How to see with sound - Jacques S. Abramowicz

Traducteur: Guillaume Rouy Relecteur: Claire Ghyselen

In a pitch-black cave, bats can’t see much.

Dans le noir complet d’une grotte, les chauve-souris ne voient rien.

But even with their eyes shut,

Mais même avec les yeux fermés,

they can navigate rocky topography at incredible speeds.

elles peuvent se frayer un chemin à travers les rochers, à grande vitesse.

This is because a bat’s flight isn’t just guided by its eyes,

En fait, la chauve-souris ne se guide pas avec ses yeux,

but rather, by its ears.

mais bien plus avec ses oreilles.

It may seem impossible to see with sound,

Cela peut sembler impossible de voir avec le son,

but bats, naval officers, and doctors do it all the time,

mais les chauve-souris, les marins et les docteurs le font en permanence,

using the unique properties of ultrasound.

en exploitant les propriétés uniques des ultrasons.

All sound is created when molecules in the air, water,

Un son est créé quand des molécules d’air, d’eau,

or any other medium vibrate in a pulsing wave.

ou de n’importe quel autre milieu vibrent comme une onde.

The distance between each peak determines the wave’s frequency,

La distance entre chaque pic détermine la fréquence de l’onde,

measured as cycles per second, or hertz.

mesurée en périodes par seconde, ou hertz.

This means that over the same amount of time,

Cela signifie que sur une même durée,

a high frequency wave will complete more cycles than a low frequency one.

une onde de haute fréquence fera plus de périodes qu’une de basse fréquence.

This is especially true of ultrasound,

C’est vrai en particulier pour les ultrasons,

which includes any sound wave exceeding 20,000 cycles per second.

qui sont les ondes sonores au delà de 20 000 périodes par seconde.

Humans can't hear or produce sounds with such high frequencies,

Les humains ne peuvent ni entendre, ni produire des fréquences si élevées,

but our flying friend can.

mais notre amie volante le peut.

When it’s too dark to see, he emits an ultrasound wave with tall peaks.

Quand il fait trop noir pour voir, elle émet un ultrason de grande amplitude.

Since the wave cycles are happening so quickly,

Comme les périodes se succèdent très rapidement,

wave after wave rapidly bounces off nearby surfaces.

les ondes rebondissent vite sur les surfaces à proximité.

Each wave’s tall peak hits every nook and cranny,

Les pics d’ondes atteignent chaque recoin et chaque fissure,

producing an echo that carries a lot of information.

ce qui produit un écho porteur de beaucoup d’informations.

By sensing the nuances in this chain of echoes,

En sentant les nuances dans ces échos en chaîne,

our bat can create an internal map of its environment.

notre chauve-souris se crée une carte mentale de son environnement.

This is how bats use sound to see,

Voilà donc comment elle utilise le son pour voir,

and the process inspired humans to try and do the same.

et les humains s’en sont inspiré pour essayer de faire pareil.

In World War One, French scientists sent ultrasound beams into the ocean

Durant la Grande Guerre, des français ont envoyé des ultrasons dans l’océan

to detect nearby enemy submarines.

pour détecter des sous-marins ennemis proches.

This early form of SONAR was a huge success,

Cette première forme de sonar a été couronnée de succès,

in large part because sound waves travel even faster through mediums

en grande partie car les ondes sonores voyagent plus vite dans les milieux

with more tightly packed molecules, like water.

dont les molécules sont plus resserrées, comme l’eau.

In the 1950s, medical professionals began to experiment with this technique

Dans les années 50, des médecins ont tenté d’utiliser cette technique

as a non-invasive way to see inside a patient’s body.

pour voir à l’intérieur du corps d’un patient sans l’opérer.

Today, ultrasound imaging is used to evaluate organ damage,

Aujourd’hui, l’échographie sert à évaluer les blessures internes,

measure tissue thickness, and detect gallbladder stones, tumors,

mesurer l’épaisseur des tissus, et détecter des calculs, des tumeurs

and blood clots.

et des caillots sanguins.

But to explore how this tool works in practice,

Mais pour comprendre comment cet outil fonctionne en pratique,

let’s consider its most well-known use— the fetal ultrasound.

considérons son utilisation la plus connue, l’échographie fœtale.

