CARNIEL EMANUELE LUIGI

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Struttura Dipartimento di Ingegneria Industriale (DII)
Telefono 0498276876
Qualifica Professore associato confermato
Settore scientifico ING-IND/34 - BIOINGEGNERIA INDUSTRIALE
Rubrica di Ateneo  Visualizza
 

Proposte di tesi
Metodi ingegneristici per la valutazione di affidabilità e la ottimizzazione di procedure nel contesto della chirurgia bariatrica
L’obesità costituisce una delle principali problematiche dell’era contemporanea. La chirurgia bariatrica rappresenta intervento efficace per la cura della patologia, attraverso la modifica della funzionalità del tratto gastrointestinale, con particolare riferimento a stomaco e, parzialmente, intestino. Le alterazioni di funzionalità sono da intendersi in termini di modifica dimensionale e di capacità di assorbimento. Ad oggi, le procedure bariatriche offrono buoni risultati, ma ci sono ancora notevoli margini di miglioramento in termini di incremento di efficacia e riduzione di invasività. Le attività di tesi possono essere inquadrate in uno o più dei seguenti contesti:
- Sviluppo di modelli computazionali per la valutazione della funzionalità meccanica dello stomaco in configurazione pre- e post-chirurgica, con riferimento ad intervento di sleeve-gastrectomy. Attività computazionale e sperimentale (quest’ultima necessaria ai fini della definizione e della validazione dei modelli computazionali).
- Sviluppo di modelli meccano-biologici interpretativi la correlazione tra stimolazione meccanica della parete gastrica (in conseguenza all’introduzione di cibo) e l’attivazione di regioni cerebrali. Analisi della letteratura scientifica ai fini della identificazione dell’approccio modellistico. Implementazione computazionale dei modelli e validazione sulla base di dati da letteratura scientifica e/o acquisizioni ad hoc mediante tecniche MRI presso la Clinica Universitaria.
- Sviluppo di modelli metabolici finalizzati alla identificazione di correlazioni tra ingestione di cibo (tipologia e quantità) e conseguente rilascio ormonale (ghrelina, GLP-1, PYY, CCK). Analisi della letteratura scientifica ai fini della identificazione dell’approccio modellistico. Implementazione computazionale dei modelli e validazione sulla base di dati da letteratura scientifica e/o acquisizioni ad hoc in collaborazione con la Clinica Universitaria.

Analisi meccanica e fluidodinamica delle vie urinarie inferiori
L’incontinenza urinaria rappresenta una patologia con diffusione sempre maggiore (a causa dell’incremento dell’età media della popolazione) e con notevoli conseguenza di disagio sociale e di tipo economico. Sussistono ad oggi interventi chirurgici mirati al ripristino della continenza, la cui efficacia e durata presentano notevole margine di miglioramento. Ai fini di una corretta progettazione di dispositivi biomedicali per il ripristino della continenza urinaria, è fondamentale una precisa conoscenza della funzionalità delle vie urinarie inferiore e la disponibilità di modelli computazionali interpretativi la funzionalità meccanica e fluidodinamica. Le attività di tesi possono essere inquadrate in uno o più dei seguenti contesti:
- Progettazione e realizzazione di un banco prova per l’analisi della funzionalità fluidodinamica delle vie urinarie inferiori. Il banco prova dovrà essere equipaggiato di supporti per campione biologico (vescica ed uretra), sistemi per l’induzione di uno stimolo di ingresso (es.: pressione in vescica), sensori per la valutazione di pressione e di flusso.
- Sviluppo di modelli computazionali interpretativi l’azione di sfinteri artificiali. Analisi della correlazione tra azione sfinterica, stimolo in ingresso e flusso risultante.

