[pt] Na indústria do petróleo, problemas como dano mecânico causam redução da porosidade e permeabilidade de uma formação rochosa, reduzindo a produtividade e injetividade de poços de sistemas de produção de óleo e gás. Na perfuração do poço há alteração do estado de tensões no seu entorno, causando uma deformação na rocha que pode induzir a uma perda significativa da permeabilidade. Nesta dissertação foi realizado um estudo da influência do dano mecânico na porosidade de rochas do tipo arenito. Para isso, utilizou-se a técnica não-destrutiva de microtomografia de raios-x, que permite a visualização da estrutura interna de materiais, acoplada a uma célula desenvolvida para aplicação, in situ, de tensão hidrostática. Uma amostra de arenito como 8 mm de diâmetro foi tomografada em 3 condições: sem carregamento, após a aplicação de tensão hidrostática de 3300 psi e após o descarregamento. A célula permitiu que as variações de carga fossem realizadas sem retirar a amostra do tomógrafo, permitindo uma comparação quantitativa entre as imagens 3D. Nas 3 condições foram obtidos dados como porosidade total, variação da área porosa em cada camada, volume e forma dos poros. / [en] In the oil industry, problems such as mechanical damage reduce the porosity and permeability of a rock formation, reducing the productivity and injectivity of wells in oil and gas production systems. During the well drilling there is a change in the state of the stress in its surroundings, causing a deformation in the rock that can induce a significant loss of permeability. In this dissertation, it was carried out a study regarding the influence of mechanical damage on the porosity of sandstone rocks. In order to do this, the non-destructive technique of x-ray microtomography was used, which allows the visualization of the materials internal structure, coupled to a cell developed for in situ application of hydrostatic stress. A sandstone sample of 8 mm in diameter was scanned under 3 conditions: without load, after application of 3300 psi hydrostatic stress and after unloading. The cell allowed the load variations to be performed without removing the sample from the tomograph, allowing a quantitative comparison between the 3D images in the 3 conditions. Data such as total porosity, variation of the porous area in each layer, volume and shape of the pores were obtained.

Avaliação da \"qualidade\" da microarquitetura óssea contribui na prevenção e risco de fraturas associado a osteoporose. Amostras de ossos trabeculares de corpos vertebrais da região T12, L1 e L4 de 30 de indivíduos (cadáveres humanos), classificados pela técnica de ultrassonometria de calcâneo como normais, osteopênicos e osteoporóticos foram utilizadas. Os parâmetros histomorfométricos, físicos e mecânicos da microarquitetura analisados pela técnica de microtomografia de raios-X, ensaios mecânicos de compressão axial e nanoindentação. Baseado nestes parâmetros, constantes elásticas efetivas globais foram obtidas pela técnica homogeneização assintótica para estrutura tipo-placa. Teste ANOVA apresentou diferenças, muito e extremamente significativas para densidade linear estrutural (p = 0,017), grau de anisotropia (p = 0,042), auto valor (p = 0,045), número de Euler (p = 0,016), idade (p = 0,009), separação trabecular (p = 0,009), densidade de conectividade (p = 0,006), módulo de elasticidade (p = 0,001), tensão máxima no limite de resistência a fratura (0,001), índice de qualidade óssea do calcâneo (p = 0,0001), fração de volume ósseo (p = 0,0001), espessura trabecular (p = 0,0002), dimensão fractal (p = 0,0002), momento de inércia polar médio (p = 0,00005), excentricidade (p = 0,0002), fração de porosidade (p = 0,0001) e densidade mineral óssea aparente (p = 0,00005) entre os grupos. O teste de Spearman identificou correlação moderada, alta e muito alta dos valores da tensão máxima no limite de resistência a fratura com os parâmetros de idade (r = -0,684), fração de volume ósseo (r = 0,762), fator de forma trabecular (r = -0,754), espessura trabecular (r = 0,675), densidade linear trabecular (r = 0,622), autos valores (r = -0,615), dimensão fractal (r = 0,855), momento de inércia polar médio (r = 0,816), excentricidade (r = -0,569) e fração de porosidade (r = -0,762). Estes parâmetros são indicadores da qualidade da microarquitetura óssea trabecular e risco de fratura associado a osteoporose. / Evaluation of the \"quality\" of bone microarchitecture can contribute to the prevention and risk of fractures associated with osteoporosis. Samples of trabecular bone from the vertebral regions T12, L1 and L4 from the bodies of 30 individuals (human cadavers), classified by ultrasonometry technique calcaneus as normal, osteopenic and osteoporotic were used. The histomorphometric, physical and mechanical parameters of the microarchitecture were analyzed by X-ray microtomography technique, mechanical tests of axial compression and nanoindentation. Based on these parameters, globally effective elastic constants were obtained by asymptotic homogenization technique for type-plate structure. ANOVA test showed differences that were very and extremely significant for the following: structural linear