How to see with sound - Jacques S. Abramowicz

Translator: Kyaw Soe Moe Reviewer: Sanntint Tint

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

ပိန်းပိတ်အောင်မှောင်နေတဲ့ လိုဏ်ဂူထဲမှာ လင်းနို့တွေဟာ ဘာမှသိပ်မမြင်ရပါဘူး။

But even with their eyes shut,

သူတို့ဟာ မျက်လုံးတွေ ပိတ်ထားရင်တောင်မှ

they can navigate rocky topography at incredible speeds.

ကျောက်ဆောင်တွေကြားထဲမှာ မယုံနိုင်လောက်အောင်မြန်မြန်သွားနိုင်ကြတယ်။

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

ဘာလို့လဲဆိုတော့ လင်းနို့တွေက မျက်လုံးနဲ့ကြည့်ပြီး ပျံနေတာမဟုတ်ဘဲ

but rather, by its ears.

နားနဲ့ လမ်းရှာပြီးတော့ ပျံသန်းနေတာဖြစ်ပါတယ်။

It may seem impossible to see with sound,

အသံကြားရုံနဲ့ မြင်နိုင်ဖို့ဆိုတာက မဖြစ်နိုင်ဘူးလို့ ထင်ရပေမဲ့

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

လင်းနို့တွေ၊ ရေတပ်အရာရှိတွေ၊ ဆရာဝန်တွေက အယ်ထရာဆောင်းရဲ့ထူးကဲတဲ့ သတ္တိကိုသုံးပြီး

using the unique properties of ultrasound.

ပုံရိပ်ဖော်ကြည့်တာကို တစ်ချိန်လုံး လုပ်နေကြပါတယ်။

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

အသံအားလုံးက လေ၊ ရေနဲ့ တခြား ကြားခံဝတ္ထုတွေရဲ့မော်လီကျူးလေးတွေက

or any other medium vibrate in a pulsing wave.

လှိုင်းလိုမျိုးတုန်ခါမှုကြောင့် ဖြစ်ပေါ်လာတာပါ။

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

လှိုင်းထိပ်နှစ်ခုကြားက အကွာအဝေးက လှိုင်းရဲ့“ကြိမ်နှုန်း“ကို ဆုံးဖြတ်တယ်။

measured as cycles per second, or hertz.

သူ့ကို တစ်စက္ကန့်မှာရှိတဲ့ လှိုင်းအရေအတွက် ဒါမှမဟုတ် “ဟာ့စ်” လို့ခေါ်တယ်။

This means that over the same amount of time,

ကြိမ်နှုန်းမြင့်တဲ့လှိုင်းတွေက နိမ့်တဲ့လှိုင်းတွေထက်

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

တူညီတဲ့အချိန်အတွင်းမှာပဲ လှိုင်းအရေအတွက်ပိုများများဖြတ်သွားပါတယ်။

This is especially true of ultrasound,

အယ်ထရာဆောင်းအတွက်ဆိုရင်တော့ အဲဒါကပိုမှန်တာပေါ့။

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

အယ်ထရာဆောင်းမှာဆိုရင် စက္ကန့်ကို လှိုင်းအရေအတွက်ပေါင်း ၂၀,၀၀၀ကျော်ရှိပါတယ်။

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

လူတွေက ဒီလောက်ကြိမ်နှုန်းမြင့်တဲ့အသံတွေကို မထုတ်လုပ်နိုင်သလိုကြားလည်းမကြားနိုင်ပါဘူး။

but our flying friend can.

ဒါပေမဲ့ ကျွန်တော်တို့ရဲ့ပျံသန်းနိုင်တဲ့ သူငယ်ချင်းက လုပ်နိုင်တယ်။

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

အမှောင်ထဲမှာမမြင်ရတဲ့အခါလှိုင်းထိပ်ရှည်တဲ့ အယ်ထရာဆောင်းတွေကို သူထုတ်လွှတ်လိုက်တယ်။

Since the wave cycles are happening so quickly,

လှိုင်းတွေက အရမ်းမြန်မြန်ရွေ့နေတဲ့အတွက်

wave after wave rapidly bounces off nearby surfaces.

