Ultrasonic phased array je ultrazvuková technologie , která poskytuje elektronické dynamické zaostřování [1] , to znamená, že umožňuje změnit umístění ohniska bez pohybu samotného pole a také v případě potřeby vytvořit několik ohnisek současně [ 2] [3] . Používá se v lékařství pro ultrazvukovou diagnostiku [1] , invazivní intervence, v průmyslových nedestruktivních testovacích systémech .
Pro ultrazvukovou chirurgii a terapii se používají dva typy mřížek: mimotělní, instalované mimo tělo pacienta, a mřížky, zavedené do těla. První z nich nemají žádná velikostní omezení (jsou známé polokulové mřížky pro chirurgii o průměru 30 cm), a proto mohou být dvourozměrné. Rošty druhého typu s výrazným akustickým výkonem by měly mít co nejmenší příčné rozměry (nejlépe ne více než 20–25 mm), a proto jsou lineární.
Potenciální oblasti klinické aplikace technologie phased array jsou: onkologie , destrukce prostatické tkáně ( prostaty), operace děložního fibromyomu , litotrypse, stimulace receptorových nervových struktur. Jsou ukázány perspektivy využití dvourozměrných mřížek v kardiologii , k léčbě glaukomu , k neuromodulaci mozkových struktur a ovlivnění intracerebrálních nádorů přes neotevřenou lebku, dále v plastické chirurgii a kosmetologii [2] [3] . .
Vývoj dvourozměrných fázovaných polí pro hypertermii nádorů a poté pro chirurgické účely začal v polovině 80. let pod vedením profesora C. Caina z University of Michigan . První vyvinuté mřížky se vyznačovaly širokou škálou provedení. Některé z nich využívaly geometrické ostření, jiné elektronické ostření. Některé byly navrženy tak, aby se pohybovaly prostorem jediného ohniska, zatímco jiné byly navrženy tak, aby syntetizovaly složitější pole se specifickou konfigurací, aby okamžitě pokryly požadovaný objem nádoru. Nejprve byl pro zjednodušení elektroniky a zmenšení její velikosti minimalizován počet kanálů [4] [5] . Následné návrhy mříží s plochou, kulovou nebo válcovou geometrií však předpokládaly použití všech prvků [6] [7] . Zejména byl vyvinut návrh sektorově vírové mřížky [8] , která umožnila vytvořit prstencové ohnisko různých průměrů.
Počátkem 90. let byl navržen příhradový design s prvky namontovanými na části kulové plochy [9] . To umožňuje kombinovat způsob elektronického ostření s geometrickým a dosáhnout tak nejvyššího zisku mřížky. Od té doby se tento design stal nejoblíbenější ze všech dostupných možností pro terapeutické dvourozměrné mřížky.
V roce 1988 se poprvé ukázala možnost vytvoření dvou a více ohnisek současně pomocí jedné mřížky [9] [10] . Možnost vytvoření ohniska ohřevu nebo destrukce pomocí speciálně syntetizované sady ohnisek předurčila zvláštní zájem o možné použití výkonných dvourozměrných mřížek v chirurgii a hypertermii . Výpočet fází a amplitud excitačních signálů potřebných k tomu na prvcích, jejichž počet v moderních terapeutických polích může přesáhnout 1000, však vyžaduje vývoj speciálních výpočetních algoritmů. Tento problém byl vyřešen v [10] , kde byla představena metoda syntézy multifokálních ultrazvukových polí, která umožňuje určit fáze a amplitudy signálů nutných k vytvoření určité úrovně pole v řadě „kontrolních bodů“ v daný objem. Fyzikální význam této metody, která se nazývá „pseudoinverzní“ [10] , je následující. M ohnisek je prezentováno jako imaginární zdroje zvuku umístěné v určité rovině a následně je vypočteno celkové amplitudově-fázové rozložení ve středu prvků pole, které se získá současným zapnutím těchto zdrojů. Pokud nyní aplikujeme signály s naznačeným amplitudově-fázovým rozložením na prvky pole, měníme znaménko fáze, pak získáme požadovaných M ohnisek v naznačené rovině. V zásadě je pomocí metody „pseudo-inverzní“ možné vytvořit oblast vlivu libovolné velikosti a konfigurace. Při výpočtu multifokálních ultrazvukových polí se používají optimalizační metody, které umožňují získat daný počet ohnisek se stejnými amplitudami na všech prvcích a tím dosáhnout maximálního akustického výkonu pole [10] .
Zdůvodnění možnosti použití intrakavitárního lineárního fázovaného pole pro chirurgickou léčbu prostaty bylo uvedeno v teoretické práci [11] . Podstata tohoto přístupu je založena na využití energie emitované všemi prvky pole ke generování jednoho nebo (zřídka) několika ohnisek, která se elektronicky pohybují v trojrozměrném prostoru.
