How to see with sound - Jacques S. Abramowicz

Tradutor: Leonardo Silva Revisor: Carolina Ragazzi de Aguirre

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

Numa caverna escura como breu, os morcegos não enxergam bem,

But even with their eyes shut,

mas, mesmo de olhos fechados,

they can navigate rocky topography at incredible speeds.

conseguem voar pela topografia rochosa a velocidades incríveis.

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

Isso porque um morcego não se guia apenas pelos olhos ao voar.

but rather, by its ears.

Na verdade, ele se guia pelos ouvidos.

It may seem impossible to see with sound,

Pode parecer impossível “enxergar” com sons,

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

mas os morcegos, os oficiais navais e os médicos fazem isso o tempo todo,

using the unique properties of ultrasound.

usando as propriedades ímpares do ultrassom.

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

O som ocorre quando moléculas no ar, na água ou em qualquer outro meio

or any other medium vibrate in a pulsing wave.

vibram numa onda pulsante.

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

A distância entre cada pico determina a frequência da onda,

measured as cycles per second, or hertz.

medida em ciclos por segundo, ou hertz.

This means that over the same amount of time,

Isso significa que, ao longo do mesmo período,

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

uma onda de alta frequência vai completar mais ciclos que uma de baixa frequência.

This is especially true of ultrasound,

Isso acontece principalmente com o ultrassom,

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

que inclui qualquer onda sonora que exceda 20 mil ciclos por segundo.

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

Os humanos não conseguem ouvir nem produzir sons

com frequências tão altas,

but our flying friend can.

mas nosso amigo voador consegue.

Quando está escuro demais pra enxergar,

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

ele emite ondas de ultrassom com picos altos.

Since the wave cycles are happening so quickly,

Como os ciclos de onda ocorrem muito rápido,

wave after wave rapidly bounces off nearby surfaces.

as ondas contínuas rapidamente ricocheteiam em superfícies próximas.

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

O pico alto de cada onda bate em cada canto e fissura,

producing an echo that carries a lot of information.

produzindo um eco que transmite muita informação.

By sensing the nuances in this chain of echoes,

Ao sentir as nuances nessa cadeia de ecos,

our bat can create an internal map of its environment.

nosso morcego cria um mapa interno do ambiente ao seu redor.

This is how bats use sound to see,

É assim que os morcegos usam o som para “enxergar”,

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

e esse processo inspirou os humanos a tentarem fazer o mesmo.

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

Durante a Primeira Guerra Mundial,

cientistas franceses enviaram feixes de ultrassom no oceano

to detect nearby enemy submarines.

para detectarem submarinos inimigos próximos.

This early form of SONAR was a huge success,

Essa forma rudimentar de sonar foi um grande sucesso,

in large part because sound waves travel even faster through mediums

em grande parte porque as ondas sonoras viajam ainda mais rapidamente

em meios que tenham moléculas mais aglutinadas, como a água.

with more tightly packed molecules, like water.

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

Nos anos 1950, profissionais de saúde começaram a experimentar essa técnica

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

como uma forma não invasiva de ver o interior do corpo de um paciente.

Today, ultrasound imaging is used to evaluate organ damage,

Hoje, o exame de imagem por ultrassom é usado para avaliar o estado dos órgãos,

measure tissue thickness, and detect gallbladder stones, tumors,

medir a espessura de tecidos

e detectar pedras na vesícula biliar, tumores e coágulos.

and blood clots.

But to explore how this tool works in practice,

Mas, para entendermos na prática como essa ferramenta funciona,

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

vamos ver seu uso mais conhecido: o ultrassom gestacional.

First, the skin is covered with conductive gel.

Primeiro, a pele é coberta com um gel condutor.

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

Como as ondas sonoras perdem velocidade e nitidez quando viajam pelo ar,

this gooey substance ensures an airtight seal

essa substância pegajosa garante uma selagem hermética

between the body and the wand emitting ultrasound waves.

entre o corpo e a pistola que emite as ondas de ultrassom.

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

Aí, o operador do aparelho começa a enviar feixes de ultrassom para dentro do corpo.

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

As ondas passam por líquidos como a urina, o sangue e o fluido amniótico

without creating any echoes.

sem criar nenhum eco.

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

Mas, quando uma onda encontra uma estrutura sólida, ela ricocheteia.

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

Esse eco é processado como um ponto na tela que reproduz a imagem.

Objects like bones reflect the most waves,

Sólidos, como os ossos, refletem mais as ondas,

appearing as tightly packed dots forming bright white shapes.

e aparecem como pontos mais aglutinados que geram formas brancas brilhantes.

Less dense objects appear in fainter shades of gray,

Sólidos menos densos aparecem em tons mais fracos de cinza,

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

criando lentamente uma imagem dos órgãos internos do feto.

To get a complete picture,

Para gerarem uma imagem completa,

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

as ondas precisam chegar a diferentes profundidades no corpo do paciente,

bypassing some tissues while echoing off others.

desviando-se de alguns tecidos e ricocheteando em outros.

Since longer, low frequency waves actually penetrate deeper

Como as ondas mais longas e de baixa frequência

penetram mais fundo que as ondas curtas e de alta frequência,

than short, high frequency ones,

multiple frequencies are often used together

várias frequências normalmente são usadas juntas,

and composited into a life-like image.

compondo uma imagem real.

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

Aí, o operador do aparelho pode focar diferentes áreas.

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

Como os aparelhos de ultrassom enviam e recebem várias ondas em tempo real,

the machine can even visualize movement.

eles podem inclusive visualizar movimentos.

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

As ondas usadas no ultrassom diagnóstico variam de 2 milhões a 10 milhões de hertz,

over a hundred times higher than human ears can hear.

mais de 100 vezes mais altas do que os humanos podem ouvir.

These incredibly high frequencies create detailed images

Essas frequências incrivelmente altas geram imagens detalhadas

that allow doctors to diagnose the smallest developmental deviations

que permitem que os médicos diagnostiquem os problemas mais sutis de desenvolvimento

in the brain, heart, spine, and more.

no cérebro, coração, coluna vertebral e outros locais.

Even outside of pre-natal care,

Mesmo fora do contexto pré-natal,

medical ultrasound has huge advantages over similar technologies.

o ultrassom diagnóstico traz enormes vantagens

se comparado a tecnologias similares.

Unlike radiation-based imaging or invasive surgical procedures,

Diferente dos exames de imagem por radiação

ou de procedimentos cirúrgicos invasivos,

ultrasound has no known negative side effects when used properly.

o ultrassom não possui efeitos colaterais negativos conhecidos,

quando usado corretamente.

At very high levels, the heat caused by ultrasound waves

Em níveis muito altos,

o calor gerado pelas ondas de ultrassom pode danificar tecidos mais sensíveis,

can damage sensitive tissues,

but technicians typically use the lowest levels possible.

mas os técnicos geralmente usam os níveis mais baixos possíveis.

And since modern ultrasound machines can be small and portable,

Como os aparelhos modernos de ultrassom podem ser pequenos e portáteis,

doctors can use them in the field—

os médicos podem usá-los em campo,

allowing them to see clearly in any medical emergency.

o que lhes permite obterem imagens claras em qualquer situação de emergência médica.