D1 - Conoscenza e capacità di comprensione: Fornire competenze sul moto fluido all’interno del corpo umano, in particolare del sistema cardiovascolare. Ponendo particolare riferimento a ciò che può essere oggetto di valutazione in ambito clinico.
D2- Capacità di applicare conoscenza e comprensione: Fornire le abilità per applicare le leggi fisiche del moto fluido alle valutazioni e alle misurazioni effettuate in ambito clinico
D3 - Autonomia di giudizio: Fornire le competenze per valutare le potenzialità e le approssimazioni delle valutazioni sul moto del sangue effettuate in ambito clinico.
D4 - Attività comunicative: Lo studente alla fine del corso dovrà essere in grado di interloquire con operatori medici sui temi affrontati per fornire supporto ingegneristico alle valutazioni cliniche.
D5 - Capacità di apprendimento: Lo studente sarà in grado di comprendere la letteratura interdisciplinare e le fondamenta delle tecnologie riguardanti i flussi del sangue specialmente nei grossi vasi del sistema cardiovascolare.

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ELEMENTI INTRODUTTIVI: Concetti di base. Statica dei fluidi. Cinematica.
LEGGI DI CONSERVAZIONE: Conservazione della massa. Conservazione della quantità di moto.
METODI ELEMENTARI DI ANALISI DEL MOTO: Bilancio energetico in regioni limitate (Bernoulli). Moto unidirezionale in condotti rettilinei. Moto quasi unidirezionale nei grandi vasi.
METODI AVANZATI DI ANALISI DEL MOTO: Vorticità e separazione dello strato limite. Moto separato nei grandi vasi. Meccanica cardiaca.

Pedrizzetti G. Fluid Mechanics for Cardiovascular Engineering (I ed. Inglese). Springer, Cham 2022 (ISBN 978-3-030-85942-8). DOI: 10.1007/978-3-030-85943-5. Pedrizzetti G, Domenichini F. Introduzione alla Meccanica dei Fluidi per Applicazioni Cardiovascolari (II Ed. Italiana). Springer, Cham 2022 (ISBN 978-3-031-73889-0). https://doi.org/10.1007/978-3-031-73890-6. Rubenstein DA, Yin W, Frame MD. Biofluid Mechanics: An introduction to fluid mechanics, macrocirculation, microcirculation. Academic Press, 2015. Grotberg JB. Biofluid Mechanics: Analysis and Applications. Cambridge University Press, 2021.

A. ELEMENTI INTRODUTTIVI
1. CONCETTI DI BASE: Definizioni, schema di continuo e leggi che governano la meccanica. Materiali solidi e fluidi. Cenni di fisiologia del sistema cardiovascolare. Analisi dimensionale.
2. STATICA DEI FLUIDI: Equazioni. Distribuzione della pressione. Forze su superfici piane e curve.
3. CINEMATICA: Descrizione Lagrangiana e Euleriana. Analisi del moto. Teorema del trasporto.

B. LEGGI DI CONSERVAZIONE:
4. CONSERVAZIONE DELLA MASSA: Equazioni integrali e differenziali.
5. CONSERVAZIONE DELLA QUANTITÀ DI MOTO: Equazioni integrali e differenziali. Equazione di Cauchy. Equazioni costitutive. Equazioni di Navier-Stokes.

C. METODI ELEMENTARI DI ANALISI DEL MOTO
6. BILANCIO ENERGETICO IN REGIONI LIMITATE (BERNOULLI): Teorema di Bernoulli per i fluidi ideali, Tubo di Pitot. Perdite di pressione valvolari. Estensioni del teorema di Bernoulli.
7. MOTO UNIDIREZIONALE IN CONDOTTI RETTILINEI: Strato limite. Moto uniforme e stazionario. Moto uniforme e pulsante; numeri puri.
8. MOTO QUASI UNIDIREZIONALE NEI GRANDI VASI: Cenni di turbolenza. Equazioni di Reynolds. Bilanci nelle ramificazioni. Moto in condotti curvi. Moto in condotti elastici.

D. METODI AVANZATI DI ANALISI DEL MOTO
9. VORTICITÀ E SEPARAZIONE DELLO STRATO LIMITE: Equazione della vorticità. Separazione dello strato limite e formazione di vortici ed interazioni. Instabilità del moto laminare e sviluppo di turbolenza.
10. MOTO SEPARATO NEI GRANDI VASI: Flussi cardiovascolari con separazione dello strato limite. Fluidodinamica e arteriosclerosi, stenosi nelle carotidi, nelle coronarie. Conseguenze, soluzioni terapeutiche e chirurgiche. Fluidodinamica e aneurismi aortici ed addominali. Conseguenze, soluzioni terapeutiche e chirurgiche.
11. MECCANICA CARDIACA I: Anatomia e funzione del cuore. Il ciclo cardiaco elettromeccanico. Moto fluido all’interno del cuore. Formazione di vortici. Scomposizione del moto fluido in termini di transito. Forze dinamiche intraventricolari. Fluidodinamica di patologie cardiache: ischemia, scompenso.
12. Meccanica Cardiaca II: Valvola aortica: condizioni naturali e patologiche. Stenosi, insufficienza e rigurgito; conseguenze, soluzioni terapeutiche, soluzioni chirurgiche, valvole artificiali. Flusso transmitrale: condizioni naturali e patologiche. Stenosi, insufficienza e rigurgito; conseguenze, soluzioni terapeutiche e chirurgiche. Malformazioni cardiache. Tetralogia di Fallot.

Lezioni frontali ed esercitazioni con materiale di supporto fornito mediante piattaforma Teams. Eventuali cambiamenti alle modalità qui descritte, che si rendessero necessari per garantire l'applicazione dei protocolli di sicurezza in situazioni straordinarie, saranno comunicati nel sito web di Dipartimento, del Corso di Studio e dell'insegnamento.

L’esame inizia con una prova esercitativa su elementi di base della meccanica dei fluidi (ad esempio un esercizio di idrostatica). Prosegue mediante verifica con almeno 3 domande riguardanti gli argomenti trattati durante il corso. Durante la prova lo studente dovrà dimostrare di aver acquisito le competenze di base della meccanica dei fluidi trattate nel corso e di saper applicare le leggi fisiche a situazioni di rilevanza clinica con padronanza degli argomenti e chiarezza di esposizione.

Questo insegnamento concorre alla realizzazione degli obiettivi ONU dell'Agenda 2030 per lo Sviluppo Sostenibile