L’insegnamento ha lo scopo di fornire agli allievi gli strumenti teorici da utilizzare nell’affrontare un percorso di progettazione di un dispositivo medico impiantabile (endoprotesi). L’insegnamento intende sviluppare negli allievi le capacità dapprima di identificare i requisiti di progetto di una endoprotesi, quindi di trovare una soluzione tecnologica basata sul rispetto delle esigenze cliniche e infine di verificare che la soluzione proposta garantisca la funzionalità della protesi. Nella seconda parte del corso verranno inoltre illustrate le correnti soluzioni disponibili per sostituzioni protesiche di parti dei sistemi muscolo-scheletrico e cardio-vascolare.

Lo studente:

• conosce in modo critico i concetti fondamentali delle tecniche di progettazione di una endoprotesi;
• è in grado di stilare i requisiti di progetto di una endoprotesi che tengano conto dell’interazione di quest’ultima con i tessuti viventi e di identificare una soluzione tecnologica per la costruzione dell’endoprotesi;
• è in grado di formulare e risolvere problemi ingegneristici per la validazione della soluzione progettuale identificata;
• è in grado di interpretare i risultati dei predetti calcoli ed eventualmente riformulare nuove soluzioni progettuali coerenti con i requisiti identificati;

Gli argomenti trattati nella prima parte dell’insegnamento sono:

- la compatibilità e l’affidabilità delle endoprotesi;

- le fasi del processo di progettazione;

- le tecnologie di produzione e la prototipazione;

- il disegno tecnico come mezzo per il trasferimento dei requisiti di progetto alla produzione;

- i materiali da costruzione per le endoprotesi;

- problematiche di qualità, analisi dei rischi e proprietà intellettuale.

Le esercitazioni consistono nell’approfondimento mediante esame di casi reali delle problematiche legate agli aspetti di progettazione simultanea, analisi brevettuale e di analisi di rischio di prodotto.

Gli argomenti trattati nella seconda parte dell’insegnamento sono:

- protesi per il sistema muscolo-scheletrico (protesi di anca e ginocchio, dispositivi per osteosintesi e chirurgia spinale, impianti dentali);

- protesi per il sistema cardio-vascolare (protesi valvolari, protesi vascolari, stent endovascolari, protesi complesse per il sistema cardio-vascolare)

Per ciascuna categoria vengono definite le specifiche delle endoprotesi in termini di compatibilità anatomica, funzionale, biologica e chirurgica esplicitando per i differenti modelli le diverse indicazioni cliniche. Inoltre si illustrano le principali soluzioni tecnologiche mettendone in luce gli aspetti legati ai materiali e si analizzano le cause di fallimento principali riscontrate nella pratica clinica con conseguenti azioni di miglioramento del dispositivo attraverso feedback di progettazione.

Le esercitazioni consistono nella risoluzione numerica (con lezioni frontali) di problemi di biomeccanica applicata ai dispositivi protesici per la verifica dei requisiti funzionali delle endoprotesi.

E’ richiesto il possesso di una buona preparazione di base (a livello di corsi di laurea triennale) in meccanica dei continui e delle strutture e in biomeccanica.

Gli esami dell’insegnamento di Progettazione di Endoprotesi sono condotti attraverso una prova scritta il giorno dell’appello d’esame. Il tema d’esame comprende:

- domande a risposta multipla di teoria sugli argomenti svolti nelle lezioni della prima e seconda parte dell’insegnamento;

- una domanda aperta su un argomento svolto nella prima o seconda parte dell’insegnamento;

- un breve esercizio numerico di biomeccanica applicata ad una endoprotesi.

L’esame non prevede parti orali.

In sede di esame finale lo studente deve dimostrare di essere in grado di:

- rispondere correttamente alle domande teoriche proposte (già discusse nel corso dell’insegnamento) e contestualmente individuare ed escludere quelle non corrette;

- identificare e risolvere il problema proposto utilizzando i corretti metodi e strumenti trasmessi nel corso dell’insegnamento (analisi del problema, identificazione dello schema di risoluzione, svolgimento dei calcoli);

Nella valutazione dell'esame la determinazione del voto finale tiene conto dei seguenti elementi:

- conoscenza e comprensione degli argomenti;

- capacità di analisi del problema;

- correttezza formale e sostanziale delle procedure individuate per la soluzione dei problemi;

- correttezza dei risultati ottenuti.