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BENJAMIN CASTAÑEDA APHAN

BENJAMIN CASTAÑEDA APHAN

BENJAMIN CASTAÑEDA APHAN

DOCTOR OF PHILOSOPHY, UNIVERSITY OF ROCHESTER

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MASTER OF SCIENCE (UNIVERSITY OF ROCHESTER)
Master of Science in Computer Engineerign (ROCHESTER INSTITUTE OF TECHNOLOGY)

Ingeniero Electrónico
DOCENTE ORDINARIO - PRINCIPAL
Docente a tiempo completo (DTC)
Departamento Académico de Ingeniería - Sección Electricidad y Electrónica

Investigaciones

Se encontraron 46 investigaciones

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 Fomento de la Investigación (DFI) (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)
2014 - 2017

INVESTIGACIÓN INTER-INSTITUCIONAL APLICADA A LA DETECCIÓN Y DIAGNÓSTICO MEJORADOS DE TUBERCULOSIS Y CÁNCER GINECOLÓGICO

La salud es uno de los temas más fundamentales para mejorar la calidad de vida de las personas. Por este motivo no es de extrañar que la inversión en investigación en salud sea considerable en países desarrollados. Cuya la realidad en salud, dista mucho de la que se vive en nuestro país. Por ejemplo, mientras que la tuberculosis (TBC) ya fue erradicada en países desarrollados, en el Perú, esta enfermedad es endémica y es responsable de más muertes que los diferentes tipos de cánceres combinados. Más aún, los casos de tuberculosis multidrogo-resistente van en aumento. De manera similar, el cáncer cervical es detectado de manera temprana en países desarrollados por medio de procedimientos de descarte rutinarios y simples como el papanicolau. En el Perú, por el contrario, la población en general y las mujeres en sectores más empobrecidos no pueden acceder a dichas revisiones, lo que ha causado que este cáncer sea el responsable de más muertes en la población femenina, por encima del cáncer de mama. El círculo de investigación plantea el desarrollo de nuevas tecnologías para diagnóstico de TBC y para cánceres ginecológicos. Se busca proveer soluciones que brinden un mejor diagnóstico al paciente y, por lo tanto, un mejor tratamiento. Lo cual tiene repercusiones económicas directas en la industria al ofrecer nuevos servicios, e indirectas al mejorar la salud de los peruanos que de esta manera pueden seguir aportando a la economía del país. En base a lo señalado, el circulo desarrollará dos investigaciones en biotecnología orientada al diagnóstico de enfermedades relevantes a la realidad peruana: TBC y Cáncer Ginecológico.

Participantes:

Instituciones participantes:

  • Fondecyt - fondecy (Financiadora)
  • Pontificia Universidad Católica del Perú - ingenieria (Financiadora)
  • universidad nacional de ingenieria - ingenieria (Financiadora)
  • Universidad Peruana Cayetano Heredia - ciencias (Financiadora)
2015 - 2016

TECNOLOGIAS BIOMEDICAS NO INVASIVAS PARA EL DIAGNOSTICO DE ENFERMEDADES PREVALENTES EN PERSONAS DE LA TERCERA EDAD

Debido a la situación vulnerable de las poblaciones geriátricas en el Perú, existe un limitado interés comercial por desarrollar innovaciones tecnológicas que permitan mejorar su calidad de vida. La fragilidad es un síndrome geriátrico que se caracteriza por una disminución de la reserva fisiológica y una menor resistencia al estrés, como resultado de una acumulación de múltiples déficits en los sistemas fisiológicos que condicionan vulnerabilidad a los eventos adversos y está asociada al proceso de envejecimiento. La fragilidad es una entidad progresiva. El principio del ciclo de este síndrome, consiste en la acumulación de efectos relacionados con el envejecer y la disminución de la actividad física, nutrición inadecuada, enfermedades y fármacos. Esto conlleva a una desnutrición crónica y a una pérdida de masa muscular. Por lo que existe la necesidad de contar con herramientas diagnósticas que permitan medir la fragilidad y su evolución. Existen varias técnicas basadas en imágenes médicas para calcular la masa muscular en el síndrome de fragilidad que requieren equipos y personal especializado que son ajenos a la realidad de atención ambulatoria en nuestro país. La prensión manual, específicamente la fuerza de agarre, se ha empleado para caracterizar la fragilidad en diversas poblaciones incluyendo adultos mayores. Sin embargo, no existen estudios apropiados para la validación de la fuerza de prensión manual como herramienta para evaluar fragilidad en poblaciones peruanas geriátricas. La fuerza de prensión manual (FPM) o agarre es la fuerza utilizada con la mano para apretar o suspender objetos en el aire. La Prueba de la FPM ha sido ampliamente utilizada como una herramienta para evaluar la función muscular desde finales del siglo XIX; y es una técnica no invasiva, rápida y fácil de utilizar, portátil, confiable y de bajo costo. Esta técnica es sensible y específica para predecir consecuencias en una variedad importante de condiciones clínicas aso