Koncem 90. let se začala aktivně rozvíjet ideologie randomizace uspořádání prvků na povrchu mřížky, což vedlo k výraznému zlepšení kvality akustických polí vytvářených mřížkou [12] [13] .
Nejznámější aplikací lineárních fázových polí v medicíně je chirurgická léčba onemocnění prostaty (prostaty). Cílem je zničit nádor prostaty, nebo alespoň výrazně zmenšit její objem. Mřížka se zavádí přes konečník (transrektálně), přičemž k vytvoření akustického kontaktu mezi mřížkou a tkáněmi se používá tenkostěnný gumový balónek naplněný vodou. Vzdálenost od stěny rekta k požadovanému místu destrukce v prostatě je od 2 do 5 cm a příčná velikost prostaty obvykle nepřesahuje 4 cm. Je známo, že k destrukci tkání prostaty se používají přístroje Sonablate [14] a Ablatherm [15] , jejichž pracovním prvkem je jednoprvkový fokusační měnič s pevnou ohniskovou vzdáleností.
. To znamená, že pokud je potřeba změnit hloubku vlivu, je nutné vyměnit jeden zářič za jiný s jinou ohniskovou vzdáleností a překonfigurovat ostřící systém. Je zřejmé, že fázovaná pole jsou v tomto ohledu mnohem flexibilnější a slibnější a umožňují vám elektronicky pohybovat ohniskem přes tkáň prostaty a v případě potřeby vytvořit několik ohnisek. Možnost použití intrakavitárního lineárního fázovaného pole pro chirurgickou léčbu prostaty nezávisle na sobě uvedly do praxe dvě skupiny — americká [16] [17] a anglo-ruská [18] [19] . V druhém případě pole sestávalo ze 70 prvků o šířce 1 mm, délce 15 mm a tloušťce, což odpovídalo pracovní frekvenci 1 MHz (1,72 mm) [19] .
. Pole bylo vybaveno anténou magnetické rezonance (MR), která umožňovala vizualizaci postižené oblasti.
Experimentální studie ukázaly [19] , že použití lineárního pole se zadanými parametry umožňuje posun ohniska v axiálním směru minimálně o 30 až 60 mm a ve směru k němu kolmém o ± 20 mm, což odpovídá velikost prostaty. V tomto případě byla úroveň maxim sekundární intenzity v ohniskové rovině výrazně nižší než 10 % maximální intenzity v ohnisku a ne vyšší než 10 % v blízkosti povrchu zařízení.
Návrhy dalších mřížek pro operaci prostaty jsou popsány v řadě prací [20] [21] [22] [23] a podrobně rozebrány v knihách [2] [3] .
Až do počátku roku 2000 byla většina dvourozměrných mřížek pravidelná, to znamená, že prvky v nich byly instalovány na povrch mřížky pravidelným způsobem: ve formě čtverců, prstenců nebo šestiúhelníků. Uspořádání prvků do tvaru čtverců, které, jak ukázaly následné studie, lze rozpoznat jako možná nejnešťastnější způsob umístění prvků, bylo po mnoho let nejoblíbenější ze všech používaných metod [9] [24] [25 ] [26] [27] [28] .
Na konci 90. let bylo tedy vyvinuto, vyrobeno a testováno pole za podmínek in vivo ve formě části kulovitého pláště s poloměrem zakřivení 10 cm a průměrem 12 cm při frekvenci 1,1 MHz, který se skládal z 256 prvků uspořádaných do tvaru čtverců [29] [30] . Na rozdíl od dřívějších návrhů kulových dvourozměrných mřížek [9] , mřížka nebyla vyrobena z jednotlivých prvků, ale z jednoho kusu piezokompozitního materiálu s 1-3 konektivitou.
Od počátku 21. století se výrazně rozvinulo použití fokusovaného ultrazvuku k ovlivnění hlubokých tkání lidského mozku prostřednictvím neporušené lebky za účelem léčby řady neurologických onemocnění a neuromodulace centrálních nervových struktur. Za tímto účelem bylo vyvinuto několik modifikací zaostřovacích systémů, vyrobených ve formě polokoule, ve které je umístěna lidská hlava. Například v [31] bylo popsáno a studováno osově symetrické pole pro frekvenci 0,665 MHz ve formě polokoule s poloměrem zakřivení 15 cm a průměrem 30 cm, sestávající ze 64 prvků stejné velikosti ( plocha každého z nich byla ~22 cm2 ) .