နီးစပ်ရာမျက်နှာပြင်ကို မြန်မြန်ရိုက်ခတ်ပြီး ပြန်ကန်ထွက်လာပါတယ်။

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

လှိုင်းတစ်ခုချင်းစီရဲ့ လှိုင်းထိပ်တွေက နေရာအနှံ့ကိုရိုက်ခတ်ပြီး

producing an echo that carries a lot of information.

အချက်အလက်တွေအများကြီး သယ်ဆောင်လာတဲ့ ပဲ့တင်သံဖြစ်လာပါတယ်။

By sensing the nuances in this chain of echoes,

ဆက်တိုက်ရောက်လာတဲ့ ပဲ့တင်သံတွေကို အနုစိတ်အာရုံခံပြီးတော့

our bat can create an internal map of its environment.

ကျွန်တော်တို့ လင်းနို့က သူ့ပတ်ဝန်းကျင်ရဲ့ မြေပုံကိုစိတ်ထဲမှာ ဖန်တီးလိုက်ပါတယ်။

This is how bats use sound to see,

ဒီလိုနည်းနဲ့ လင်းနို့က အသံကိုသုံးပြီးမြင်နိုင်ပါတယ်။

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

ဒီဖြစ်စဉ်ကြောင့်ပဲ လူသားတွေက ဒီနည်းအတိုင်းလုပ်ဆောင်ဖို့ အကြံရသွားပါတယ်။

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

ပထမကမ္ဘာစစ်တုန်းကပြင်သစ်သိပ္ပံပညာရှင်တွေဟာ အသံလှိုင်းတွေကို သမုဒ္ဒရာထဲလွှတ်ပြီး

to detect nearby enemy submarines.

အနီးနားက ရေငုပ်သင်္ဘောတွေကို ထောက်လှမ်းခဲ့ကြပါတယ်။

This early form of SONAR was a huge success,

ဆိုနာရဲ့ အစပိုင်းပုံစံက အောင်မြင်မှုကြီးကြီးမားမားရရှိခဲ့ပါတယ်။

in large part because sound waves travel even faster through mediums

ဘာဖြစ်လို့လဲဆိုတော့ အသံလှိုင်းတွေက မော်လီကျူးလေးတွေအများကြီးပြွတ်သိပ်နေတဲ့

with more tightly packed molecules, like water.

ရေလိုမျိုး ကြားခံပစ္စည်းတွေမှာ ပိုပြီးမြန်မြန်သွားလို့ပါ။

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

၁၉၅၀ ပြည့်နှစ်တွေမှာ ဆေးပညာရှင်တွေက လူနာရဲ့ကိုယ်တွင်းအစိတ်အပိုင်းတွေကို

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

ခွဲစိတ်စရာမလိုဘဲ မြင်ရဖို့ ဒီနည်းပညာကို စမ်းသပ်အသုံးပြုခဲ့ပါတယ်။

Today, ultrasound imaging is used to evaluate organ damage,

ဒီနေ့အချိန်ခါမှာတော့ အယ်ထရာဆောင်းဟာ ကိုယ်တွင်းအင်္ဂါထိခိုက်မှုတွေကိုစစ်ဆေးဖို့

measure tissue thickness, and detect gallbladder stones, tumors,

တစ်ရှူးတွေရဲ့အထူကိုတိုင်းဖို့၊ သည်းခြေကျောက်တွေ၊ ကင်ဆာအကျိတ်တွေကိုရှာဖို့

and blood clots.

သွေးခဲတွေကိုရှာဖို့ သုံးနေပါပြီ။

But to explore how this tool works in practice,

ဒါပေမဲ့ ဒီကိရိယာက လက်တွေ့မှာ ဘယ်လိုအလုပ်လုပ်လဲဆိုတာလေ့လာဖို့

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

နာမည်အကြီးဆုံး “သ‌န္ဓေသားအယ်ထရာဆောင်း” ကိုစဉ်းစားကြည့်ရအောင်။

First, the skin is covered with conductive gel.