density (p = 0.017) anisotropy (p = 0.042), auto value (p = 0.045), Euler number (p = 0.016), age (p = 0.009), trabecular separation (p = 0.009), connectivity density (p = 0.006), elastic modulus (p = 0.001), maximum stress fracture strength limit (0.001), bone quality score of the calcaneus (p = 0.0001), bone volume fraction (p = 0.0001), trabecular thickness (p = 0.0002), fractal dimension (p = 0.0002), mean polar moment of inertia (p = 0.00005), eccentricity (p = 0.0002), porosity fraction (p = 0.0001) and apparent bone mineral density (p = 0.00005) between groups. The Spearman test identified moderate correlation, high and very high values of maximum stress fracture resistance limit for the following parameters: age (r = -0.684), bone volume fraction (r = 0.762), trabecular bone pattern factor (r = -0.754), trabecular thickness (r = 0.675), trabecular linear density (r = 0.622), auto value (r = -0.615), fractal dimension (r = 0.855), mean polar moment of inertia (r = 0.816), eccentricity (r = -0.569) and porosity fraction (r = -0.762). These parameters are quality indicators of the microarchitecture of trabecular bone and fracture risk associated with osteoporosis.

[pt] A caracterização tridimensional tem sido mais utilizada na área da ciência dos materiais devido à necessidade de melhor compreensão e resultados mais precisos acerca da microestrutura dos materiais, que não são completamente revelados pelas técnicas tradicionais de microscopia bidimensional. No presente trabalho dois tipos de técnicas de caracterização 3D foram utilizadas: MicroTC - Microtomografia de Raios-X (com tomógrafos de bancada e baseados em fonte síncrotron) e FIB-SEM (feixe de íons focalizados acoplados a um MEV). Estas técnicas foram aplicadas a um sistema específico: descontinuidades em metal de solda subaquática molhada. Estas descontinuidades (poros, trincas e inclusões) apresentam tamanhos típicos variando de nanômetros a dezenas de micrômetros. Além disso, apresentam formas, distribuição espacial e orientação bastante variada e complexa. Assim, esta tese apresenta o desenvolvimento de metodologia de aquisição, processamento, análise e visualização 3D de poros, trincas e inclusões em solda subaquática molhada, a partir de imagens obtidas por MicroTC e FIB-SEM. As técnicas de aquisição foram otimizadas para os diferentes tipos de descontinuidades. Rotinas especializadas de processamento e análise de imagens foram criadas, sempre que possível utilizando um ambiente de software livre (FIJI/ImageJ). Diversas medidas foram automaticamente obtidas: número de objetos, volume, fração volumétrica, área superficial, diâmetro de Feret, espessura, esfericidade e compacidade. Além disso, a construção de imagens 3D permitiu observar a forma e a distribuição espacial das descontinuidades presentes. Visando avaliar a sensibilidade para detecção de trincas por MicroTC, um corpo de prova com seção variável foi submetido a um ensaio de tração, de forma que as diferentes seções sofressem diferentes valores de tensão. Foi verificada uma correlação positiva entre o valor de tensão e o número, comprimento e espessura das trincas detectadas. Este experimento também revelou o impacto da resolução espacial e do ruído sobre a possibilidade de detectar as trincas de forma acurada. / [en] 3D characterization is growing quickly in materials science due to the demands of better microstructural characterization, which cannot be fully achieved with the traditional 2D microscopy techniques. In this work, two types of 3D characterization techniques were employed: MicroCT – microcomputed x-ray tomography (with both bench top and synchrotron sources) and FIB-SEM (focused ion beam coupled to SEM). These techniques were applied to a specific system: discontinuities in underwater wet welds. These discontinuities (pores, cracks and inclusions) range in size from nanometers to tens of microns. Moreover, they present complex and varied shapes, spatial distribution and orientation. Thus, this thesis presents the development of methodology for the acquisition, processing, analysis and visualization of pores, cracks and inclusions in underwater wet welds, from images obtained by MicroCT and FIB-SEM. The acquisition techniques and conditions were optimized for the different kinds of discontinuities. Specialized routines for image processing and analysis were developed, employing a free software environment whenever possible (FIJI/ImageJ). Several measurements were automatically obtained: number of objects, volume, volume fraction, surface area, feret diameter, thickness, sphericity and compacity. Moreover, the rendering of 3D images allowed the observation of the shape and spatial distribution of the discontinuities in the weld metal. To evaluate the detection sensitivity of cracks by MicroCT, a specimen with varied cross-sections was submitted to a tensile test, so that the different sections were submitted to to different stress values. A positive correlation was observed between the stress value and the number, length and thickness of the detected cracks. This experiment also showed the influence of spatial resolution and noise upon the possibility of detecting cracks accurately.

