioni didattiche fornite dal Prof. Vitoantonio Bevilacqua del I Modulo di Informatica: Fondamenti di Informatica per il corso di laurea triennale in Ingegneria dei Sistemi Medicali del Dipartimento di Ingegneria Elettrica e dell'Informazione del Politecnico di Bari presentato da #Polibaorienta. Programma ufficiale del corso.

A partire dall'anno accademico 2017-18 la sezione è indicata anche per gli studenti del corso A dell'insegnamento di Informatica per l'Ingegneria.

Con questa lezione iniziamo il corso di Informatica per l'Ingegneria da 6 CFU. Questa dispensa costituisce quindi il primo esempio di materiale didattico che si intende mettere a disposizione degli studenti, seguendo l'ordine e le modalità con cui gli argomenti verranno presentati a lezione. Obiettivo dell'intero corso è mettere in condizione lo studente frequentante, destinatario elettivo di queste dispense, ma anche lo studente non frequentante, di comprendere velocemente i presupposti teorici che sottendono a una buona, immediata e continua pratica alla programmazione in Matlab. Le dispense, quindi, non intendono sostituirsi completamente ai libri di testo consigliati nel programma dell'insegnamento, ma rappresentano sicuramente un valido strumento per tenersi al passo con gli argomenti trattati a lezione e un ottimo riferimento per un rapido test del livello di apprendimento durante la frequenza o in vista della prova scritta di esame.

1. La codifica binaria della informazione
2. Diagrammi di flusso e Codice Matlab
3. Gestione file
4. Le funzioni in Matlab
5. L'algebra Booleana
6. Architettura del Calcolatore
7. Il sistema Operativo
8. Esercizi Svolti in Matlab
9. Risoluzione Tracce di Esame relative al primo modulo
10. Risoluzione Tracce di Esame relative al secondo modulo

News Informatica per l'Ingegneria

 Note riguardanti l'esame di Informatica per l'Ingegneria

Dispense di Laboratorio di Progettazione Software

Sommario. Il presente paragrafo si riferisce alle lezioni del Prof. Vitoantonio Bevilacqua dell'insegnamento: Laboratorio di Progettazione Software per corso di laurea triennale in Ingegneria dei Sistemi Medicali del Dipartimento di Ingegneria Elettrica e dell'Informazione del Politecnico di Bari presentato da #Polibaorienta. Programma ufficiale del corso.

1. Richiami sulla progettazione degli algoritmi e loro rappresentazione attraverso diagrammi di flusso
2. Strutture Dati: Pila e Coda
3. La programmazione orientata agli oggetti
4. Installazione dei compilatori
5. Esercitazioni
6. Raccolta di Codici Commentati
7. Tracce

Dispense di Bioinformatics and Big Data Analytics

Sommario. Il presente paragrafo si riferisce alle lezioni del Prof. Vitoantonio Bevilacqua dell'insegnamento: Bioinformatics and Big Data Analytics per corso di laurea triennale in Ingegneria dei Sistemi Medicali del Dipartimento di Ingegneria Elettrica e dell'Informazione del Politecnico di Bari presentato da #Polibaorienta. Programma ufficiale del corso.

1. Dati bioinformatici: analisi, acquisizione, descrizione e caratterizzazione. Richiami di probabilità e statistica descrittiva e inferenza statistica. Verifica delle ipotesi. 8h (1 CFU)
2. Archivi di big data bioinformatici e ricerca dell'informazione con tecniche di regressione e tecniche supervisionate e non supervisionate di estrazione di conoscenza da datasets bioinformatici - 8h (1 CFU)
   • Gene Expression Profile Analysis
   • Supervised and Unsupervised Gene Expression Data Workflow
3. Progettazione e implementazione di algoritmi di elaborazione di dati bioinformatici - 12h (1,5 CFU)
   • Lettura Introduttiva Consigliata
   • Algoritmi di apprendimento SUPERVISIONATO per la CLASSIFICAZIONE : Alberi Decisionali e Reti Neurali Feed-Forward
   • Alberi Decisionali
   • Reti Neurali Feed-Forward
   • Algoritmi di apprendimento NON SUPERVISIONATO per il RAGGRUPPAMENTO: Metodi Gerarchici, Metodi non Gerarchici, Reti Neurali SOM
   • Algoritmi non supervisionati di CLUSTERING
   • Materiale facoltatico sulla piattaforma WEKA
   • Clustering
   • Reti Neurali Self Organizing Maps
   • Soft Computing and Machine Learning for Bioinformatics
   • Data Mining and Machine Learning for Bioinformatics
4. Laboratorio avanzato di Matlab - 24h (1,5 CFU)
5. Simulazione della Prova di Esame che consiste in una prova scritta volta a verificare la capacità di saper descrivere e applicare metodi statististici e computazionali per la elaborazione di dati bioinformatici. La prova scritta può essere svolta con l'ausilio del proprio PC (Matlab) sui seguenti 3 argomenti:
   1. 1) test di verifica delle ipotesi (risposta quantitativa);
   2. 2) progettazione di uno studio di diagnosi sperimentale (breve relazione) ;
   3. 3) progettazione, implementazione e validazione della risoluzione di un problema di classificazione e/o clustering (implementazione).

