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BENJAMIN CASTAÑEDA APHAN

BENJAMIN CASTAÑEDA APHAN

BENJAMIN CASTAÑEDA APHAN


DOCTOR OF PHILOSOPHY (UNIVERSITY OF ROCHESTER); Ingeniero Electrónico (PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATOLICA DEL PERU); Master of Science in Computer Engineerign (ROCHESTER INSTITUTE OF TECHNOLOGY) y MASTER OF SCIENCE (UNIVERSITY OF ROCHESTER)
DOCENTE ORDINARIO - PRINCIPAL
Docente a tiempo completo (DTC)
Departamento Académico Ingeniería - Sección Electricidad y Electrónica

Investigaciones

Se encontraron 44 investigaciones

2018 - 2021

Smartphone Thermal ANalysis for Diabetic foot Ulcer Prevention and treatment

Diabetic foot (DF) disease includes neuropathy, peripheral arterial disease and infection which may lead to ulceration and subsequent lower limb amputation. DF ulcers could be further reduced according to diabetes experts. Temperature is one of the possible clinical parameter which is not currently well exploited. Recently, smartphones can acquire thermal images thanks to dedicated thermal camera. The STANDUP project proposes a smartphone based system such that mobile, accurate, friendly, low cost and fast thermal analysis of the plantar foot surface can be achieved. The smartphone thermal imaging system will be composed of a smartphone running under Android or iOS, and of a FlirOne thermal camera. In the STANDUP project, two effective and friendly thermal smartphone applications will be developed. The first one (A1: hyperthermia detection and analysis of thermal variations in time) will permit to detect possible hyperthermia of the plantar foot surface and will analyze temperature variations on targeted regions of interest. The second smartphone application will assess temperature, color, and 3D shape of DF ulcer along time. These smartphone applications will be evaluated during clinical trials in hospitals. In the first clinical trial, a cold stress test will permit to detect neuropathy and peripheral arterial disease. In the second clinical trial, temperature, color, and 3D shape in DF ulcers will be studied during its treatment. The third clinical study will assess the effectiveness of new insoles, these new insole will be developed during STANDUP with the objective to relive hyperthermia in DF. These 2 smartphone applications will be enhanced to result in an advanced prototype of smartphone based system for the targeted medical applications. This advanced smartphone thermal prototype, and the new insoles, will be developed during STANDUP to rapidly address novel market demands in DF early diagnosis, and in DF ulcer prevention and treatment.

Participantes:

Instituciones participantes:

  • european commisiion - commission (Financiadora)
  • Pontificia Universidad Católica del Perú - dgi (Financiadora)
2018 - 2020

Patrimonio virtual: Herramienta interactiva de realidad virtual y aumentada para la difusión científica, educacional y turística del patrimonio edificado que conforma la ruta del barroco andino en Cusco

Patrimonio virtual es un proyecto interdisciplinario piloto que une la realidad virtual y aumentada con técnicas de educación que potencian la experiencia del usuario al visitar virtualmente locaciones de importancia histórica y artística. El desarrollo se hará en base a dos iglesias consideradas como obras maestras de la ruta del Barroco Andino en Cusco: la Iglesia de Andahuaylillas y la Iglesia de Huaro. En estos monumentos se desarrollarán experiencias educativas y de turismo virtual utilizando técnicas avanzadas para procesamiento de imágenes y construcción de modelos sólidos, así como para el desarrollo de experiencias inmersivas. La experiencia de educación se enfocará en crear herramientas para potenciar la formación de alumnos universitarios de historia del arte, arquitectura, mundos virtuales 3D en la educación y de ingeniería ligados a la conservación del patrimonio. Se implementará para ello experiencias con herramientas de realidad virtual que permitan movilidad dentro de los espacios virtuales. Estas experiencias se crearán a partir de información geométrica ya disponible en el equipo de investigación la cual se incorporará en la plataforma HTC VIVE. La experiencia de turismo virtual se desarrollará a partir de la implementación de modelos que permitan la interacción de los usuarios con algunos sectores claves en ambas iglesias. Estos modelos serán incorporados en una aplicación modular con terminales de tablets donde se recrearán experiencias de realidad aumentada. El área directamente beneficiada con esta investigación es la de educación, conocimiento y aprendizaje humano debido a la introducción y creación de plataformas didácticas innovadoras que permitirán a los alumnos y educadores contar con nuevas herramientas de aprendizaje. El impacto trasciende incluso esta área y abarca aspectos sociales e históricos porque se generan herramientas de difusión que son claves para el sostenimiento de un país con gran riqueza cultural.

