Aplicações de tomografia computadorizada
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O documento apresenta informações sobre tomografia computadorizada (TC), incluindo seus principais componentes, como o tubo de raios X e o detector, além de detalhar as etapas da aquisição e reconstrução de imagens TC.
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- 2. 18/09/2015 2 ANTES DE COMEÇARMOS (1) Objetivo desta apresentação é didático, exclusivamente. Não há conflitos de interesse. ANTES DE COMEÇARMOS (2) CT = CAT = TC TC Tomografia Computadorizada CT Computed Tomography CAT Scan Computerized Axial Tomography
- 3. 18/09/2015 3 OBJETIVO Conhecer a tomografia computadorizada e algumas de suas aplicações, além do ambiente hospitalar. BIOMÉDICO Análises clínicas Genética Citologia Banco de sangue Reprodução humana Imagenologia ...
- 4. 18/09/2015 4 IMAGENOLOGIA Operação de equipamentos; Desenvolvimento de protocolos Desenvolvimento de novas técnicas e pesquisa; Coordenação de grupos de colaboradores, administração e gestão de conteúdo e contingente dos setores; Gerenciamento de sistemas de armazenamento de imagens médicas de diagnóstico. Aplicação de produtos para clientes. IMAGENOLOGIA Operação de equipamentos; Desenvolvimento de protocolos Desenvolvimento de novas técnicas e pesquisa; Coordenação de grupos de colaboradores, administração e gestão de conteúdo e contingente dos setores; Gerenciamento de sistemas de armazenamento de imagens médicas de diagnóstico. Aplicação de produtos para clientes. Tomografia computadorizada Ressonância Magnética Medicina nuclear Radiologia médica http://biomedicinatotal.blogspot.com.br/2015/07/biomedicoim agenologista.html?m=1 http://crbm1.gov.br/atuacao-do-biomedico/
- 5. 18/09/2015 5 POR QUE CT É TÃO IMPORTANTE? http://www.unige.ch/cyberdocuments/theses2000/ZaidiH/these_body.html
- 6. 18/09/2015 6 http://www.unige.ch/cyberdocuments/theses2000/ZaidiH/these_body.html CT MRI IMAGENS ANATÔMICASIMAGENS ANATÔMICAS http://www.unige.ch/cyberdocuments/theses2000/ZaidiH/these_body.html CT MRI SPECT PET IMAGENS ANATÔMICAS IMAGENS FUNCIONAIS
- 7. 18/09/2015 7 http://www.unige.ch/cyberdocuments/theses2000/ZaidiH/these_body.html CT MRI SPECT PET IMAGENS ANATÔMICAS IMAGENS FUNCIONAIS POR QUE CT É TÃO IMPORTANTE? 1 – é um dos procedimentos de imagem mais realizados
- 8. 18/09/2015 8
- 9. 18/09/2015 9 POR QUE CT É TÃO IMPORTANTE? 1 – é um dos procedimentos de imagem mais realizados 2 – menor custo em relação à RM
- 10. 18/09/2015 10 QUANTO CUSTA UM EXAME? http://theincidentaleconomist.com/wordpress/everything-costs-more/ QUANTO CUSTA UM EXAME? http://theincidentaleconomist.com/wordpress/everything-costs-more/ US$ 450
- 11. 18/09/2015 11 POR QUE CT É TÃO IMPORTANTE? 1 – é um dos procedimentos de imagem mais realizados 2 – menor custo em relação à RM 3 – maior disponibilidade de equipamentos em relação a outros tomógrafos CT OECD (2015), Computed tomography (CT) scanners (indicator). doi: 10.1787/bedece12-en (Acessado 03/09/2015) Por 1.000.000 de habitantes USA Russia
- 12. 18/09/2015 12 MRI OECD (2015), Magnetic resonance imaging (MRI) units (indicator). doi: 10.1787/1a72e7d1-en (Acessado 03/09/2015) Por 1.000.000 de habitantes USA Russia POR QUE CT É TÃO IMPORTANTE? 1 – é um dos procedimentos de imagem mais realizados 2 – menor custo em relação à RM 3 – maior disponibilidade de equipamentos em relação a outros tomógrafos 4 – é um mercado proeminente