Participantes:

Instituciones participantes:

  • Fondo Nacional de Desarrollo Cientifico, Tecnologico y de Innovacion Tecnologica - fondecyt (Financiadora)
  • PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATOLICA DEL PERU - Dpto de Ingeniería - CIDE (Cent Innovación y Desarr) (Financiadora)
2014 - 2016

Hacia la conservación de construcciones monumentales de tierra en zonas sísmicas: Estudio de las condiciones geotécnicas, sísmicas y de comportamiento estructural en La Huaca de la Luna

El patrimonio monumental en adobe es un legado histórico del Perú cuya pérdida trascendería el ámbito económico y alcanzaría aspectos sociales y de identidad nacional. Estas construcciones no se pueden estudiar mediante procedimientos estándares por lo que se necesitan equipos interdisciplinarios para diseñar metodologías apropiadas de intervención y herramientas sofisticadas de evaluación. El proyecto estudia las condiciones geofísicas, geotécnicas y estructurales en uno de los monumentos más importantes de la cultura moche: la Huaca de la Luna, con el objetivo de desarrollar, en el futuro, una metodología integral de análisis y diagnóstico arqueológico y estructural. Utilizando métodos geofísicos se estudiará la respuesta sísmica de la zona ante eventos de gran magnitud. En el aspecto geotécnico, se obtendrá la estratigrafía del subsuelo y las condiciones de soporte de la construcción. Desde el punto de vista estructural, se identificará el sistema constructivo, caracterización del daño existente, para luego definir estrategias de análisis sísmico. Teniendo en cuenta la discontinuidad del sistema estructural, la construcción original en etapas, el desconocimiento de la filosofía de construcción Moche, y el extenso daño existente, se realizará el estudio comparativo de modelos numéricos de subestructuras. Esta experiencia permitirá desarrollar modelos de comportamiento para el sistema de relleno, los cuales serán integrados posteriormente en un modelo numérico global de la construcción que incluya a las condiciones geofísicas y geotécnicas. El estudio de construcciones masivas y monumentales de tierra no tiene precedentes significativos de investigación interdisciplinaria. El presente proyecto pretende ser un modelo de actuación conjunta entre la ingeniería, geofísica y arqueología; lo cual posicionará a la universidad y al país como líder en este campo.

Participantes:

Instituciones participantes:

  • PATRONATO HUACAS DEL VALLE MOCHE (Financiadora)
  • PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATOLICA DEL PERU - Departamento Académico de Humanidades (Financiadora)
  • PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATOLICA DEL PERU - Departamento Académico de Ingeniería (Financiadora)
  • PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATOLICA DEL PERU - Dirección de Fomento de la Investigación (DFI) (Financiadora)
  • UNIVERSITY OF ROCHESTER (Financiadora)
2014 - 2015

Aplicación de sonoelastografía cuantitativa como herramienta de detección de cáncer de mama

En Perú, el cáncer de mama es la segunda causa de muerte por cáncer en mujeres. El estándar actual de despistaje incluye la mamografía, pero su efectividad disminuye en mamas densas generando falsos positivos o negativos. Esto repercute en el costo del sistema de salud, las tasas de curación del cáncer y la economía de los pacientes, sus familiares y el Estado. La elastografía por compresión es una herramienta que añade información cualitativa de elasticidad al diagnóstico diferencial y ha sido recientemente introducida en nuestro país. A pesar de las ventajas de la técnica cualitativa, datos cuantitativos permiten una mejor caracterización y diferenciación entre tejidos patológicos y sanos. Se propone una nueva metodología para generar imágenes cuantitativas de elasticidad de la mama. Se diseñan e implementan el hardware y software necesarios para crear vibraciones en la superficie de la mama y estimar su velocidad de desplazamiento utilizando Sonoelastografía Cuantitativa. Adicionalmente, se añade el uso de ultrasonido ultra-rápido para mejorar la exactitud y precisión de la estimación de la elasticidad del tejido. La validación de esta nueva metodología se realiza utilizando maniquíes calibrados. Finalmente, se analiza la capacidad predictiva de la técnica para detectar lesiones malignas o benignas histológicamente confirmadas en pacientes voluntarios. Esta propuesta responde a la necesidad de contar con una herramienta para la detección temprana del cáncer de mama.