[pt] A porosidade e o arranjo espacial dos poros são essenciais para a transferência de calor e para o processo de redução das pelotas de minério de ferro em fornos siderúrgicos. Portanto, a caracterização microestrutural das pelotas torna-se importante para o controle de qualidade do produto final, o aço, auxiliando no entendimento de seu comportamento nos altos-fornos. Atualmente, as técnicas mais utilizadas para a caracterização são a microscopia ótica, que oferece resultados somente bidimensionais e com isso não representa exatamente a realidade; e a Porosimetria por intrusão de mercúrio, na qual utiliza-se mercúrio, que é altamente nocivo à saúde humana, e avalia apenas poros conectados com a superfície. Além disso, são técnicas consideradas destrutivas, ou seja, não é possível fazer outras análises porque há a perda do material. Este trabalho propõe otimizar uma metodologia de caracterização tridimensional de porosidade em pelotas a partir da técnica de Microtomografia Computadorizada de Raios X (microCT) – que é uma técnica não destrutiva e fornece informações tridimensionais, porém apresenta limitações relacionadas ao tempo de análise e resolução – e análise e processamento das imagens geradas. Foi possível caracterizar em 3D a porosidade de amostras cedidas pela empresa Vale, a partir da distribuição espacial e obtenção do volume dos poros, além da discriminação de poros abertos e fechados por uma nova metodologia desenvolvida. Assim, a metodologia de aquisição foi otimizada, alcançando-se uma redução de tempo para todas as análises - foram necessárias 3 horas para a análise de uma pelota inteira. Confirmou-se que a resolução de fato causa grande impacto na caracterização de porosidade em pelotas de minério de ferro, evidenciado na grande diferença entre os percentuais de porosidades medidos nas diferentes resoluções alcançadas: 14,83 por cento para 7,6 micrometros, 23,69 por cento para 4 micrometros e 26,75 por cento para 2 micrometros. / [en] Porosity and pore space arrangement are essential for heat transfer and the reduction process of iron ore pellets in steelworks. Therefore, the pellet microstructural characterization becomes important for the quality control of the final product, steel, helping in the understanding of its behavior in the blast furnaces. Currently, the most used techniques for characterization are optical microscopy, which offers only two-dimensional results and thus does not represent exactly the reality; and mercury intrusion porosimetry that evaluates only pores connected to the surface, and uses mercury, which is highly harmful to human health. Moreover, they are techniques considered destructive as it is not possible to do other analyzes in the same samples, since they are destroyed. This work proposes to optimize a methodology of three-dimensional characterization of porosity in pellets using the technique of x-ray microtomography (microCT). This is a non - destructive technique that provides 3D information, but presents limitations related to the time of analysis and resolution. It was possible to characterize in 3D pellet samples provided by the Vale company, obtaining the porosity and the pore volume distribution. Open and closed porosity was also measured by a new developed methodology. Thus, the acquisition methodology was optimized, reaching a reduction of time for all the analyzes - it took 3 hours for the analysis of an entire ball. It was confirmed that the resolution had a great impact on the porosity characterization of iron ore pellets, evidenced by the great difference between the porosities measured at the different resolutions reached: 14.83 percent for 7.6 micrometers, 23.69 percent for 4 micrometers and 26.75 percent for 2 micrometers.