- 13. 18/09/2015 13 FAÇAMOS AS CONTAS... US$ 38,3 bilhõesUS$ 450 + tomógrafos + instalações + estações de trabalho + softwares + TI + acessórios + meios de contraste ... POR QUE CT É TÃO IMPORTANTE? 1 – é um dos procedimentos de imagem mais realizados 2 – menor custo em relação à RM 3 – maior disponibilidade de equipamentos em relação a outros tomógrafos 4 – é um mercado proeminente 5 – dose
- 14. 18/09/2015 14 DOSE Aumento no número de procedimentos DOSE http://archive.sciencewatch.com/inter/aut/2010/10-mar/10marBren/ Aumento da exposição da população
- 15. 18/09/2015 15 PRINCÍPIO ALARA As Low As Reasonable Achievable “Tão baixo quanto razoavelmente exequível”
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- 17. 18/09/2015 17 PASSO 1: O CONCEITO O QUE É TOMOGRAFIA COMPUTADORIZADA? http://www.paniprado.com/op/image/?co=338&h=c20aa Pão = objeto de estudo
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- 19. 18/09/2015 19 O QUE É TOMOGRAFIA COMPUTADORIZADA? http://ligiadantas.com.br/wp- content/uploads/2013/10/Integralde-forma-light_fatia-de- .25g_54cal.jpg Ferramenta de diagnóstico por imagens capaz de produzir imagens tomográficas baseadas na atenuação de raios X. O QUE É TOMOGRAFIA COMPUTADORIZADA? http://ligiadantas.com.br/wp- content/uploads/2013/10/Integralde-forma-light_fatia-de- .25g_54cal.jpg Fatia = corte tomográfico
- 20. 18/09/2015 20 O QUE É TOMOGRAFIA COMPUTADORIZADA? http://ligiadantas.com.br/wp- content/uploads/2013/10/Integralde-forma-light_fatia-de- .25g_54cal.jpg O QUE É TOMOGRAFIA COMPUTADORIZADA? http://ligiadantas.com.br/wp- content/uploads/2013/10/Integralde-forma-light_fatia-de- .25g_54cal.jpg Tubo de raios X Detector
- 21. 18/09/2015 21 O QUE É TOMOGRAFIA COMPUTADORIZADA? http://ligiadantas.com.br/wp- content/uploads/2013/10/Integralde-forma-light_fatia-de- .25g_54cal.jpg Tubo de raios X Detector Tubo de raios X
- 22. 18/09/2015 22 Tubo de raios X Tubo de raios X Detector EMI Wikipedia
- 24. 18/09/2015 24
- 26. 18/09/2015 26 PASSO 2: O APARELHO PRINCIPAIS COMPONENTES CT Gantry Aquisição de dados Console Jamal, S. Components of CT Scan Machine http://pt.slideshare.net/muffafa/components-of-ct-scan-machine
- 27. 18/09/2015 27 O DISPOSITIVO Tubo de raios X Detectores O DISPOSITIVO Tubo de raios X Detectores
- 28. 18/09/2015 28 O DISPOSITIVO Tubo de raios X Detectores http://www.emsts.com.br/imagens/light4.gif O DISPOSITIVO
- 29. 18/09/2015 29 GANTRY Gerador alta voltagem Tubo de raios X Colimador “pré” Paciente Colimador “pós” Detector Tubo de raios X Colimador Colimador Detector Adaptado de: JAMAL, S. Components of CT Scan Machine http://pt.slideshare.net/muffafa/components-of-ct-scan-machine TUBO Rotor Anodo Catodo
- 31. 18/09/2015 31 CONFIGURAÇÃO DO FEIXE http://serc.carleton.edu/research_education/geochemsheets/techniques/CT.html DETECTOR Gás Estado sólido Bushberg
- 33. 18/09/2015 33 GERAÇÕES DOS TOMÓGRAFOS 2ª1ª GERAÇÕES DOS TOMÓGRAFOS 2ª1ª Proibidos de operar • Alta dose • Baixa qualidade de imagem
- 36. 18/09/2015 36 MULTI SLICES 6ª 4ª 3ª 2ª 1ª 7ª PASSO 3: AQUISIÇÃO E RECONSTRUÇÃO