Dispense:

1. • Introduzione alla Statistica Multivariata
   • Statistical Hypothesis Testing
   • Machine Learning Basics
   • Regressione
   • Model Selection
   • Reti Neurali
   • Alberi Decisionali
   • Cluster Analysis
   • Riduzione della dimensionalità

Didactic Materials of Bioengineering: Analysis of Movement

This session regards materials for students attending Bioengineering: Analysis of Movement. [ School of Medicine https://www.uniba.it/didattica/english-medical-curriculum ] Lo stesso materiale è consigliato per gli studenti di Medicina e Chirurgia che seguono il corso di Bioingegneria: Analisi del Movimento e in versione ridotta per gli studenti dei corsi triennali della Scuola di Medicina

1. Description, measurement, estimation and simulation of a movement (1 ECTS 12h)
   • Foundation of kinematics and dynamics
   • Systems of measurement: errors and artifacts
   • Signal analysis and characterization
   • Electromyographic signals and 2D/3D medical images
   • Movement disorders/impairments and simulation models
2. Clinical Engineering (0.5 ECTS 6h)
   • Electromedical devices - biomedical signal analysis for diagnostic, prognostic and therapeutic (rehabilitative and surgical) purposes
   • Management systems for clinical security and quality
   • Biomaterials Test - Tensile Strength
   • Biomaterials Test - Compressive Strength
   • Biomateriali (Titanio e Leghe, Materiali Metallici, Materiali Ceramici, Polietilene e Cemento Osseo) e relativa Biocompatibilità
   • Wolff Law and Stress Shielding
   • Direttiva CEE 93/42
3. Applicative part (0.5 ECTS 6h)
   • Clinical decision support systems
   • Datasets & Supervised Decision Support Systems
   • Design, development and evaluation of a clinical experimental protocol for movement analysis

Dispense di Bioingegneria Elettronica e Informatica per Corsi di Laurea Triennali e Magistrali della Scuola di Medicina

Sommario.

Il presente paragrafo si riferisce alle lezioni degli insegnamenti afferenti al settore scientifico disciplinare Bioingegneria Elettronica e Informatica (SSD ING-INF-06) tenute dai Prof. Bevilacqua, Brunetti e Buongiorno per i Corsi di Studio Triennali di Tecniche Audiometriche (TAM), Tecniche Audioprotesiche (TAP), Tecniche di Neurofisiopatologia (TNF), Tecniche di Fisiopatologia Cardiocircolatoria e Perfusione Cardiovascolare (TFC), Tecniche della Prevenzione nell'Ambiente e nei luoghi di lavoro (TPA), Tecniche di Laboratorio Biomedico (TLB) e per il Corso di Studio Magistrale di Scienze Riabilitative delle Professioni Sanitarie (SDR).

Il materiale didattico è relativo ai seguenti insegnamenti in particolare:

BIOINGEGNERIA ELETTRONICA E INFORMATICA (1 CFU  : Parte I e Parte II)

BIOINGEGNERIA ELETTRONICA (2 CFU  : Parte I + Parte I BIS e Parte II + Parte II BIS)

BIOINGEGNERIA E INFORMATICA IN RIABILITAZIONE (2 CFU  : Parte I + Parte I BIS e Parte II + Parte II BIS)

[Parte I. Descrizione, misura, stima e analisi di segnali di interesse dello specifico corso di studi. (0,5 CFU 6 ore)]

1. • [Acquisizione, trattamento, e caratterizzazione;]
   1. Errori di Misurazione
   2. Outliers e metodi di gestione [1] [2]
   • [Algoritmi per la elaborazione di segnali;]
   1. Analisi dei Segnali [3]

[Parte I. BIS Descrizione, misura, stima e analisi di segnali di interesse dello specifico corso di studi. (0,5 CFU 6 ore)]

1. • [Acquisizione, trattamento, e caratterizzazione: laboratorio applicativo]
   1. Individuazione degli Outliers
   • [Algoritmi per la elaborazione di segnali: laboratorio applicativo]
   1. Onda Quadra e Armoniche Fondamentali
   2. Filtraggio di Segnali

[Parte II. Parte Applicativa (0,5 CFU 6 ore)]

1. • [Sistemi di supporto alle decisioni in ambito bioingegneristico;]
   1. La teoria delle decisioni e le curve ROC
   • [Progettazione, implementazione e validazione di uno studio sperimentale in ambito bioingegneristico.]
   1. Valutazione Strumentale del Rischio Biomeccanico
   2. Valutazione Strumentale di Elicitazione di Stimoli Sensoriali
   3. Esempio di Studio Sperimentale: BMI

[Parte II. BIS Parte Applicativa (0,5 CFU 6 ore)]

1. • [Sistemi di supporto alle decisioni in ambito bioingegneristico e tecniche di Machine Learning;]
   • [Ulteriori Esempi di Progettazione, implementazione e validazione di uno studio sperimentale in ambito bioingegneristico.]