Curriculum Vitae
Emanuele Luigi Carniel, nato il 19 maggio 1979, consegue nel luglio 2003 la laurea in Ingegneria dei Materiali presso l'Università degli Studi di Padova, con votazione 110 e lode e menzione di merito della commissione per il curriculum studiorum, discutendo una tesi inerente i temi della meccanica dei tessuti biologici. Il Dottorato di Ricerca in Bioingegneria viene svolto presso l'Università degli Studi di Padova, sviluppando attività inerenti la formulazione, identificazione parametrica e implementazione numerica di modelli costitutivi interpretativi il comportamento meccanico di tessuti biologici molli. Il titolo di Dottore di Ricerca viene conseguito nel dicembre 2006.
Successivamente al dottorato, l'attività viene proseguita nell’ambito di assegni di ricerca, collocati entro progetti riguardanti la meccanica dei tessuti biologici e la biomeccanica computazionale. Nel novembre 2010 Emanuele Luigi Carniel risulta vincitore di un concorso per Ricercatore Universitario a tempo indeterminato nel settore scientifico disciplinare ING-IND/34, Bioingegneria Industriale, presso l'Università degli Studi di Padova, entrando in ruolo nel 2010 e ricevendo conferma nel dicembre 2013. Nel dicembre 2014, Emanuele Luigi Carniel consegue l'abilitazione scientifica nazionale alla posizione di Professore Associato per il settore concorsuale 09/G2, Bioingegneria (tornata 2013). Nel dicembre 2015, Emanuele Luigi Carniel viene chiamato dall'Università degli Studi di Padova (Dipartimento di Ingegneria Industriale) in qualità di Professore Associato per il settore scientifico disciplinare ING-IND/34, Bioingegneria Industriale.
La ricerca scientifica viene sviluppata nel contesto multi-disciplinare del Centro interdipartimentale di ricerca di Meccanica dei Materiali Biologici (CMBM, www.cmbm.unipd.it) dell'Università degli Studi di Padova, avvalendosi delle relazioni nazionali ed internazionali e delle strumentazioni sperimentali e computazionali a disposizione. Le attività vengono condotte attraverso la collaborazione con ricercatori afferenti a diverse discipline e segnatamente con differenti settori della medicina, della ingegneria e della matematica. I temi di ricerca, in generale inerenti la meccanica dei tessuti e delle strutture biologiche, vengono definiti considerando esigenze attuative in ambito medico/clinico, nonché in correlazione con il contesto industriale. Le attività, sviluppate secondo un approccio integrato di tipo sperimentale e computazionale, conducono alla definizione di modelli interpretativi la funzionalità meccanica di strutture biologiche in condizioni sane e degenerate. I modelli trovano applicazione nello studio di procedure clinico-chirurgiche e di funzionalità di apparati protesici e biomedicali nei processi di interazione meccanica con i tessuti biologici.
L’attività didattica viene sviluppata nell’ambito dei corsi di laurea in Bioingegneria ed in Scienze Motorie. Gli insegnamenti sono inquadrati nel contesto della biomeccanica, delle meccanica dei tessuti biologici e della biomeccanica computazionale, attraverso l'esposizione dei contenuti fondamentali e di aspetti innovativi legati ai risultati della ricerca scientifica svolta.
Viene infine citata l'azione nell'ambito del trasferimento tecnologico, costantemente condotta e dimostrata da partecipazione a progetti e realizzazione di brevetti.

Aree di ricerca
L'attività di ricerca scientifica viene condotta entro ambiti caratterizzanti il settore scientifico disciplinare ING-IND/34, Bioingegneria Industriale, in riferimento ai temi principali della meccanica dei tessuti e delle strutture biologiche, seguendo un approccio di tipo sperimentale e computazionale integrato. Gli argo-menti specifici di indagine sono definiti in relazione ai settori della ricerca sviluppati presso il Dipartimen-to di Ingegneria Industriale (DII) dell'Università degli Studi di Padova, in attinenza al contesto del Centro interdipartimentale di ricerca di Meccanica dei Materiali Biologici (CMBM, www.cmbm.unipd.it).
L’attività di ricerca è intesa alla valutazione della funzionalità meccanica di tessuti e strutture biologiche, in riferimento a condizioni sane e degenerate. Lo studio ha luogo secondo un approccio multi-disciplinare, integrando i temi della meccanica, della scienza dei materiali, delle scienze biomediche in generale ed in diretta correlazione con l’attività clinico-chirurgica, attraverso le metodiche dell'analisi spe-rimentale e computazionale. L’azione è complessivamente rivolta alla identificazione di modelli interpre-tativi la funzionalità biomeccanica di strutture biologiche, con riguardo alla pianificazione di procedure clinico-chirurgiche, la progettazione e validazione di apparati protesici, chirurgici e biomedicali. A tale proposito viene evidenziata la collaborazione con il contesto industriale biomedicale, per l’identificazione, progettazione e validazione di dispositivi.
Vengono proposte alcune note esplicative la strutturazione della attività in senso generale. Viene studia-ta la configurazione istologica e morfometrica dei tessuti e delle strutture biologiche, effettuando la caratterizzazione meccanica attraverso la pianificazione e lo sviluppo di specifiche analisi sperimentali. I dati conseguiti costituiscono la base per la definizione di modelli costituitivi, atti a descrivere il comportamen-to meccanico dei tessuti biologici e da applicare nella realizzazione di modelli numerici interpretativi la risposta meccanica delle strutture biologiche correlate. L'identificazione e la validazione dei modelli viene realizzata attraverso il confronto tra risultati derivanti dagli studi sperimentali e numerici. A tal proposito, viene citata l'ampia attività sviluppata in riferimento alla definizione di procedure per l'identificazione dei parametri costitutivi, basata sulla analisi di dati da prove sperimentali meccaniche. La procedura richiede la definizione di algoritmi di ottimizzazione finalizzati a minimizzare la discrepanza tra risultati sperimen-tali e di modello. Vengono evidenziati i recenti sforzi sviluppati nel contesto sperimentale e finalizzati alla possibilità di conseguire le informazioni necessarie ai fini della identificazione e validazione delle formulazioni. L'azione richiede la pianificazione e lo sviluppo completo delle attività sperimentali, considerando le fasi di prelievo dei campioni di tessuto e/o struttura biologica, la loro corretta conservazione, la proget-tazione degli apparati sperimentali e delle condizioni di prova, lo sviluppo delle prove sperimentali e l'e-laborazione critica dei dati conseguiti.