- 37. 18/09/2015 37 http://medical.toshiba.com/resources/images/ct/aq-one-family/aq-one-dose-reduction-diagram.jpg REGISTRO DO PACIENTE Dados pessoais Nome Identificação Informações clínicas pertinentes Protocolo de exame http://bashadiagnostics.com/ct_scan.html
- 38. 18/09/2015 38 Meio de contraste Respiração POSICIONAMENTO DO PACIENTE http://www.christchurchradiology.co.nz/ct-scans/
- 40. 18/09/2015 40 ONDE ESTÁ A MÁGICA? Atenuação dos raios X ATENUAÇÃO Powsner & Powsner
- 41. 18/09/2015 41 A relação entre a fluência de fótons incidentes sobre um material de espessura x e a transmitida é dada por em que µ é o coeficiente de atenuação linear (cm-1) e x é a espessura (cm) µ total é a soma dos coeficientes de cada mecanismo de interação da radiação com a matéria µ = fotoelétrico + rayleight + compton + produção de pares ATENUAÇÃO
- 42. 18/09/2015 42 ATENUAÇÃO Cada tecido possui número atômico (Z) e densidade eletrônica diferentes Atenuação diferencial entre os tecidos
- 44. 18/09/2015 44 Considere: N0 intensidade inicial Ni intensidade final Então... RECONSTRUÇÃO 𝑁𝑖 = 𝑁0 𝑒−𝜇𝑤 𝜇𝑤 = − ln 𝑁𝑖 𝑁0 Considere: N0 intensidade inicial Ni intensidade final Então... RECONSTRUÇÃO 𝑁𝑖 = 𝑁0 𝑒−𝜇𝑤 𝜇𝑤 = − ln 𝑁𝑖 𝑁0 𝜇1 𝑤1 + 𝜇2 𝑤2 + 𝜇3 𝑤3 + ⋯ = − ln 𝑁𝑖 𝑁0
- 45. 18/09/2015 45 Considere: N0 intensidade inicial Ni intensidade final Então... RECONSTRUÇÃO 𝑁𝑖 = 𝑁0 𝑒−𝜇𝑤 𝜇𝑤 = − ln 𝑁𝑖 𝑁0 𝜇1 𝑤1 + 𝜇2 𝑤2 + 𝜇3 𝑤3 + ⋯ = − ln 𝑁𝑖 𝑁0 𝜇1 + 𝜇2 + 𝜇3 + ⋯ 𝑤 = − ln 𝑁𝑖 𝑁0 𝜇1 + 𝜇2 + 𝜇3 + ⋯ = − 1 𝑤 ln 𝑁𝑖 𝑁0 𝜇1 + 𝜇2 + 𝜇3 + ⋯ = 𝐴 RECONSTRUÇÃO é possível calcular os valores de μ em cada ponto ART – algebraic reconstruction technique Muito sensível ao ruído Computacionalmente “cara” 𝜇1 + 𝜇2 + 𝜇3 + ⋯ = 𝐴
- 46. 18/09/2015 46 Alternativa – retroprojeção RECONSTRUÇÃO RECONSTRUÇÃO Retroprojeção filtrada Adaptadodehttp://en.wikibooks.org/wiki/Basic_Physics_of_Nuclear_Medicine/X-Ray_CT_in_Nuclear_Medicine
- 47. 18/09/2015 47 RECONSTRUÇÃO Retroprojeção Retroprojeção filtrada Janelamento e reconstrução 3DPASSO 4: PÓS-PROCESSAMENTO
- 48. 18/09/2015 48 http://www.medarcade.com/blog/tissue-densities-on-ct-scan-in-hounsfield-units-or-ct-number Número CT Informação quantitativa e qualitativa Unidades Hounsfield (HU) “COR” 𝐶𝑇 = 1000 𝜇 𝑣𝑜𝑥𝑒𝑙 − 𝜇 𝐻2 𝑂 𝜇 𝐻2 𝑂 -1000: ar-1000: ar -300 a -100: partes moles-300 a -100: partes moles -200: pulmão-200: pulmão 0: água0: água +50: músculos+50: músculos +1000: osso compacto+1000: osso compacto > + 3000: próteses, áreas com meio de contraste > + 3000: próteses, áreas com meio de contraste
- 51. 18/09/2015 51 REFORMATAÇÃO Podem ser recontruídas outras “visualizações” a partir de uma aquisição (considerando alguma perda de resolução) Axial Coronal Sagital RECONSTRUÇÃO MULTIPLANAR Podem ser recontruídas outras “visualizações” a partir de uma aquisição (considerando alguma perda de resolução)
- 52. 18/09/2015 52 Seleção de volumes ou superfícies permite sofisticadas visualizações 3D REPRESENTAÇÕES EM 3D
- 54. 18/09/2015 54
- 55. 18/09/2015 55
- 60. 18/09/2015 60 OTIMIZAÇÃO DE DOSE MODULAÇÃO DE CORRENTE http://www.imp.uni-erlangen.de/forschung/dose/dose.htm
- 62. 18/09/2015 62 CT and Radiation: What Radiologists Should Know http://www.medscape.com/viewarticle/572551 CONTRASTE DE FASE
- 63. 18/09/2015 63 CONTRASTE DE FASE Schematic of experimental set-up. The X-ray beam (X) impinges on the pinhole (P), which creates a localized illumination on the sample (S). Diffraction patterns are recorded with a two-dimensional pixellated detector D. Nature 467, 436–439 (2010) doi:10.1038/nature09419 DSCT DUAL SOURCE COMPUTED TOMOGRAPHY