ပထမဆုံးအရေပြားကို အသံကူးဂျယ်လ် နဲ့ အရင်ဆုံးသုတ်ပါတယ်။

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

အသံလှိုင်းတွေက လေကိုဖြတ်သွားရင် မမြန်တော့သလို၊ မပြတ်သားတော့ပါဘူး။

this gooey substance ensures an airtight seal

ဒါကြောင့်ဒီစေးကပ်ကပ်ပစ္စည်းလေးက အယ်ထရာဆောင်းစက်နဲ့ခန္ဓာကိုယ်ကြားမှာ

between the body and the wand emitting ultrasound waves.

လေလုံအောင် ပိတ်ထားပေးပါတယ်။

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

ပြီးတော့ စက်ကိုအသုံးပြုတဲ့လူက အယ်ထရာဆောင်းကိုခန္ဓာကိုယ်ထဲကိုလွှတ်ပါမယ်။

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

ဒီလှိုင်းတွေဟာ ဆီး ၊ သွေး ၊ ရေမွှာရည်လို အရည်တွေကိုဖြတ်တဲ့အခါ

without creating any echoes.

ပဲ့တင်သံတွေ ပြန်မလာပါဘူး။

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

ဒါပေမဲ့ အစိုင်အခဲတွေနဲ့တွေ့တဲ့အခါမှာ ပြန်ကန်ထွက်လာပါတယ်။

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

ပြန်ကန်လာတဲ့ ပဲ့တင်သံကို ပုံရိပ်ဖော်တဲ့ မျက်နှာပြင်မှာ အစက်လေးအနေနဲ့ပြပါတယ်။

Objects like bones reflect the most waves,

အရိုးလိုမျိုးအရာတွေက အသံလှိုင်းအများဆုံးပြန်လာနိုင်ပြီးတော့

appearing as tightly packed dots forming bright white shapes.

ပူးကပ်နေတဲ့အစက်လေးတွေအများကြီးဖြစ်သွားပြီး တောက်ပနေတဲ့အဖြူရောင်ပုံစံမျိုးမြင်ရမှာပါ။

Less dense objects appear in fainter shades of gray,

သိပ်ပြီး သိပ်သည်းဆ မများတဲ့အရာတွေကတော့ အရောင်ပိုဖျော့တဲ့မီးခိုးရောင်အရိပ်တွေအဖြစ်

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

တွေ့ရပြီးတော့ သန္ဓေသားလေးရဲ့ ကိုယ်တွင်း အင်္ဂါတွေကိုတဖြည်းဖြည်းပုံဖော်မှာပါ။

To get a complete picture,

ပြည့်စုံတဲ့ပုံရိပ်တစ်ခု ရဖို့ဆိုရင်

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

လှိုင်းတွေက လူနာခန္ဓာကိုယ်ရဲ့မတူညီနဲ့ အနက်တွေ အထိရောက်ဖို့လိုပါတယ်။

bypassing some tissues while echoing off others.

တချို့လှိုင်းတွေကိုဖြတ်ခိုင်းလိုက်ပြီး တချို့ကိုတော့ ပဲ့တင်လှိုင်းဖြစ်စေပါတယ်။

Since longer, low frequency waves actually penetrate deeper

ပိုရှည်တဲ့၊ကြိမ်နှုန်းပိုတိုတဲ့လှိုင်းတွေက ပိုတိုပြီးကြိမ်နှုန်းမြင့်တဲ့လှိုင်းတွေထက်

than short, high frequency ones,

ပိုပြီးနက်နက် ထိုးဖောက်နိုင်တဲ့အတွက်

multiple frequencies are often used together

မတူညီတဲ့ ကြိမ်နှုန်းတွေအများကြီးနဲ့ အယ်ထရာဆောင်းတွေကိုအတူတူတွဲသုံးကြပြီး

and composited into a life-like image.

