Skip to main content
If you continue browsing this website, you agree to our policies:
  • Condizioni di utilizzo e trattamento dei dati
Continue
x
If you continue browsing this website, you agree to our policies:
  • Condizioni di utilizzo e trattamento dei dati
Continue
x
e-Learning - UNIMIB
  • Home
  • More
Listen to this page using ReadSpeaker
You are currently using guest access
 Log in
e-Learning - UNIMIB
Home
Percorso della pagina
  1. Medicine and Surgery
  2. Single Cycle Master Degree (6 years)
  3. Medicine and Surgery [H4104D - H4102D]
  4. Courses
  5. A.A. 2023-2024
  6. 4th year
  1. Modeling and Simulation II
  2. Summary
Unità didattica Course full name
Modeling and Simulation II
Course ID number
2324-4-H4102D027-H4102D097M
Course summary SYLLABUS

Blocks

Back to Clerkship 6

Course Syllabus

  • Italiano ‎(it)‎
  • English ‎(en)‎
Export

Obiettivi

Il comportamento del flusso sanguigno nel sistema cardiovascolare e la risposta elastica della parete dei vasi sanguigni possono essere modellati grazie alla meccanica del continuo, combinando la fluidodinamica computazionale e metodi numerici per la meccanica strutturale. Di conseguenza, gli strumenti di simulazione numerica possono essere utilizzati per studiare patologie dell’apparato cardiovascolare e hanno il potenziale per assistere la pianificazione chirurgica e fungere da strumento prognostico.
Patologie e interventi chirurgici oggetto di interesse sono per esempio l’aterosclerosi, gli aneurismi cerebrali e addominali, la creazione della fistola arteriovenosa per pazienti che necessitano di emodialisi, e la sostituzione della valvola aortica.
Il corso ha i seguenti obiettivi:

  1. Sviluppare la capacità di individuare le caratteristiche principali del flusso valutando i relativi gruppi adimensionali, cioè senza modellazione e simulazione.
  2. Comprendere le potenzialità della simulazione numerica, ovvero la capacità di quantificare le quantità di interesse che potrebbero essere rilevanti per studiare una patologia o prevedere l'esito di un intervento chirurgico.

Contenuti sintetici

Prima metà del corso. Analisi dimensionale e similitudine applicata al sistema cardiovascolare: sviluppare la capacità di prevedere le principali caratteristiche del flusso valutando i gruppi adimensionali rilevanti.
Seconda metà del corso. Strumenti di modellazione computazionale applicati all'emodinamica: quantificazione delle quantità di interesse simulando il comportamento del flusso.
Il corso spera di stimolare una discussione sulla rilevanza degli strumenti di modellazione computazionale, sul significato dell'emodinamica patient-specific e sul ruolo dell'emodinamica computazionale come strumento di ricerca.

Programma esteso

  1. Analisi dimensionale e similitudine: rilevanza dei numeri di Reynolds e Womersley nel sistema cardiovascolare.

  2. Il ruolo della pulsatilità, flussi laminari e turbolenti nel sistema cardiovascolare.

  3. Esempio di visualizzazione del flusso utilizzando il software Parview: velocità, pressione, sforzo di taglio della parete, linee di flusso.

  4. L'approccio della meccanica del continuo: equazioni di Navier-Stokes e loro significato fisico, introduzione al metodo del volume di controllo con enfasi su input e output del modello matematico.

  5. Concetti fondamentali nella modellazione computazionale: accuratezza delle soluzioni numeriche, convergenza alla soluzione esatta, condizioni al contorno, rappresentazione del dominio computazionale, relazione tra la soluzione numerica e il comportamento reale del flusso, il concetto di emodinamica patient-specific.

  6. Utilizzo di strumenti di modellazione computazionale: identificazione delle grandezze di interesse, importanza dell'analisi di sensitività e quantificazione dell'incertezza, raggiungimento della rilevanza clinica mediante studi di popolazione e studi clinici.

Prerequisiti

Gli studenti dovrebbero avere un innato interesse verso i fenomeni fisici.

