How to see with sound - Jacques S. Abramowicz

Traduttore: Federica Bruno Revisore: Chiara Polesinanti

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

Al buio pesto, in una caverna, i pipistrelli non vedono molto.

But even with their eyes shut,

Ma anche con gli occhi chiusi,

they can navigate rocky topography at incredible speeds.

si spostano nella topografia rocciosa a una velocità incredibile.

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

Questo perché un pipistrello non viene guidato solo dagli occhi,

but rather, by its ears.

quanto piuttosto dalle orecchie.

It may seem impossible to see with sound,

Sembrerebbe impossibile vedere con il suono,

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

ma pipistrelli, ufficiali di marina e dottori lo fanno continuamente

using the unique properties of ultrasound.

usando le proprietà uniche degli ultrasuoni.

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

Tutti i suoni vengono creati quando le molecole nell’aria, nell’acqua,

or any other medium vibrate in a pulsing wave.

o in qualsiasi altro mezzo vibrano creando onde che pulsano.

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

La distanza tra ogni picco determina la frequenza d’onda,

measured as cycles per second, or hertz.

misurata in cicli per secondi, o hertz.

This means that over the same amount of time,

Questo significa che nello stesso periodo di tempo,

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

un’onda con un’alta frequenza completa più cicli di una con una bassa frequenza.

This is especially true of ultrasound,

Questo è vero soprattutto per gli ultrasuoni,

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

che includono ogni onda sonora che supera i 20.000 cicli per secondo.

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

Gli umani non possono sentire o produrre suoni con frequenze così alte,

but our flying friend can.

ma il nostro amico volante può.

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

Quando fa troppo buio per vedere, emette degli ultrasuoni con picchi alti.

Since the wave cycles are happening so quickly,

Visto che i cicli di onde si susseguono così velocemente,

wave after wave rapidly bounces off nearby surfaces.

le onde rimbalzano velocemente sulle superficie circostanti.

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

Il picco di ogni onda colpisce ogni angolo

producing an echo that carries a lot of information.

producendo una eco che trasporta molte informazioni.

By sensing the nuances in this chain of echoes,

Sentendo le piccole differenze in questa catena di echi,

our bat can create an internal map of its environment.

il nostro pipistrello può creare una mappa interna dell’ambiente.

This is how bats use sound to see,

In questo modo, i pipistrelli usano il suono per vedere.

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

Questo processo ha ispirato l’uomo a provare a fare la stessa cosa.

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

Durante la prima guerra mondiale,

gli scienziati francesi inviarono un fascio di ultrasuoni nell’oceano

to detect nearby enemy submarines.

per individuare sottomarini nemici nelle vicinanze.

This early form of SONAR was a huge success,

Questo prototipo di SONAR ebbe un enorme successo,

in large part because sound waves travel even faster through mediums

in larga parte perché le onde sonore viaggiano più velocemente nei mezzi

with more tightly packed molecules, like water.

in cui le molecole sono più strette,

come l’acqua.

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

Nel 1950, i medici iniziarono a testare questa tecnica

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

come metodo non invasivo per vedere all’interno del corpo di un paziente.

Today, ultrasound imaging is used to evaluate organ damage,

Oggi, le immagini a ultrasuoni sono usate per valutare danni agli organi,

measure tissue thickness, and detect gallbladder stones, tumors,

misurare lo spessore dei tessuti, rilevare calcoli, tumori

and blood clots.

ed emboli.

But to explore how this tool works in practice,

Ma per capire come funziona questo strumento all’opera,

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

consideriamo il suo uso più diffuso: l’ecografia fetale.

First, the skin is covered with conductive gel.

Innanzitutto, la pelle viene coperta con un gel conduttore.

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

Visto che le onde sonore perdono velocità e chiarezza viaggiando nell’aria,

this gooey substance ensures an airtight seal

questa sostanza appiccicosa assicura una chiusura ermetica

between the body and the wand emitting ultrasound waves.

tra il corpo e la bacchetta che emette gli ultrasuoni.

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

Poi l’operatore inizia a mandare dei fasci di ultrasuoni nel corpo.

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

Le onde oltrepassano i liquidi quali urina, sangue e liquido amniotico

without creating any echoes.

senza creare alcuna eco.

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

Ma quando un’onda incontra una struttura solida, rimbalza.

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

Questa eco si trasforma in puntini sullo schermo.

Objects like bones reflect the most waves,

Gli oggetti come le ossa riflettono più onde,

appearing as tightly packed dots forming bright white shapes.

apparendo come tanti puntini tutti uniti che formano delle forme bianche.

Less dense objects appear in fainter shades of gray,

Gli oggetti meno densi appaiono in una tonalità più chiara di grigio,

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

creando, lentamente, un’immagine degli organi interni del feto.

To get a complete picture,

Per ottenere un’immagine completa,

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

le onde devono raggiungere diverse profondità nel corpo del paziente,

bypassing some tissues while echoing off others.

oltrepassando alcuni tessuti e rimbalzando come eco su altri.

Since longer, low frequency waves actually penetrate deeper

Le onde a bassa frequenza, più lunghe, arrivano più in profondità

than short, high frequency ones,

di quelle corte ad alta frequenza,

multiple frequencies are often used together

e spesso si usano insieme diverse frequenze

and composited into a life-like image.

per comporre delle immagine realistiche.

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

L’operatore può poi ingrandire e concentrarsi su zone diverse.

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

E visto che gli apparecchi per ultrasuoni

mandano e ricevono un mare di onde in tempo reale,

the machine can even visualize movement.

l’apparecchio vede anche i movimenti.

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

Le onde usate per gli ultrasuoni in campo medico

vanno dai 2 ai 10 milioni di hertz,

over a hundred times higher than human ears can hear.

cento volte più alti di quanto un orecchio umano possa sentire.

These incredibly high frequencies create detailed images

Queste altissime frequenze creano delle immagini dettagliate

that allow doctors to diagnose the smallest developmental deviations

che permettono ai dottori di individuare anche i più piccoli cambiamenti

in the brain, heart, spine, and more.

nel cervello, nel cuore, nella spina dorsale, e molto altro.

Even outside of pre-natal care,

Anche al di fuori dell’assistenza prenatale,

medical ultrasound has huge advantages over similar technologies.

gli ultrasuoni hanno enormi vantaggi rispetto a tecnologie simili.

Unlike radiation-based imaging or invasive surgical procedures,

Al contrario delle radiazioni

o di procedure chirurgiche invasive,

ultrasound has no known negative side effects when used properly.

gli ultrasuoni non hanno controindicazioni conosciute

quando usati correttamente.

At very high levels, the heat caused by ultrasound waves

A livelli molto alti, il calore prodotto dagli ultrasuoni

can damage sensitive tissues,

può danneggiare i tessuti sensibili

but technicians typically use the lowest levels possible.

ma i tecnici solitamente usano il livello più basso possibile.

And since modern ultrasound machines can be small and portable,

E i moderni apparecchi per ultrasuoni

possono essere piccoli e portatili,

doctors can use them in the field—

così i dottori possono usarli sul campo,

allowing them to see clearly in any medical emergency.

potendo vedere chiaramente in qualsiasi emergenza medica.