- 66. 18/09/2015 66 Fig. 2: Color-coded superimposition of lung perfusion in axial and coronal planes showing a sub-segmental perfusion defect. Courtesy of: Thorsten R. C. Johnson, Germany http://www.dsct.com/ Fig. 3: Volume-rendered image of the brain vessels after Dual Energy bone removal. Courtesy of: Thorsten R. C. Johnson, Germany http://www.dsct.com/
- 67. 18/09/2015 67 Fig. 4: Color-coding of iodine and calcium confirms an endoleak in the thrombosed lumen of the aorta after endovascular repair. Courtesy of: Thorsten R. C. Johnson, Germany http://www.dsct.com/ APLICAÇÕES CLÍNICAS
- 68. 18/09/2015 68 Figura 1. Tomografía computarizada craneal con contraste intravenoso cortes axial y sagital, en la que se observa lesión ocupante de espacio que capta contraste localizada en IV ventrículo. Neurocirugia. 2012;23:116-21. - Vol. 23 Núm.03 DOI: 10.1016/j.neucir.2011.02.001
- 72. 18/09/2015 72
- 73. 18/09/2015 73 Computed tomograph of the chest shows a large (70%) left-sided pneumothorax due to erroneous insertion of a central venous catheter. Am J Crit Care July 2006 vol. 15 no. 4 415-419 http://pt.wikipedia.org/wiki/Pneumot%C3%B3rax#mediaviewer/Ficheiro:Pneumothorax_CT.jpg
- 74. 18/09/2015 74 Figura 6. A: Reformatações multiplanares nos planos coronal, sagital oblíquo e axial, respectivamente. B: Reformações 3D antes e após a desarticulação do quadril. Propedêutica radiológica do impacto femoroacetabular em tempos de tomografia computadorizada e ressonância magnética: o que o radiologista precisa saber http://www.rb.org.br/detalhe_artigo.asp?id=2206&idioma=Portugues Propedêutica radiológica do impacto femoroacetabular em tempos de tomografia computadorizada e ressonância magnética: o que o radiologista precisa saber
- 76. 18/09/2015 76 Dental Press J. Orthod. vol.15 no.1 Maringá Jan./Feb. 2010 http://dx.doi.org/10.1590/S2176-94512010000100006
- 77. 18/09/2015 77 ORTODONTIA: LOCALIZAÇÃO DE DENTES RETIDOS Dental eXames, Tomografia Cone Beam i-CAT http://www.dentalexames.com.br/pagina/tomografia-cone-beam-i-cat IMAGEM 3D PARA VISUALIZAR POSICIONAMENTO DOS DENTES Dental eXames, Tomografia Cone Beam i-CAT http://www.dentalexames.com.br/pagina/tomografia-cone-beam-i-cat
- 78. 18/09/2015 78 CIRURGIA: LOCALIZAÇÃO DE TERCEIROS MOLARES Dental eXames, Tomografia Cone Beam i-CAT http://www.dentalexames.com.br/pagina/tomografia-cone-beam-i-cat LOCALIZAÇÃO DE DENTES SUPRANUMERÁRIOS Dental eXames, Tomografia Cone Beam i-CAT http://www.dentalexames.com.br/pagina/tomografia-cone-beam-i-cat
- 79. 18/09/2015 79 Dental eXames, Tomografia Cone Beam i-CAT http://www.dentalexames.com.br/pagina/tomografia-cone-beam-i-cat IMPLANTODONTIA Dental eXames, Tomografia Cone Beam i-CAT http://www.dentalexames.com.br/pagina/tomografia-cone-beam-i-cat
- 80. 18/09/2015 80 TRAUMATOLOGIA Dental eXames, Tomografia Cone Beam i-CAT http://www.dentalexames.com.br/pagina/tomografia-cone-beam-i-cat Dental Press J. Orthod. vol.15 no.1 Maringá Jan./Feb. 2010 http://dx.doi.org/10.1590/S2176-94512010000100006
