Laurea Magistrale in Ingegneria Biomedica – Università degli Studi di Firenze

Il Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Biomedica forma figure professionali di elevato livello, dotate di padronanza dei contenuti tecnico-scientifici generali dell’Ingegneria applicati allo sviluppo di soluzioni e tecnologie nel settore della salute e del benessere dell’essere umano.

Il Corso si articola nei seguenti quattro curricula, che, complessivamente, definiscono la concezione contemporanea di Ingegneria Biomedica:

1) Curriculum Bioingegneria per la medicina personalizzata e di precisione

Gli ultimi anni hanno visto la nascita di un nuovo approccio medico, detto medicina di precisione o medicina personalizzata, in cui i pazienti vengono stratificati per rischio, prognosi o risposta ai trattamenti farmacologici attraverso l’uso di test molecolari, diagnostica per immagini, analisi multiparametriche, etc. L’idea chiave della medicina di precisione/personalizzata è quella di basare la decisione medico/clinica sulle caratteristiche del singolo paziente, invece di utilizzare statistiche medie ricavate da larghe coorti di pazienti. Tale approccio è reso possibile da nuove tecnologie che consentono di analizzare l’attività di centinaia di migliaia di molecole coinvolte nel funzionamento dei sistemi viventi (tecnologie omiche, i.e. piattaforme microarray, sequenziatori di seconda e terza generazione) e di tecnologie di imaging ad alta risoluzione (radiomics). Tuttavia, la mole e la complessità dei dati generati da queste tecnologie richiede l’utilizzo e lo sviluppo di metodi statistico/probabilistici molto sofisticati per manipolare e trasformare il dato sperimentale in informazione biomedica e di strategie basate sull’apprendimento automatico (machine learning, intelligenza artificiale) che, correlando dati omici con parametri clinici, siano in grado di supportare le scelte cliniche. Il curriculum si rivolge a questo nuovo approccio della medicina. Il curriculum si espande anche a tematiche più vaste, come quelle riguardanti i metodi per il supporto alla diagnosi, per la visualizzazione di immagini multimodali e multi-dimensionali.

2) Curriculum Biomateriali, biomeccanica e ingegneria tissutale:

Il curriculum abbraccia in modo organico le tre aree dei biomateriali, dell’ingegneria tissutale e della biomeccanica. I biomateriali sono sostanze biocompatibili sintetiche (metalli, polimeri, ceramiche o compositi) o naturali, utilizzate con finalità terapeutica o diagnostica. I biomateriali sono necessari per la realizzazione di tutti i dispositivi e impianti biomedici all’interno di un organismo o a contatto con la sua superficie. L’ingegneria tissutale ha l’obiettivo di ricreare artificialmente in vitro tessuti e organi, per sostituire organi patologici o favorire la loro riparazione naturale in vivo, stimolando i meccanismi di autoriparazione mediante l’impianto di cellule e biomateriali. In questo settore, l’Ingegnere Biomedico è chiamato ad applicare le metodologie, le tecniche e le conoscenze tipiche dell’Ingegneria per l’ideazione di strategie e tecnologie di ingegnerizzazione. Ne sono esempio lo sviluppo di sistemi di biostampa 3D, per realizzare costrutti che integrino cellule e matrici polimeriche biocompatibili. La biomeccanica applica le leggi della fisica per definire e comprendere le forze coinvolte nei sistemi biologici, studiandone il funzionamento meccanico a più livelli, da quello cellulare a quello sistemico. Lo studio della biomeccanica del sistema muscolo-scheletrico migliora la comprensione del funzionamento delle articolazioni e permette la progettazione di dispositivi terapeutici in ambito ortopedico e riabilitativo, come le protesi articolari e le ortesi.

3) Curriculum Ingegneria clinica e gestione dei sistemi sanitari:

ll curriculum punta a dotare lo studente di un profilo altamente professionalizzante in un ambito che lega in modo deciso le conoscenze tecnologiche a quelle inerenti gli aspetti gestionali nel mondo sanitario nel suo insieme, dalla strumentazione alle procedure. A fronte di una distribuzione sempre più vasta di tecnologie in ambito ospedaliero, una struttura sanitaria deve essere in grado di scegliere la strumentazione più appropriata, impiegarla correttamente, garantire la sicurezza dei pazienti e degli operatori, nonché la qualità del servizio erogato e ridurre/ottimizzare i costi di acquisto e di gestione. Questo processo di “tecnologizzazione” e la sua collocazione all’interno del sistema sanitario rende evidente la necessità di fare ricorso a competenze adeguate a garantire, nel rispetto dell’utilizzo sicuro per il paziente e per l’operatore, un’efficiente e corretta gestione delle tecnologie dal punto di vista tecnico ed economico. Questo è il ruolo dell’Ingegneria Clinica, che, inoltre, ha anche il compito di accelerare il trasferimento della cultura tecnologica dalle industrie produttrici agli utilizzatori clinici, gestendo i rischi connessi a questo trasferimento.

4) Curriculum Robotica biomedica e ingegneria per le neuroscienze e la riabilitazione:

Il curriculum punta a dotare lo studente di un profilo professionalizzante in un ambito che lega le conoscenze tecnologiche, quelle neuro-scientifiche e quelle della medicina della riabilitazione. L’Ingegneria gioca un ruolo chiave nelle neuroscienze perché combina strumenti e conoscenze propri dell’Ingegneria (come ad esempio in ottica, elettronica, informatica, robotica, fisiologia, biologia, chimica ed ergonomia), della matematica e dell’informatica con le neuroscienze molecolari, cellulari, sensoriali, comportamentali, cognitive e neurofisiologiche. La robotica biomedica è un settore in forte sviluppo, che prevede la realizzazione di tecnologie meccatroniche incentrate sull’uomo, in grado di rivoluzionare l’assistenza sanitaria, con un impatto significativo sulla salute e il benessere delle persone. In particolare, questa disciplina si dedica allo sviluppo di interfacce meccatroniche e meccanismi intelligenti per diagnosi, terapia e riabilitazione. L’ingegneria della riabilitazione applica i principi dell’Ingegneria a fini riabilitativi. Anche questa disciplina ha un carattere fortemente multidisciplinare e si integra a pieno con la robotica biomedica e le neuroscienze. Dalla robotica acquisisce dispositivi da utilizzare e indirizzare ai protocolli riabilitativi, mentre dalle neuroscienze acquisisce conoscenze per la sviluppo di modelli fisico-matematici da personalizzare sui pazienti e sulle patologie in essere, per consentire al personale clinico di mettere a punto protocolli riabilitativi più efficaci.

Per maggiori dettagli, consultare la guida dello studente sul sito web del Corso.