တကယ့်သက်ရှိပုံရိပ်နဲ့တူအောင် ဖွဲ့စည်းလိုက်ပါတယ်။

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

စက်ကိုအသုံးပြုတဲ့လူက မတူညီတဲ့နေရာတွေကို ပုံကြီးချဲ့ပြီး၊ အသေးစိတ်ကြည့်လို့ရပါတယ်။

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

အယ်ထရာဆောင်းစက်တွေလှိုင်းတွေ အများကြီးကို အချိန်နဲ့တစ်ပြေးညီ ထုတ်လွှင့်၊လက်ခံနေလို့

the machine can even visualize movement.

စက်က လှုပ်ရှားမှုကိုတောင်မှ ပုံရိပ်ဖော်ပေးနိုင်ပါတယ်။

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

ဆေးအယ်တရာဆောင်းမှာသုံးတဲ့လှိုင်းတွေက ၂သန်းကနေ၁၀သန်းဟာ့စ်ကြားမှာရှိပြီး

over a hundred times higher than human ears can hear.

လူသားတို့နားနဲ့ကြားနိုင်တဲ့အသံထက် အဆ ၁၀၀မက ပိုများနေပါတယ်။

These incredibly high frequencies create detailed images

ဒီလိုမယုံနိုင်လောက်စရာ ကြိမ်နှုန်းမြင့် အသံတွေက တိကျတဲ့ ပုံရိပ်တွေဖော်ပေးပြီး

that allow doctors to diagnose the smallest developmental deviations

ဦးနှောက်၊ နှလုံး ၊ ကျောရိုးစတဲ့နေရာတွေရဲ့ သန္ဓေချို့ယွင်းချက် သေးသေးလေးတွေကိုတောင်မှ

in the brain, heart, spine, and more.

ဆရာဝန်တွေက တွေ့ရှိပြီး ရောဂါအမည်တပ်နိုင်ပါတယ်။

Even outside of pre-natal care,

မမွေးဖွားခင်ကိုယ်ဝန်စောင့်ရှောက်ခြင်းအပြင် ဆေးအယ်ထရာဆောင်းက

medical ultrasound has huge advantages over similar technologies.

ဆင်တူတဲ့နည်းပညာတွေထက် ပိုကောင်းတဲ့ အားသာချက်တွေအများကြီးရှိပါတယ်။

Unlike radiation-based imaging or invasive surgical procedures,

ရေဒီယိုသတ္တိကြွဓာတ်သုံး ပုံရိပ်ဖော်နည်းတွေ ခွဲစိတ်တဲ့နည်းတွေနဲ့ မတူတာကတော့

ultrasound has no known negative side effects when used properly.

အယ်ထရာဆောင်းက သေသေချာချာအသုံးပြုရင် ဘေးထွက်ဆိုးကျိုး မရှိသလောက်ပါပဲ။

At very high levels, the heat caused by ultrasound waves

အယ်ထရာဆောင်းကို ပမာဏအများကြီးသုံးရင်တော့ အယ်ထရာဆောင်းက ထွက်လာတဲ့ အပူတွေက

can damage sensitive tissues,

ထိရှလွယ်တဲ့ တစ်ရှူးတွေကို ပျက်စီးနိုင်ပါတယ်။

but technicians typically use the lowest levels possible.

ဒါပေမဲ့ အသုံးပြုတဲ့ပညာရှင်တွေကတော့ တတ်နိုင်သမျှအနည်းဆုံးပမာဏကိုသုံးကြပါတယ်။

And since modern ultrasound machines can be small and portable,

ပြီးတော့ အခုခေတ်ပေါ် အယ်ထရာဆောင်းတွေက သေးငယ်ပြီး သယ်ရလွယ်တဲ့အတွက်

doctors can use them in the field—

လက်တွေ့လုပ်ငန်းခွင်မှာ အသုံးပြုနိုင်ပြီး ဘယ်လိုအရေးပေါ်အခြေအနေမှာမဆို

allowing them to see clearly in any medical emergency.

ဆရာဝန်တွေက လူနာကို ထင်ထင်ရှားရှားကြည့်လို့ရမှာပါ။