Modalità didattica

Il corso si svolgerà tramite lezioni frontali.
Verranno organizzate delle esercitazioni pratiche allo scopo di mostrare come utilizzare gli strumenti computazionali e sfruttare le tecniche di visualizzazione del flusso.

Materiale didattico

Il materiale didattico verra reso disponibile sulla piattaforma moodle.

Periodo di erogazione dell'insegnamento

Primo semestre

Modalità di verifica del profitto e valutazione

La verifica dell'apprendimento avrà luogo mediante domande ed esercizi che verteranno sul programma del corso

Orario di ricevimento

Sustainable Development Goals

IMPRESE, INNOVAZIONE E INFRASTRUTTURE
Export

Aims

Blood flow behavior in the cardiovascular system and elastic response of the vessel walls can be successfully modeled by means of the continuum mechanics approach, combining computational fluid dynamics and computational mechanics. Accordingly, computational modeling tools are an effective means to study pathologies of the cardiovascular system and have the potential to assist surgical planning by enabling the prediction of the outcomes of surgery. Pathologies and surgical interventions that deserve to be investigated are for example atherosclerosis, cerebral and abdominal aneurysms, arteriovenous fistula creation in hemodialysis patients and transcatheter aortic valve replacement, just to name a few.
The course has the following goals:

  1. Develop the ability to guess the main flow features by evaluating the relevant non-dimensional groups, that is without modeling and simulation.
  2. Understand the capabilities of modeling and simulation, that is the ability to quantify the quantities of interest that might be relevant to study a pathology or predict outcome of surgery.

Contents

First half of the course. Dimensional analysis and similarity applied to the cardiovascular system: guessing the main flow features by evaluating the relevant non-dimensional groups.
Second half of the course. Computational modeling tools applied to hemodynamics: quantifying relevant quantities of interest by simulating the flow behavior.
The course hopes to stimulate a discussion regarding the relevance of computational modeling tools, the meaning of patient-specific hemodynamics and the value of computational hemodynamics as a research tool.

Detailed program

  1. Dimensional analysis and similarity: the relevance of Reynolds and Womersley numbers in the cardiovascular system.

  2. The role of pulsatility, laminar and turbulent flows in the cardiovascular system.

  3. Example of flow visualization using the Parview software: velocity, pressure, wall shear stress, streamlines.

  4. The continuum mechanics approach: Navier-Stokes equations and their physical meaning, introduction to the control volume method with emphasis on inputs and outputs of the mathematical model.

  5. Fundamental concepts in computational modeling: accuracy of numerical solutions, convergence to the exact solution, boundary conditions, computational domain representation, relationship between the numerical solution and the real flow behavior, the concept of patient-specific hemodynamics.

  6. Use of computational modeling tools: identification of the quantities of interest, importance of sensitivity analysis and uncertainty quantification, achieving clinical relevance by means of population studies and clinical studies.

Prerequisites

Students are supposed to have an interest in physical phenomena.

Teaching form

Teaching will take place through lectures. Training sessions will be organized, with the aim to teach how to use computational modeling tools and flow visualization techniques.

Textbook and teaching resource

The teaching material will be made available on the moodle platform.

Semester

First Semester

Assessment method

Learning assessment will be carried out based on questions regarding the course topics

Office hours

Contact by e-mail

Sustainable Development Goals

INDUSTRY, INNOVATION AND INFRASTRUCTURE
Enter

Key information

Field of research
ING-IND/06
ECTS
1
Term
First semester
Activity type
Mandatory
Course Length (Hours)
8
Degree Course Type
6-year single cycle Master Degree
Language
English

Staff

    Teacher

  • LB
    Lorenzo Alessio Botti

Enrolment methods

Manual enrolments
Self enrolment (Student)

Sustainable Development Goals

INDUSTRY, INNOVATION AND INFRASTRUCTURE - Build resilient infrastructure, promote inclusive and sustainable industrialization and foster innovation
INDUSTRY, INNOVATION AND INFRASTRUCTURE

You are currently using guest access (Log in)
Policies
Get the mobile app
Powered by Moodle
© 2025 Università degli Studi di Milano-Bicocca
  • Privacy policy
  • Accessibility
  • Statistics