- 83. 18/09/2015 83 Example of a CTPA, demonstrating a saddle embolus (dark horizontal line) occluding the pulmonary arteries (bright white triangle) Multislice spiral CT angiography with 3D volume-rendering reconstruction shows a large, right- sided carotid body tumor (arrow) (A) causing marked widening of the carotid bifurcation; a small carotid body tumor also is evident within the left carotid bifurcation (arrow) (B). Riccardo Iannaccone et al. Circulation. 2004;109:e64 Copyright © American Heart Association, Inc. All rights reserved.
- 84. 18/09/2015 84 http://www.isnjllc.com/ct-scan.php Example of Multislice Computed Tomography, Unfolded Globe View JAMA. 2005;293(20):2471-2478. doi:10.1001/jama.293.20.2471.
- 85. 18/09/2015 85 Figure 2. Multislice computed tomography study 3-D volumetric image (left panel) and angiographic image (right panel) showing occlusive stenosis in the right coronary artery (arrow). Rev Esp Cardiol. 2011;64:269-76. - Vol. 64 Num.04 DOI: 10.1016/j.rec.2010.09.001 http://www.cardialysis.com/core-laboratory/multislice-computed-tomography/ VOLUMES CARDÍACOS
- 86. 18/09/2015 86 Coronary plaques in the culprit vessel of a patient presenting with unstable angina pectoris: (A) Multi-slice computed tomography (MSCT) multiplanar reconstruction of the right coronary artery showing obstructive non-calcified and mixed plaques. Gabija Pundziute et al. Eur Heart J 2008;29:2373-2381 Published on behalf of the European Society of Cardiology. All rights reserved. © The Author 2008. For permissions please email: journals.permissions@oxfordjournals.org
- 89. 18/09/2015 89 A Radioterapia Guiada Por Imagem no Tratamento do Câncer de Próstata http://radiologia.blog.br/radioterapia/a- importancia-da-radioterapia-guiada-por-imagem-no-tratamento-do-cancer-de-prostata PLANEJAMENTO
- 90. 18/09/2015 90 PLANEJAMENTO Fig. 4 Dose distribution comparison between the IMRT (left), VMAT I single arc (middle), and VMAT II two full arcs (right) plans for a selected patient, shown in the axial, sagittal, and coronal plane. http://www.jacmp.org/index.php/jacmp/rt/printerFriendly/4269/2933 PLANEJAMENTO Tumor sites and shapes for the ten cases in this study: GTV (red): gross tumor volume; CTV (green): clinical target volume; PTV (blue): planning target volume. http://www.jacmp.org/index.php/jacmp/rt/printerFriendly/3422/2264
- 92. 18/09/2015 92 Conheça a Arcoterapia Volumétrica Modulada http://radiologia.blog.br/radioterapia/radioterapia-conheca-a-arcoterapia-volumetrica-modulada A Radioterapia Guiada Por Imagem no Tratamento do Câncer de Próstata http://radiologia.blog.br/radioterapia/a- importancia-da-radioterapia-guiada-por-imagem-no-tratamento-do-cancer-de-prostata
- 93. 18/09/2015 93 VETERINÁRIA BZ Berlin Bluest Blue http://laughingsquid.com/a-lion-undergoes-computed-tomography-because-even-big-cats-need-a-cat-scan-every-once-in-a-while/http://www.bz-berlin.de/galerie-archiv/bg-ct-loewe-scan http://themetapicture.com/most-literal-cat-scan-ever/
- 94. 18/09/2015 94 Royal Veterinary College – University of London http://www.rvc.ac.uk/rvc-equine/facilities/diagnostic-imaging/ct Royal Veterinary College – University of London http://www.rvc.ac.uk/rvc-equine/facilities/diagnostic-imaging/ct
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- 99. 18/09/2015 99 ARQUEOLOGIA | PALEONTOLOGIA http://www.newyorksocialdiary.com/art-set/2007/the-art- worlds-weekly-roundup-2The Brooklyn Museum’s conservation laboratory
- 100. 18/09/2015 100
