How to see with sound - Jacques S. Abramowicz

Tradutor: Margarida Ferreira Revisora: Mafalda Ferreira

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

Numa gruta escura como o breu os morcegos pouco conseguem ver.

But even with their eyes shut,

Mas mesmo de olhos fechados,

they can navigate rocky topography at incredible speeds.

movimentam-se pela topografia rochosa a velocidades incríveis.

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

Isto porque o voo do morcego não se orienta apenas pelos olhos,

but rather, by its ears.

mas sobretudo pelos ouvidos.

It may seem impossible to see with sound,

Pode parecer impossível ver com o som,

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

mas os morcegos, os oficiais da marinha, e os médicos estão sempre a fazê-lo,

using the unique properties of ultrasound.

usando as propriedades especiais dos ultrassons.

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

Os sons nascem quando as moléculas no ar, na água

or any other medium vibrate in a pulsing wave.

ou em qualquer outro meio, 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,

Isto significa que, durante a mesma quantidade de tempo,

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

uma onda de alta frequência

completa mais ciclos do que uma de baixa frequência.

This is especially true of ultrasound,

Isto é verdade em particular com os ultrassons,

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

que incluem qualquer onda sonora com mais de 20 000 ciclos por segundo.

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

Os seres humanos não conseguem ouvir nem produzir sons

com estas altas frequências.

but our flying friend can.

mas os nossos amigos voadores conseguem.

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

Quando está demasiado escuro para ver,

emitem uma onda de ultrassons com picos altos.

Since the wave cycles are happening so quickly,

Como os ciclos da onda acontecem rapidamente,

wave after wave rapidly bounces off nearby surfaces.

e onda após onda faz ricochete nas superfícies vizinhas,

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

cada pico alto de cada onda atinge cada recanto e cada fenda,

producing an echo that carries a lot of information.

produzindo um eco que transporta muitas informações.

By sensing the nuances in this chain of echoes,

Sentindo as variações nesta cadeia de ecos,

our bat can create an internal map of its environment.

os morcegos criam um mapa interior do seu ambiente.

This is how bats use sound to see,

É assim que os morcegos usam o som para ver,

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

e o processo inspirou os seres humanos a tentar fazer o mesmo.

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

Na I Guerra Mundial,

os cientistas franceses enviavam feixes de ultrassons pelo oceano

to detect nearby enemy submarines.

para detetar submarinos inimigos nas proximidades.

This early form of SONAR was a huge success,

Esta primeira forma de SONAR foi um êxito enorme,

in large part because sound waves travel even faster through mediums

em grande parte porque as ondas sonoras viajam ainda mais depressa

with more tightly packed molecules, like water.

em meios com moléculas mais concentradas como é o caso da água.

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

Nos anos 50, os profissionais da saúde começaram a utilizar esta técnica

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

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

Today, ultrasound imaging is used to evaluate organ damage,

Hoje, usamos a imagem por ultrassons para avaliar lesões dos órgãos,

measure tissue thickness, and detect gallbladder stones, tumors,

para medir a espessura dos tecidos, e detetar pedras na vesícula,

tumores e coágulos sanguíneos.

and blood clots.

But to explore how this tool works in practice,

Mas para explorar como este instrumento funciona na prática,

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

consideremos o seu uso mais conhecido — o ultrassom fetal.

First, the skin is covered with conductive gel.

Primeiro, a pele é coberta com um gel bom 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

esta substância gelatinosa garante um contacto apertado

between the body and the wand emitting ultrasound waves.

entre o corpo e a sonda que emite as ondas de ultrassons.

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

Depois o operador da máquina envia feixes de ultrassons para o corpo.

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

As ondas passam através de líquidos como a urina, o sangue, o fluido amniótico

without creating any echoes.

sem criar quaisquer ecos.

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

Mas, quando uma onda encontra uma estrutura sólida, é refletida.

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

Este eco é recebido como um ponto na imagem do ecrã.

Objects like bones reflect the most waves,

Objetos como ossos refletem a maioria das ondas,

appearing as tightly packed dots forming bright white shapes.

aparecendo como pontos muito concentrados formando formas brancas e brilhantes.

Less dense objects appear in fainter shades of gray,

Objetos menos densos aparecem em sombras cinzentas mais ténues,

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 obter uma imagem completa,

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

as ondas têm de atingir diferentes profundidades no corpo do paciente,

bypassing some tissues while echoing off others.

ultrapassando alguns tecidos e fazendo ecoar outros.

Since longer, low frequency waves actually penetrate deeper

Como as ondas mais compridas de frequência mais baixa,

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

than short, high frequency ones,

multiple frequencies are often used together

usam-se com frequência frequências múltiplas em simultâneo

and composited into a life-like image.

que dão uma imagem mais idêntica à vida.

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

O operador pode maximizar e concentrar-se em áreas diferentes.

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

Como as máquinas de ultrassons enviam e recebem cascatas de ondas em tempo real,

the machine can even visualize movement.

a máquina até pode visualizar o movimento.

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

As ondas usadas para ultrassons médicos variam entre 2 a 10 milhões de hertz

over a hundred times higher than human ears can hear.

— uma frequência cem vezes mais alta do que o ouvido humano consegue detetar.

These incredibly high frequencies create detailed images

Estas frequências incrivelmente altas criam imagens pormenorizadas

that allow doctors to diagnose the smallest developmental deviations

que permitem que os médicos diagnostiquem os mais pequenos desvios

no desenvolvimento do cérebro, do coração, da coluna vertebral e não só.

in the brain, heart, spine, and more.

Even outside of pre-natal care,

Mesmo para além da assistência pré-natal,

medical ultrasound has huge advantages over similar technologies.

os ultrassons médicos têm enormes vantagens

em relação a tecnologias semelhantes.

Unlike radiation-based imaging or invasive surgical procedures,

Ao contrário das imagens obtidas por radiações

ou de procedimentos cirúrgicos invasivos,

ultrasound has no known negative side effects when used properly.

os ultrassons não têm efeitos negativos conhecidos quando usados adequadamente.

At very high levels, the heat caused by ultrasound waves

A níveis demasiado altos, o calor causado pelas ondas de ultrassons

can damage sensitive tissues,

pode danificar tecidos sensíveis,

but technicians typically use the lowest levels possible.

mas os técnicos usam habitualmente os níveis mais baixos possíveis.

And since modern ultrasound machines can be small and portable,

Como as máquinas modernas de ultrassons podem ser pequenas e portáteis

doctors can use them in the field—

os médicos podem usá-las no terreno,

allowing them to see clearly in any medical emergency.

o que lhes permite ver claramente em qualquer emergência médica.