Participantes:

Instituciones participantes:

  • Pontificia Universidad Católica del Perú - dgi (Financiadora)
  • Pontificia Universidad Católica del Perú - ingenieria (Financiadora)
2016 - 2018

POSIBILITANDO EL DIAGNOSTICO POR IMÁGENES EN ZONAS RURALES DEL PERU

Actualmente no se pueden realizar pruebas de diagnóstico por imágenes a nivel de postas de salud en zonas rurales. Esto se debe a la falta de equipos diseñados para las condiciones particulares de las zonas rurales (electricidad variable, condiciones climáticas extremas), al costo de los equipos de imágenes médicas y, principalmente, a la falta de médicos especialistas que sean capaces de manejar los equipos y leer las imágenes adquiridas. Este proyecto busca desarrollar una metodología para dar capacidades de diagnóstico por imágenes ultrasónicas a nivel de postas de salud en zonas rurales. Esta metodología consiste en tres pilares: (1) un tele-ecógrafo diseñado para zonas rurales con capacidades de comunicación, (2) protocolos médicos de adquisición de volúmenes ultrasónicos, y (3) sistema de diagnóstico por telemedicina que involucra compresión de imágenes y su lectura por un especialista a distancia. El proyecto busca desarrollar y validar cada uno de estos pilares y, adicionalmente, desarrollar un paquete tecnológico para la implementación de la innovación tecnológica propuesta en zonas rurales del Perú. Este esfuerzo demanda un grupo interdisciplinario de actores. En particular, ingenieros electrónicos, gestores, diseñadores industriales, médicos, radiólogos, tecnólogos, pacientes, personal del MINSA participarán para la realización de este proyecto interdisciplinario. Se espera que al término del mismo, se haya concluido un proyecto piloto que verifique la factibilidad de realizar diagnóstico por imágenes en postas de salud de zonas rurales, se difunda esta metodología a través de publicaciones internacionales, y se le provea al MINSA con una propuesta de su implementación en el Perú. Por lo tanto, este proyecto socialmente responsable tiene la capacidad de impactar enormemente en la calidad de la salud de la población peruana, especialmente en poblaciones pobres y en zonas rurales, que tendrían acceso a un mejor diagnóstico de sus enfermedades.

Participantes:

  • JESUS AURELIO CARPIO OJEDA (Investigador principal)
  • JAVIER CHANG FU (Investigador principal)
  • EDUARDO ALFONSO DIESTRA GARAYAR (Investigador principal)
  • BRIAN GARRA GARRA (Investigador principal)
  • BENJAMÍN CASTAÑEDA APHAN (Coordinador)
  • CHRISTIAM ROJAS QUIROZ (Asistente)

Instituciones participantes:

  • DIACSA (Financiadora)
  • Imaging the World (Financiadora)
  • PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATOLICA DEL PERU - Departamento Académico de Ingeniería (Financiadora)
  • PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATOLICA DEL PERU - Dirección de Gestión de la Investigación (DGI) (Financiadora)
2016 - 2018

Proyecto piloto para el monitoreo remoto de la iglesia de San Pedro Apóstol de Andahuaylillas y la de San Juan Bautista de Huaro en Cusco

En Perú existen innumerables construcciones históricas de adobe de alto valor patrimonial que, por razones geográficas propias del país y de la región donde se ubican, están expuestas a acciones naturales que condicionan su supervivencia. La evaluación estructural de estas edificaciones es compleja debido a la variabilidad de los materiales, incertidumbre en las condiciones de frontera, el daño acumulado y la escasez de herramientas analíticas y experimentales adecuadas para su análisis. El presente proyecto propone desarrollar una herramienta de evaluación estructural para este tipo de edificaciones que combine técnicas de monitoreo remoto de parámetros ambientales y estructurales con información de las condiciones geofísicas y de sismicidad local. Se pretende desarrollar un sistema de monitoreo dinámico que permita evaluar la respuesta estructural de estos sistemas de forma continua y que se integre con la información de estudios de peligro sísmico que se desarrollen con técnicas de exploración geofísica. Este novedoso sistema de monitoreo remoto permite detectar peligros estructurales de manera inmediata y a distancia lo que permitiría una rápida acción para prevenir el colapso de monumentos históricos. Este tipo de sistemas existen en otro tipo de edificaciones en el mundo, pero nunca se han desarrollado para estructuras de adobe y en particular en el Perú. La validación del desarrollo se hará en dos monumentos emblemáticos de la zona sur del país: La iglesia de San Pedro Apóstol de Andahuaylillas y la de San Juan Bautista de Huaro en el Cusco, que son obras maestras de la religiosidad andina y que tienen un elevado significado histórico y artístico. El proyecto calza perfectamente en la línea de trabajo que viene desarrollando el grupo de investigación en el sentido de complementar el trabajo desarrollado y ser un paso adicional para la conservación adecuada de edificaciones patrimoniales de tierra en todo el país.