First, the skin is covered with conductive gel.

Premièrement, on recouvre la peau d’un gel conducteur.

Since sound waves lose speed and clarity when traveling through air,

Comme les ondes sonores perdent en vitesse et clarté dans l’air,

this gooey substance ensures an airtight seal

cette substance gluante constitue un joint hermétique

between the body and the wand emitting ultrasound waves.

entre le corps et l’appareil qui émet les ondes ultrasonores.

Then the machine operator begins sending ultrasound beams into the body.

Puis, l’opérateur commence à envoyer les rayons ultrasonores dans le corps.

The waves pass through liquids like urine, blood, and amniotic fluid

Les ondes transpercent les liquides comme l’urine, le sang et le liquide amniotique

without creating any echoes.

sans créer d’écho.

But when a wave encounters a solid structure, it bounces back.

Mais lorsqu’une onde rencontre une structure solide, elle rebondit.

This echo is rendered as a dot on the imaging screen.

Cet écho est traduit par un point sur l’écran d’imagerie.

Objects like bones reflect the most waves,

Les choses comme les os réfléchissent le plus d’ondes,

appearing as tightly packed dots forming bright white shapes.

ce qui fait apparaître beaucoup de points et des formes blanches très claires.

Less dense objects appear in fainter shades of gray,

Ce qui est moins dense apparaît en nuances de gris plus faibles,

slowly creating an image of the fetus’s internal organs.

ce qui crée doucement une image des organes internes du fœtus.

To get a complete picture,

Pour avoir l’image complète,

waves need to reach different depths in the patient’s body,

les ondes doivent atteindre différentes profondeurs du corps du patient,

bypassing some tissues while echoing off others.

contourner certains tissus mais rebondir sur d’autres.

Since longer, low frequency waves actually penetrate deeper

Comme les ondes de plus basse fréquence pénètrent plus profondément

than short, high frequency ones,

que les ondes de haute fréquence,

multiple frequencies are often used together

on envoie souvent plusieurs fréquences en même temps

and composited into a life-like image.

puis on les recompose pour obtenir une image qui ressemble à une photo.

The operator can then zoom in and focus on different areas.

L’opérateur peut ensuite zoomer et se focaliser sur certaines zones.

And since ultrasound machines send and receive cascades of waves in real time,

Et comme l’appareil envoie et reçoit des myriades d’ondes en temps réel,

the machine can even visualize movement.

l’échographie permet même de visualiser le mouvement.

The waves used for medical ultrasound range from 2 million to 10 million hertz—

Les fréquences ultrasonores médicales vont de 2 millions à 10 millions de hertz,

over a hundred times higher than human ears can hear.

plus de cent fois plus élevées que les fréquences audibles par l’homme.

These incredibly high frequencies create detailed images

Ces fréquences incroyablement élevées créent des images détaillées

that allow doctors to diagnose the smallest developmental deviations

qui permettent de diagnostiquer les malformations les plus infimes

in the brain, heart, spine, and more.

dans le cerveau, le cœur, la colonne vertébrale et bien plus.

Even outside of pre-natal care,

Même en dehors des soins prénatals,

medical ultrasound has huge advantages over similar technologies.

les ultrasons médiaux sont avantageux par rapport aux technologies similaires.

Unlike radiation-based imaging or invasive surgical procedures,

Contrairement à la radiographie ou aux interventions chirurgicales,

ultrasound has no known negative side effects when used properly.

des ultrasons utilisés correctement n’ont aucun effet indésirable connu.

At very high levels, the heat caused by ultrasound waves

A très grande intensité, la chaleur causée par les ultrasons

can damage sensitive tissues,

peut endommager des tissus sensibles,

but technicians typically use the lowest levels possible.

mais les techniciens utilisent en général les intensités les plus basses.

And since modern ultrasound machines can be small and portable,

Et comme les appareils échographiques modernes peuvent être petits et portatifs,

doctors can use them in the field—

les docteurs les utilisent sur le terrain,

allowing them to see clearly in any medical emergency.

ce qui leur permet d’observer précisément lors d’une urgence médicale.