Avaliação da \"qualidade\" da microarquitetura óssea contribui na prevenção e risco de fraturas associado a osteoporose. Amostras de ossos trabeculares de corpos vertebrais da região T12, L1 e L4 de 30 de indivíduos (cadáveres humanos), classificados pela técnica de ultrassonometria de calcâneo como normais, osteopênicos e osteoporóticos foram utilizadas. Os parâmetros histomorfométricos, físicos e mecânicos da microarquitetura analisados pela técnica de microtomografia de raios-X, ensaios mecânicos de compressão axial e nanoindentação. Baseado nestes parâmetros, constantes elásticas efetivas globais foram obtidas pela técnica homogeneização assintótica para estrutura tipo-placa. Teste ANOVA apresentou diferenças, muito e extremamente significativas para densidade linear estrutural (p = 0,017), grau de anisotropia (p = 0,042), auto valor (p = 0,045), número de Euler (p = 0,016), idade (p = 0,009), separação trabecular (p = 0,009), densidade de conectividade (p = 0,006), módulo de elasticidade (p = 0,001), tensão máxima no limite de resistência a fratura (0,001), índice de qualidade óssea do calcâneo (p = 0,0001), fração de volume ósseo (p = 0,0001), espessura trabecular (p = 0,0002), dimensão fractal (p = 0,0002), momento de inércia polar médio (p = 0,00005), excentricidade (p = 0,0002), fração de porosidade (p = 0,0001) e densidade mineral óssea aparente (p = 0,00005) entre os grupos. O teste de Spearman identificou correlação moderada, alta e muito alta dos valores da tensão máxima no limite de resistência a fratura com os parâmetros de idade (r = -0,684), fração de volume ósseo (r = 0,762), fator de forma trabecular (r = -0,754), espessura trabecular (r = 0,675), densidade linear trabecular (r = 0,622), autos valores (r = -0,615), dimensão fractal (r = 0,855), momento de inércia polar médio (r = 0,816), excentricidade (r = -0,569) e fração de porosidade (r = -0,762). Estes parâmetros são indicadores da qualidade da microarquitetura óssea trabecular e risco de fratura associado a osteoporose. / Evaluation of the \"quality\" of bone microarchitecture can contribute to the prevention and risk of fractures associated with osteoporosis. Samples of trabecular bone from the vertebral regions T12, L1 and L4 from the bodies of 30 individuals (human cadavers), classified by ultrasonometry technique calcaneus as normal, osteopenic and osteoporotic were used. The histomorphometric, physical and mechanical parameters of the microarchitecture were analyzed by X-ray microtomography technique, mechanical tests of axial compression and nanoindentation. Based on these parameters, globally effective elastic constants were obtained by asymptotic homogenization technique for type-plate structure. ANOVA test showed differences that were very and extremely significant for the following: structural linear density (p = 0.017) anisotropy (p = 0.042), auto value (p = 0.045), Euler number (p = 0.016), age (p = 0.009), trabecular separation (p = 0.009), connectivity density (p = 0.006), elastic modulus (p = 0.001), maximum stress fracture strength limit (0.001), bone quality score of the calcaneus (p = 0.0001), bone volume fraction (p = 0.0001), trabecular thickness (p = 0.0002), fractal dimension (p = 0.0002), mean polar moment of inertia (p = 0.00005), eccentricity (p = 0.0002), porosity fraction (p = 0.0001) and apparent bone mineral density (p = 0.00005) between groups. The Spearman test identified moderate correlation, high and very high values of maximum stress fracture resistance limit for the following parameters: age (r = -0.684), bone volume fraction (r = 0.762), trabecular bone pattern factor (r = -0.754), trabecular thickness (r = 0.675), trabecular linear density (r = 0.622), auto value (r = -0.615), fractal dimension (r = 0.855), mean polar moment of inertia (r = 0.816), eccentricity (r = -0.569) and porosity fraction (r = -0.762). These parameters are quality indicators of the microarchitecture of trabecular bone and fracture risk associated with osteoporosis.