Pubblicazioni
Si riporta una selezione di dieci tra le pubblicazioni più significative realizzate nell'ultimo triennio. Elenco completo delle pubblicazioni è disponibile entro il Curriculum allegato.
1. E.L. Carniel, M. Mencatelli, G. Bonsignori, A. Frigo, C. Stefanini, A.N. Natali, Analysis of the structural behaviour of a colonic segment by inflation test: experimental activity and physio-mechanical model, Proceedings of the In-stitution of Mechanical Engineers, Part H: Journal of Engineering in Medicine, In Press. ISSN:0954-4119.
2. C.G. Fontanella, F. Nalesso, E.L. Carniel, A.N. Natali, Biomechanical behavior of plantar fat pad in healthy and degenerative conditions, Medical & Biological Engineering & Computing, In Press. ISSN: 1741-0444.
3. A.N. Natali, A. Audenino, W. Artibani, C.G. Fontanella, E.L. Carniel, E. Zanetti, Biomechanical behavior of bladder: experimental tests and constitutive formulation, Journal of Biomechanics, In Press. ISSN: 0021-9290.
4. E.L. Carniel, D. Hrelja, D. Zulian, M. Modesti, A procedure for the constitutive analysis of creep phenomena in polymeric materials, Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part L, Journal of Materials: Design and Applications, In Press. ISSN: 1464-4207.
5. E.L. Carniel, V. Gramigna, C.G. Fontanella, A. Frigo, C. Stefanini, A. Rubini, A.N. Natali, Characterization of the anisotropic mechanical behaviour of colon tissues: experimental activity and constitutive formulation, Experimental Physiology, Vol. 99, 759-771, 2014. ISSN: 1469-445X.
6. E.L. Carniel, V. Gramigna, C.G. Fontanella, C. Stefanini, A.N. Natali, Constitutive formulations for the mechanical investigation of colonic tissues, Journal of Biomedical Materials Research Part A, Vol. 102A, 1243-1254, 2014. ISSN: 1552-4965.
7. E.L. Carniel, V. Gramigna, C.G. Fontanella, C. Stefanini, A.N. Natali, Analysis of the passive mechanical behaviour of taeniae coli: experimental and numerical approach, Journal of Mechanics in Medicine and Biology, Vol. 14, 1450012:1-19, 2014. ISSN: 1793-6810.
8. E.L. Carniel, A. Rubini, A. Frigo, A.N. Natali, Analysis of the biomechanical behaviour of gastrointestinal regions adopting an experimental and computational approach, Computer Methods and Programs in Biomedicine, Vol. 113, 338-345, 2014. ISSN: 0169-2607.
9. E.L. Carniel, C.G. Fontanella, C. Stefanini, A.N. Natali, A procedure for the computational investigation of stress relaxation phenomena, Mechanics of Time-Dependent Materials, Vol. 17, 25-38, 2013. ISSN: 1385-2000.
10. E.L. Carniel, C.G. Fontanella, L. Polese, S. Merigliano, A.N. Natali, Computational tools for the analysis of mechanical functionality of gastrointestinal structures, Technology & Health Care, Vol. 21, 271-283, 2013. ISSN: 0928-7329.

Insegnamenti dell'AA 2018/19
Corso di studio (?) Curr. Codice Insegnamento CFU Anno Periodo Lingua Responsabile
IF0375 COMUNE IN03112113 6 I Secondo
semestre
ITA EMANUELE LUIGI CARNIEL
IF0375 COMUNE MEN1034238 6 III Secondo
semestre
ITA EMANUELE LUIGI CARNIEL
IN0532 COMUNE INP5071738 6 II Secondo
semestre
ITA EMANUELE LUIGI CARNIEL