Participantes:

Instituciones participantes:

  • fincyt - PIAP-1-P-430-13 (Financiadora)
  • Oncosalud - Unidad de investigacion (Financiadora)
  • PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATOLICA DEL PERU - Laboratorio de imagenes medicas (Financiadora)
2014 - 2015

CARACTERIZACIÓN DE TEJIDOS EMPLEANDO MULTIPARAMÉTRICO PARA LA DETECCIÓN Y DIAGNÓSTICO DE CÁNCER DE MAMA, PRÓSTATA Y TIROIDES

Entre los hombres, el cáncer de próstata es el segundo tipo más común después del cáncer de pulmón. Por lo tanto, es de alta importancia desarrollar herramientas no invasivas que permitan detectar esta enfermedad y guiar biopsias en esta glándula. El cáncer de mama es otro problema de salud altamente significativo a nivel mundial. En Perú, el cáncer de mama es la segunda causa de muerte por cáncer. El cáncer de tiroides es una enfermedad relativamente poco frecuente. La prognosis de esta enfermedad es relativamente buena con tasas de supervivencia de 20 años alrededor de 90%. El problema grave en el manejo clínico de esta enfermedad: es la alta prevalencia de nódulos de tiroides, los cuales son detectables en cerca del 50% de la población empleando ultrasonido. Esta disparidad entre la elevada incidencia de nódulos detectados y la baja incidencia de cáncer resulta en una alta cantidad de biopsias con resultado negativo para cáncer y un alto potencial de realizar un tratamiento inadecuado. Por lo tanto, es de alta importancia desarrollar herramientas no invasivas que permitan diagnosticar apropiadamente esta enfermedad. Si bien, la cantidad de reportes significativos para la evaluación de ultrasonido cuantitativo en próstata, mama y tiroides son bastante limitados. No solamente dichos reportes son escasos, sino que su relevancia es cuestionable dado el número bajo de sujetos considerados en los mismos (por ejemplo, solamente unas cuantas decenas de pacientes). Más aun, la mayoría de estudios se han enfocado hasta el momento en estudiar un tipo de parámetro en particular en lugar de combinar información obtenida de diferentes modalidades de ultrasonido cuantitativo. Dado que es poco probable que enfermedades tan complejas puedan ser apropiadamente por un solo valor numérico, es necesario explorar la combinación de diferentes parámetros para acercar estas técnicas a la práctica clínica.

Participantes:

Instituciones participantes:

  • CONCYTEC - FONDECYT (Financiadora)
  • PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATOLICA DEL PERU - Departamento Académico de Ingeniería (Financiadora)
2014 - 2015

Detección de Neumonía en Niños Utilizando Técnicas Ultrasónicas Avanzadas

La neumonía causa 1.4 millones de muertes anuales en niños menores de 5 años en todo el mundo. Es la principal causa de muerte por infecciones en esta población ya que 1 de cada 4 niños que fallecen es a causa de esta enfermedad. En Perú, la mortalidad por neumonía en niños es uno de los principales problemas de salud pública. De acuerdo al Ministerio de Salud, aproximadamente 400 muertes por neumonía fueron reportadas anualmente a nivel nacional en el periodo 2009-2012. En lo que va del año 2013, ya han sido registrados 274 casos de muerte por neumonía en niños menores de 5 años. El diagnóstico de neumonía se basa en imágenes de rayos X, exámenes clínicos y de laboratorio, lo cual requiere profesionales médicos capacitados e infraestructura compleja. En entornos de bajos recursos, que son justamente los más afectados por la neumonía, no se cuenta con acceso a rayos X. El diagnóstico oportuno es uno de los principales retos a enfrentar para llegar a su correcto tratamiento. Por lo tanto, el desarrollo de nuevas técnicas de detección y diagnóstico es de crucial importancia. Este proyecto propone investigar el uso de técnicas avanzadas en formación de imágenes ultrasónicas en combinación con algoritmos de procesamiento de imágenes para la detección de neumonía en niños. Se espera que como resultado de la investigación se pueda proponer el desarrollo de un dispositivo ultrasónico de bajo costo que de una señal de alarma cuando detecta consolidados pulmonares (neumonía); proporcionando de esta manera, un diagnóstico con alta sensibilidad, adecuado, rápido, de bajo costo y fácil de usar. De esta manera, se desarrolla tecnología para mejorar la salud infantil en el Perú y se impulsa la carrera de ingeniería biomédica en la PUCP en colaboración con las Universidades de Tulane, John Hopkins y UPCH.

Participantes:

  • BENJAMÍN CASTAÑEDA APHAN (Investigador principal)
  • CYNTHIA ANTICONA HUAYNATE (Co-Investigador)
  • MALENA CORREA - (Co-Investigador)
  • ROBERT H. GILMAN - (Co-Investigador)
  • ROBERTO JANNIEL LAVARELLO MONTERO (Co-Investigador)
  • HOLGER MAYTA MALPARTIDA (Co-Investigador)
  • RICHARD ALFRED OBERHELMAN - (Co-Investigador)
  • MÓNICA PAJUELO TRAVEZAÑO (Co-Investigador)

Instituciones participantes:

  • Consorcio Tulane University - UPCH (Financiadora)
  • JOHNS HOPKINS UNIVERSITY (Financiadora)
  • PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATOLICA DEL PERU - Departamento Académico de Ingeniería (Financiadora)
  • PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATOLICA DEL PERU - Dirección de Fomento de la Investigación (DFI) (Financiadora)