Soil is a fundamental resource in the environment, its sustainable use is vital to food supply and, consequently, life continuity on the Earth. However, the currently status of this resource in the world is critical and, therefore, the need of soil recovery measures and methods to evaluate it is urgent. The aim of this study is to provide a holistic evaluation about soil architecture at different recovery states, as well as its interaction with fluid in the environment by using nonconventional methods. It was organized a tool package that allows to analyze soil physical at geometric, morphometric and energy scope, to show in a more efficient way, which physical parameters indicate the physical and environmental quality. Subsequently, this package was applied to the study of six types of managements in different stages of development by using of physical parameter derived from the package; It was also analyzed the efficiency of recovery techniques under different perspectives. In addition, the soil-water dynamic was evaluated in a particular condition by using the same tools, offering knowledge about this interaction in the environment along the time. Finally, it is expected that this work can bring new insight on preservation and recovery of this environmental resource. / O solo é um recurso fundamental no meio ambiente, seu uso sustentável é vital para prover alimentos e consequentemente a continuidade da vida na Terra. No entanto, estado atual desse recurso no mundo encontra-se em condição crítica, logo as medidas de recuperação devem ser adotadas urgentemente, consequentemente a necessidade de métodos adequados para avaliação dessas medidas. O objetivo desse estudo é proporcionar uma avaliação holística sobre a arquitetura do solo em diferentes estados de recuperação, assim como sua interação com fluido no meio ambiente utilizando métodos não convencionais. Logo, foi organizado um pacote de ferramentas que permitam analisar a física solo no âmbito de geometria, morfometria e energia, proporcionando parâmetros físicos que indicam a qualidade física e ambiental; Em seguida esse pacote foi aplicado no estudo de seis tipos de manejos com diferentes estágios de desenvolvimento, envolvendo os parâmetros físicos derivados do pacote, mostrando assim a eficiência das técnicas de recuperação sob diferentes perspectivas; Assim foi realizado também a avaliação da dinâmica da água no solo em uma situação particular utilizando as mesmas ferramentas, proporcionando conhecimentos sobre o essa interação no meio ambiente ao longo do tempo. Finalmente, espera-se com esse trabalho novos olhares sobre esse recurso precioso no meio ambiente.

[pt] As coquinas carbonáticas são rochas sedimentares constituídas principalmente por conchas e detritos. Elas apresentam diferentes características de textura que são afetadas pela sedimentação e diagênese, influenciando no arranjo de poros, e consequentemente, na permeabilidade. É necessário o entendimento do efeito da variação das tensões efetivas nessas formações rochosas e como problemas de dano mecânico irão afetar na produção e injeção de poços de sistemas de produção de petróleo e gás. Nesta tese, amostras de coquinas sintéticas foram confeccionadas e, com o auxílio de técnicas de microtomografia de raios-x (microCT), modelagem de rede de poros (PNM) e ensaios in situ, a influência da microestrutura dessas rochas na variação de suas propriedades devido a tensões de compressão confinada foi avaliada. O uso de microCT permitiu a análise da estrutura interna das amostras para a discriminação de poros. Uma célula para ensaios mecânicos, acoplável ao tomógrafo e capaz de aplicar tensões de compressão confinada, auxiliou no estudo da alteração da microestrutura das coquinas sob tensão. As amostras foram tomografadas em 3 condições: sem carregamento, com carregamento e após despressurização. PNM foi utilizada para simulação de transporte bifásico nas coquinas, além de relacionar dados como número de conectividade de poros, tortuosidade, permeabilidade, porosidade, diâmetro dos poros e capilares. Os resultados obtidos demonstram que a aplicação de tensões de compressão confinada resulta na redução da porosidade e permeabilidade das coquinas. A redução da porosidade total do estágio final em relação às condições iniciais das amostras foi de 87,5 por cento, 70,0 por cento e 85,9 por cento para CP1, CP2 e CP3, respectivamente. Já a permeabilidade absoluta em condições iniciais apresentou valores de 33,10, 11,60 e 22,90 mD para CP1, CP2 e CP3, respectivamente, reduzindo a zero com o aumento dos estágios de pressão, impossibilitando as coquinas de permear fluidos em seus interiores. Em relação aos estudos da literatura, a fabricação de coquinas sintéticas mostrou-se eficiente em termos de reprodutibilidade para coquinas carbonáticas autênticas, apresentando propriedades geomecânicas semelhantes. / [en] Carbonate coquinas are sedimentary rocks composed mainly of shells and fragments. They present different texture characteristics that are affected by sedimentation and diagenesis, influencing the pore arrangement and, consequently, the permeability. It is necessary to understand the effect of variations in effective stresses on these rock formations and how mechanical damage problems will affect the production and injection of wells in oil and gas production systems. In this thesis, samples of synthetic coquinas were made, and with the help of x-ray microtomography, pore network modeling techniques, and in situ tests, the influence of the microstructure of these rocks on the variation of their properties due to confined compression stresses was evaluated. The use of x-ray microtomography allowed the analysis of the samples internal structure for the discrimination of pores. Using a cell for mechanical tests, coupled with the tomograph and able to apply confined compressive stresses, helped study changes in the coquinas’ microstructure under tension. The samples were scanned under three conditions: without loading, with stress loading, and after depressurization. Pore network modeling was used to simulate single-phase transport in the coquinas, as well as for relating data such as pore connectivity number, tortuosity, permeability, porosity, pore, and capillary diameter. The results obtained demonstrate that the application of confined compressive stresses results in the reduction of porosity and permeability of the coquinas. The reduction of total porosity in the final stage relative to the initial conditions of the samples was 87.5 percent, 70.0 percent, and 85.9 percent for CP1, CP2, and CP3, respectively. Meanwhile, the absolute permeability under initial conditions presented values of 33.10, 11.60, and 22.90 mD for CP1, CP2, and CP3, respectively, which reduced to zero with the increase of pressure stages, making it impossible for the coquinas to permeate fluids within their interiors. Compared to literature studies, the production of synthetic coquinas proved to be efficient in terms of reproducibility for authentic carbonate coquinas, presenting similar geomechanical properties.