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- 106. 18/09/2015 106 http://www.marum.de/X-Ray_CT_Scanner.html http://www.marum.de/X-Ray_CT_Scanner.html
- 107. 18/09/2015 107 EMBRAPA – Tomógrafo de campo http://www.cnpdia.embrapa.br/produtos/tomopor.html Section from the X-ray Computed Tomography (CT) of an unsaturated porous soil aggregate, with superimposed qualitative identification of pore volumes, pore wettable surface area (orange) and neck area (blue). Continuous and dotted blue lines show, respectively, air-water interfaces and boundaries between two connected water-filled pores. Continuous and dotted orange lines mark, respectively, pore surface area in contact with water or air. (Photo courtesy Valerie Pot and Philippe Baveye). http://grainflowresearch.mae.cornell.edu/UnsaturatedPorousMedia/UnsaturatedPorousMedia.html Jin Xu and Michel Y. Louge: “Statistical Mechanics of Unsaturated Porous Media.”, Phys. Rev E (2015), under review.
- 108. 18/09/2015 108 COMPACTAÇÃO DE SOLO ARGILOSO Swedish University of Agricultural Sciences Department of Soil and Environment http://www.slu.se/en/departments/soil-environment/contact/personal- web-pages/mona-mossadeghi-bjorklund/ “normal” Tráfego de colheitadeira Scientific Reports 4, Article number: 4586 (2014) doi:10.1038/srep04586 Exa ren ‘cu the in b spa soi soi
- 109. 18/09/2015 109 visualização 3-D de milho cultivado em solo arenoso usando CT http://www.nottingham.ac.uk/research/groups/plant-soil-interactions/index.aspx “Plant roots can shrink as a result of water deficit and lose contact with the surrounding soil. This effect has been suspected for a long time, but has only now been demonstrated for a fact with the help of x- ray tomography. The formation of an air gap could initially help plants prevent impending water losses when the soil dries out, say scientists from the Helmholtz Centre for Environmental Research (UFZ) writing in the Vadose Zone Journal.” When roots lose contact https://www.ufz.de/index.php?en=19116
- 110. 18/09/2015 110 Front. Plant Sci., 29 April 2015 | http://dx.doi.org/10.3389/fpls.2015.00274 3D reconstruction of solitary and paired root systems (axes in 0.1 mm increments). (A) Control spruce (Picea mariana) (n = 3 containers, 3 individuals). (B) Intra-specific spruce (n = 3 containers, 6 individuals). (C) Inter-specific aspen (Populus tremuloides) and spruce root systems (n = 3 containers, 3 individuals each species). Aspen is highlighted in orange, spruce is highlighted in blue. (D) Intra-specific aspen (n = 1 container, 2 individuals). (E) Control aspen (n = 3 containers, 3 individuals). Note the differences in x and y-axes. Front. Plant Sci., 29 April 2015 | http://dx.doi.org/10.3389/fpls.2015.00274
- 113. 18/09/2015 113 http://www.vrvis.at/projects/industrial-ct-data Automatic porosity analysis of an automotive casting. The distribution of differently sized pores within the entire cast part can be shown in different colours. https://www.gemeasurement.com/sites/gemc.dev/files/fully_automated_3d_metrology_and_ct_english.pdf
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- 115. 18/09/2015 115 ENGENHARIA CIVIL Conjunto de tomografias: (a) amostra total (b) cascalho e piche (c) Espaço “poroso” (d) outside pore-space CAPA 3D http://capa-3d.org/projects.htm