Participantes:

Instituciones participantes:

  • PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATOLICA DEL PERU - Departamento Académico de Ingeniería (Financiadora)
  • PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATOLICA DEL PERU - Dirección de Gestión de la Investigación (DGI) (Financiadora)
  • UNIVERSIDADE DO MINHO - departamento de ingenieria civil (Financiadora)
  • university of north carolina at charlotte - departamento de ingenieria civil (Financiadora)
2017

Monitoreo remoto de la salud estructural de edificaciones emblemáticas de adobe: Integración deconocimiento y tecnología para un diagnóstico estructural adecuado

La conservación del patrimonio histórico es de gran importancia para preservar los valores de culturas pasadas y la identificación de las sociedades modernas. Del total del patrimonio construido en Perú, la mayoría es construcción en tierra cuya vulnerabilidad es lamentablemente muy elevada por la conjugación perversa de un sistema constructivo frágil y el elevado peligro sísmico que caracteriza a nuestra región. El problema de acentúa al considerarse que estas edificaciones aún siguen abiertas al público y que se han mantenido sin ninguna protección estructural y con remodelaciones principalmente estéticas. En la actualidad existen diversos equipos y sistemas para el monitoreo estructural, pero no se ha reportado un de aplicación de un sistema de monitoreo estructural continuo para construcciones de tierra. La implementación de este tipo de sistemas permitirá conocer permanentemente el estado de conservación y degradación de las estructuras, así como proponer y validar medidas para la mitigación del riesgo.

Participantes:

Instituciones participantes:

  • Fondecyt - Fondecyt (Financiadora)
  • Pontificia Universidad Católica del Perú - departamento de ingenieria (Financiadora)
2015 - 2017

Preserving the colonial baroque churches in the Andean region: 3D modelling and non-destructive testing for assessing the seismic response of the church of St. Peter Apostle in Andahuaylillas

The Saint Peter Apostle church of Andahuaylillas, in Cusco, is an emblematic example of a large number of early colonial adobe churches in Peru. The church is comprised of a main nave, six chapels and a bell tower, and features a typical 'par y nudillo' roof system. Although this monument is considered as the 'Sistine chapel of the Americas' due to its historical, architectural and artistic features, the investigation of its seismic behavior has received almost no attention even though the church is located in a high seismicity zone. This project presents a study on the geometrical survey, structural diagnosis and the seismic assessment of the Andahuaylillas church. The research is based on 3d modelling using drones and laser scanning, in-situ non-destructive testing using thermography and operational modal analysis (OMA) tests, and subsequent numerical Finite Element (FE) modeling. The integration of these techniques will give valuable information for supporting the choice of appropriate intervention techniques in the church aiming at improving its seismic capacity. Moreover, this will be the preliminary stage for the formulation of a methodology for an interdisciplinary engineering study of these types of adobe baroque churches in the Andes of Peru.