O ranelato de estrôncio (RS) diminui a reabsorção óssea e ao mesmo tempo age como um agente anabólico deste tecido. Este estudo foi realizado para avaliar os efeitos da ovariectomia e do tratamento com RS na reparação de defeitos ósseos em fêmures e nos componentes moleculares do osso em ratas. Vinte e sete ratas adultas foram submetidas a ovariectomia ou cirurgia Sham e, após trinta dias, defeitos ósseos em fêmures foram confeccionados e os animais divididos em três grupos: ovariectomizadas (OVZ), cirurgia Sham (SHAM) e ovariectomizadas + tratamento com 625 mg/kg/dia de RS (RS). A eutanásia foi realizada quatro semanas após a cirurgia do defeito ósseo. A reparação do defeito ósseo foi analisada por microtomografia computadorizada (?CT) e a composição química do tecido ósseo foi verificada por espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR) e espectroscopia de energia dispersiva de raios-X (EDS). O grupo SHAM apresentou em média volume ósseo (BV) superior ao grupo OVZ (p=0,014) e o volume ósseo relativo (BV/TV) foi cerca de 8% superior ao grupo OVZ. A comparação entre SHAM e RS apresentou valores limítrofes para essas variáveis. A espessura trabecular (Tb.Th) no grupo RS foi significativamente maior que no grupo OVZ cerca de 1,8% (p = 0,049) e não diferiu em média do grupo SHAM. Não houve diferenças significativas nas relações que avaliam compostos inorgânicos sobre orgânicos nos grupos. A razão das áreas das bandas em 1057 e 1023 cm-1 para o cálculo do IC foi 1.024 no grupo SHAM, 1.015 no grupo RS e 1.108 no grupo OVZ. No estudo da banda de amida III foi observado nos animais ovariectomizados uma possível mudança na estrutura secundária das proteínas da matriz devido a uma diminuição das estruturas ?-hélice e random coil (RC) e aumento de ?-sheet. A maturidade do colágeno estimada pela relação de sub-bandas de amida I (1660/1690) foi menor no grupo RS. Neste grupo houve um aumento significativo de estrôncio (Sr) incorporado ao tecido ósseo e uma diminuição de cálcio (Ca) avaliados pela técnica do EDS. Os resultados demonstram que o tratamento sistêmico com RS promoveu a reparação óssea e melhorou a microarquitetura do osso neoformado no interior do defeito. No entanto, os resultados das análises com FTIR sugerem que o RS não reverteu as alterações na matriz orgânica ocasionadas pela ovariectomia e diminuiu as ligações cruzadas de colágeno maturas. / Strontium ranelate (SR) decreases bone resorption and at the same time acts as an anabolic agent in this tissue. This study was conducted to evaluate the effects of ovariectomy and treatment with SR on the repair of bone defects and molecular components of bones in femurs. Adult female rats (n=27) were subjected to ovariectomy or Sham surgery. Thirty days after surgery, a defect was made in the femur and the animals were divided into three groups: ovariectomy (OVZ), Sham surgery (SHAM) and ovariectomy plus treatment with SR, 625 mg / kg / day (SR). Euthanasia was performed four weeks after surgery to cause the bone defect. Repair in bone defect was assessed by computed microtomography (?CT) and the chemical composition of bone tissue was analyzed by Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy and energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS). The SHAM group showed mean values for bone volume (BV) higher than those of the OVZ group (p = 0.014) and the relative bone volume (BV / TV) was about 8% higher than that of the OVZ group. Comparison between SHAM and SR showed borderline values for these variables. In the SR group, the average value for trabecular thickness (Tb.Th) was significantly higher (~1.8%) than that in the OVZ (p = 0.049) group and did not differ from that of the SHAM group. Significant difference was not observed in the relation between inorganic and organic compounds in the three groups. The ratio of the areas of the bands in 1057 and 1023 cm-1 for the calculation of IC was 1,024 in the SHAM group, 1,015 in the RS group and 1,108 in OVZ group. In the study of the amide III band, a change in the proportion of secondary structure of matrix proteins was observed in ovariectomized animals, possibly a decrease in of ?-helical and random coil (RC) and an increase in ?-sheet structures. The collagen cross-linking network maturity estimated by the relation between amide I subbands (1660/1690) showed the smaller number in the SR group. In this group, a significant increase in the amount of strontium (Sr) and a decrease in the amount of calcium (Ca) embedded to bone tissue, as assessed by the EDS technique, were also observed. The results demonstrate that systemic treatment with SR promoted bone repair and improved microarchitecture of the newly formed bone within the defect. However, results of analyses with FTIR suggest that the SR has not reversed the alterations caused by ovariectomy in the organic matrix and decreased cross-linking of collagen mature.

O ranelato de estrôncio (RS) diminui a reabsorção óssea e ao mesmo tempo age como um agente anabólico deste tecido. Este estudo foi realizado para avaliar os efeitos da ovariectomia e do tratamento com RS na reparação de defeitos ósseos em fêmures e nos componentes moleculares do osso em ratas. Vinte e sete ratas adultas foram submetidas a ovariectomia ou cirurgia Sham e, após trinta dias, defeitos ósseos em fêmures foram confeccionados e os animais divididos em três grupos: ovariectomizadas (OVZ), cirurgia Sham (SHAM) e ovariectomizadas + tratamento com 625 mg/kg/dia de RS (RS). A eutanásia foi realizada quatro semanas após a cirurgia do defeito ósseo. A reparação do defeito ósseo foi analisada por microtomografia computadorizada (?CT) e a composição química do tecido ósseo foi verificada por espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR) e espectroscopia de energia dispersiva de raios-X (EDS). O grupo SHAM apresentou em média volume ósseo (BV) superior ao grupo OVZ (p=0,014) e o volume ósseo relativo (BV/TV) foi cerca de 8% superior ao grupo OVZ. A comparação entre SHAM e RS apresentou valores limítrofes para essas variáveis. A espessura trabecular (Tb.Th) no grupo RS foi significativamente maior que no grupo OVZ cerca de 1,8% (p = 0,049) e não diferiu em média do grupo SHAM. Não houve diferenças significativas nas relações que avaliam compostos inorgânicos sobre orgânicos nos grupos. A razão das áreas das bandas em 1057 e 1023 cm-1 para o cálculo do IC foi 1.024 no grupo SHAM, 1.015 no grupo RS e 1.108 no grupo OVZ. No estudo da banda de amida III foi observado nos animais ovariectomizados uma possível mudança na estrutura secundária das proteínas da matriz devido a uma diminuição das estruturas ?-hélice e random coil (RC) e aumento de ?-sheet. A maturidade do colágeno estimada pela relação de sub-bandas de amida I (1660/1690) foi menor no grupo RS. Neste grupo houve um aumento significativo de estrôncio (Sr) incorporado ao tecido ósseo e uma diminuição de cálcio (Ca) avaliados pela técnica do EDS. Os resultados demonstram que o tratamento sistêmico com RS promoveu a reparação óssea e melhorou a microarquitetura do osso neoformado no interior do defeito. No entanto, os resultados das análises com FTIR sugerem que o RS não reverteu as alterações na matriz orgânica ocasionadas pela ovariectomia e diminuiu as ligações cruzadas de colágeno maturas. / Strontium ranelate (SR) decreases bone resorption and at the same time acts as an anabolic agent in this tissue. This study was conducted to evaluate the effects of ovariectomy and treatment with SR on the repair of bone defects and molecular components of bones in femurs. Adult female rats (n=27) were subjected to ovariectomy or Sham surgery. Thirty days after surgery, a defect was made in the femur and the animals were divided into three groups: ovariectomy (OVZ), Sham surgery (SHAM) and ovariectomy plus treatment with SR, 625 mg / kg / day (SR). Euthanasia was performed four weeks after surgery to cause the bone defect. Repair in bone defect was assessed by computed microtomography (?CT) and the chemical composition of bone tissue was analyzed by Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy and energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS). The SHAM group showed mean values for bone volume (BV) higher than those of the OVZ group (p = 0.014) and the relative bone volume (BV / TV) was about 8% higher than that of the OVZ group. Comparison between SHAM and SR showed borderline values for these variables. In the SR group, the average value for trabecular thickness (Tb.Th) was significantly higher (~1.8%) than that in the OVZ (p = 0.049) group and did not differ from that of the SHAM group. Significant difference was not observed in the relation between inorganic and organic compounds in the three groups. The ratio of the areas of the bands in 1057 and 1023 cm-1 for the calculation of IC was 1,024 in the SHAM group, 1,015 in the RS group and 1,108 in OVZ group. In the study of the amide III band, a change in the proportion of secondary structure of matrix proteins was observed in ovariectomized animals, possibly a decrease in of ?