Participantes:

Instituciones participantes:

  • PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATOLICA DEL PERU - Departamento Académico de Ingeniería (Financiadora)
  • PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATOLICA DEL PERU - Dirección de Gestión de la Investigación (DGI) (Financiadora)
  • UNIVERSIDAD DE CAROLINA DEL NORTE (Financiadora)
  • UNIVERSITY OF ROCHESTER (Financiadora)
2015 - 2017

Superando el límite de difracción en imágenes ultrasónicas - un estudio interinstitucional

Pese a su extendido empleo en la detección y diagnóstico de enfermedades, las ecografías tienen una resolución espacial limitada por los efectos de difracción. Como resultado, las ecografías no permiten visualizar ni analizar estructuras cuyas dimensiones sean menores a varias longitudes de onda. Este proyecto se enfocará en el estudio de dos técnicas que tienen potencial de obtener información más allá de este límite. El primer enfoque consiste en mejorar directamente la resolución espacial de las ecografías mediante el desarrollo de técnicas de formación de haz adaptivas basadas en modificaciones al método de respuesta sin distorsión de varianza mínima (mínimum-variance distortionless response, MVDR). Este sub-proyecto será realizado en colaboración con investigadores de Stanford University. El segundo enfoque consiste en estimar indirectamente características de tejidos (i.e., tamaño y concentración de células) en escalas menores a la longitud de onda a partir de la estimación de coeficientes de retro-dispersión aplicados al problema específico de diagnóstico de cáncer de tiroides. Este sub-proyecto será realizado en colaboración con investigadores de University of Illinois at Urbana-Champaign. Se espera que por su carácter innovador ambos sub-proyectos permitan avanzar el estado del arte de las imágenes médicas y caracterización no invasiva de tejidos. Más aun, esta propuesta permitirá desarrollar colaboraciones, co-asesorías de tesis de posgrado y estancias de investigación con dos de las más importantes instituciones de ingeniería en el mundo (i.e., puesto 2 y 5 en el ranking mundial ARWU de ingeniería 2013).

Participantes:

Instituciones participantes:

  • CONCYTEC (Financiadora)
  • ONCOSALUD (Financiadora)
  • PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATOLICA DEL PERU - Departamento Académico de Ingeniería (Financiadora)
  • PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATOLICA DEL PERU - Dirección de Gestión de la Investigación (DGI) (Financiadora)
  • STANFORD UNIVERSITY (Financiadora)
  • UNIVERSITY OF ILLINOIS AT URBANA-CHAMPAIGN (Financiadora)
2014 - 2017

DIAGNÓSTICO AUTOMATIZADO DE NEUMONÍA EMPLEANDO ULTRASONIDO

La neumonía causa anualmente, 1.4 millones de muertes en niños menores de 5 años; siendo las infecciones la principal causa de muerte en esta población ¿ 1 de cada 4 niños que fallecen es a causa de esta enfermedad (UNICEF, 2013; OMS, 2013). En Perú, la mortalidad por neumonía en niños es uno de los principales problemas de salud pública. Aproximadamente 400 muertes por neumonía fueron reportadas anualmente a nivel nacional en el periodo 2009-2012. Las mayores tasas de letalidad por neumonía se reportan en las zonas alto-andinas (Puno, Cusco, Junín, Pasco, Huancavelica, Ayacucho) [DGE, 2013] y selváticas (Loreto y Amazonas). En entornos de bajos recursos, que son los más afectados por la neumonía, el diagnóstico oportuno y acertado es uno de los principales retos a enfrentar para llegar a su correcto tratamiento. En las zonas alto-andinas esta situación se agrava por: i) El difícil acceso a los establecimientos de salud para las poblaciones rurales más alejadas, ii) La falta de personal médico/personal de salud permanente en los establecimientos de atención primaria más cercanos, y iii) La falta de conocimiento de los signos de alarma entre la población. El diagnóstico se basa actualmente en exámenes de rayos X, clínicos y de laboratorio, los cuales requieren profesionales médicos capacitados e infraestructura compleja. Cuando no hay disponibilidad de rayos X, el criterio clínico es el único medio disponible pero lamentablemente carece de la suficiente sensibilidad y especificidad. Por ende, el desarrollo de nuevas metodologías de diagnóstico de neumonía resulta de crucial importancia para la mejora de calidad de vida de los pobladores de zonas alto-andinas. El proyecto propone adaptar tecnologías de procesamiento de señales e imágenes ultrasónicas para detectar la neumonía infantil a ser empleado en zonas alto-andinas.

Participantes:

Instituciones participantes:

  • Fondecyt - Concytec - 133-2013-fondecyt (Financiadora)
  • Hospital Regional de Puno - Radiologia y pediatria (Financiadora)
  • PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATOLICA DEL PERU - laboratorio de imagenes medicas (Financiadora)
  • STANFORD UNIVERSITY CALIFORNIA - unidad de emergencia y radiologia (Financiadora)