-helical and random coil (RC) and an increase in ?-sheet structures. The collagen cross-linking network maturity estimated by the relation between amide I subbands (1660/1690) showed the smaller number in the SR group. In this group, a significant increase in the amount of strontium (Sr) and a decrease in the amount of calcium (Ca) embedded to bone tissue, as assessed by the EDS technique, were also observed. The results demonstrate that systemic treatment with SR promoted bone repair and improved microarchitecture of the newly formed bone within the defect. However, results of analyses with FTIR suggest that the SR has not reversed the alterations caused by ovariectomy in the organic matrix and decreased cross-linking of collagen mature.

[pt] A indústria mineral vem presenciando, ao longo das últimas décadas, uma redução da qualidade de minério de ferro extraído e o surgimento de novas demandas ambientais. Esta conjuntura fortalece a busca por produtos provenientes do minério de ferro que atendam aos requisitos da indústria siderúrgica, como é o caso de novos aglomerados de minério de ferro. A Microtomografia de Raios-X (microCT) permite a caracterização da estrutura tridimensional de uma amostra, com resolução micrométrica, de forma não-destrutiva. Entretanto, tal técnica apresenta diversas limitações. Quanto melhor a resolução, maior o tempo de análise e menor o volume de amostra adquirido. Modelos de Super Resolução (SR), baseados em Deep Learning, são uma poderosa ferramenta para aprimorar digitalmente a resolução de imagens tomográficas adquiridas em pior resolução. Este trabalho propõe o desenvolvimento de uma metodologia para treinar três modelos de SR, baseados na arquitetura EDSR, a partir de imagens tomográficas de briquetes de redução direta: Um modelo para aumento de resolução de 16 um para 6 um, outro para aumento de 6 um para 2 um, e o terceiro para aumento de 4 um para 2 um. Esta proposta tem como objetivo mitigar as limitações do microCT, auxiliando o desenvolvimento de novas metodologias de Processamento Digital de Imagens para os aglomerados. A metodologia inclui diferentes propostas para avaliação do desempenho da SR, como comparação de PSNR e segmentação de poros. Os resultados apontam que a SR foi capaz de aprimorar a resolução das imagens tomográficas e mitigar ruídos habituais da tomografia. / [en] The mining industry has been witnessing a reduction of extracted iron ore s quality and the advent of new environmental demands. This situation reinforces a search for iron ore products that meet the requirements of the steel industry, such as new iron ore agglomerates. X-ray microtomography (microCT) allows the characterization of a sample s three-dimensional structure, with micrometer resolution, in a non-destructive analysis. However, this technique presents several limitations. Better resolutions greatly increase analysis time and decrease the acquired sample’s volume. Super-Resolution (SR) models, based on Deep Learning, are a powerful tool to digitally enhance the resolution of tomographic images acquired at lower resolutions. This work proposes the development of a methodology to train three SR models, based on EDSR architecture, using tomographic images of direct reduction briquettes: A model for enhancing the resolution from 16 um to 6 um, another for enhancing from 6 um to 2 um, and the third for enhancing 4 um to 2 um. This proposal aims to mitigate the limitations of microCT, assisting the development and implementation of new Digital Image Processing methodologies for agglomerates. The methodology includes different proposals for SR s performance evaluation, such as PSNR comparison and pore segmentation. The results indicate that SR can improve the resolution of tomographic images and reduce common tomography noise.