V roce 1999 byla založena společnost InSightech (Izrael), jejím cílem byl vývoj technologií založených na využití výkonného fokusovaného ultrazvuku pod kontrolou MRI. Bylo vytvořeno a na trh uvedeno několik ultrazvukových zaostřovacích systémů: ExAblate 2000, 3000, 4000 a ExAblate Neuro . Obsahují 512-1024 prvků a mají tvar polokoule o průměru 30 cm Frekvence různých modifikací jsou následující: 220-230 kHz, 650-660 kHz, 1 a 2,3 MHz [3] . Akustický výkon je minimálně 800 wattů. Mříže jsou vyrobeny osově symetrické. Systém ExAblate Neuro je navržen tak, aby ovlivňoval hluboké struktury mozku přes neotevřenou lebku, a proto využívá nižší frekvence ze specifikovaného rozsahu.
Důležitým úkolem při vývoji všech fázovaných polí je snížení úrovně maxim sekundární intenzity v jím vytvořeném poli. Jejich fyzikální podstata do značné míry souvisí s přítomností diskrétně uspořádaných prvků v poli, což je ekvivalentní umístění jedné mřížky nebo mřížkového měniče před povrch. Výskyt takových maxim může vést ke vzniku „horkého místa“ mimo místo dopadu a k nežádoucímu přehřátí až destrukci konstrukcí mimo specifikovanou oblast dopadu. Klasický recept, jak se zbavit postranních laloků ve vyzařovacím diagramu , je, že vzdálenost mezi středy prvků pole by měla být rovna nebo menší než λ /2 [32] , kde λ je vlnová délka, tj. například ≤ 0,5 mm na frekvenci 1,5 MHz. U výkonných terapeutických mřížek není možné tento požadavek splnit, protože pro jeho realizaci by bylo nutné použít extrémně velké množství prvků a elektronických kanálů. Je známo, že úroveň postranních laloků v diagramu záření pole lze snížit snížením amplitudy na prvcích pole od jeho středu k okraji [32] . Role tohoto efektu však není tak velká, aby se v zájmu jeho realizace musel výrazně snížit akustický výkon mřížky. V pracích [16] [33] byla studována metoda založená na použití lineárních mřížek s nestejnými vzdálenostmi mezi středy prvků. Ukázalo se, že pokles úrovně maxim sekundární intenzity očekávaný v důsledku aperiodicity prvků lineárního pole může dosáhnout 30–45 % ve srovnání s poli se stejnými vzdálenostmi mezi prvky. Využití širokopásmových signálů k napájení prvků pole [34] také není příliš efektivní a dosud nebylo použito v reálných návrzích polí.
Jednou z prvních prací, ve kterých si autoři dali za úkol zjistit, zda porušení pravidelnosti uspořádání prvků umožňuje zlepšit kvalitu rozložení intenzity v poli vytvořeném mřížkou, byla práce Gosse ( Goss ) s kolegy [12] . Vypočítali mřížkové pole s náhodným uspořádáním prvků na jeho povrchu, ale získaný efekt byl malý. Důvodem bylo, že poměr průměru prvku k vlnové délce λ zvolený autory této práce byl příliš velký - 11,2. Jinými slovy, vyzařovací diagram takového prvku byl velmi úzký. Vliv velikostí prvků (a následně jejich směrovosti) na schopnost mřížek posouvat ohnisko byl diskutován v [35] . Doporučení autorů se scvrkla na potřebu zmenšit velikost prvků a současně zvýšit jejich počet, pokud by průměr ohřívaného objemu dosáhl 1 cm.
Metoda pro zlepšení kvality akustických polí generovaných výkonnými dvourozměrnými mřížkami, založená na použití „ztenčených“ mřížek s prvky náhodně umístěnými na povrchu mřížky, byla doložena a podrobně studována v [13] [36] . Došlo se k závěru, že vysoké kvality rozložení intenzity ultrazvuku lze dosáhnout za dvou podmínek: náhodného uspořádání prvků na povrchu dvourozměrného pole a dostatečně široký vyzařovací diagram prvku. Odhady ukázaly [13] [36] , že maximální velikost prvků, při které je ještě možné dosáhnout uspokojivé kvality pole, není větší než 5 λ . Přirozeně, čím menší je velikost vlny prvku, tím vyšší je schopnost mřížky pohybovat ohniskem v prostoru.
V [13] [36] byly porovnány charakteristiky ultrazvukových polí generovaných náhodnými a pravidelnými poli (ve formě čtverců, prstenců a šestiúhelníků) v širokém rozsahu hodnot parametrů (frekvence, počet prvků, pole průměr atd.). Ukázalo se, že kvalita polí generovaných mřížkami, hodnocená schopností pohybu jednoho nebo více ohnisek, jakož i amplitudou v tomto případě vznikajících maxim sekundární intenzity, byla u randomizovaných mřížek výrazně vyšší. Ve stejných pracích byla vyvinuta kritéria, která umožňují porovnat kvalitu polí různých mříží [13] [36] .
Samostatná řada prací byla věnována studiu schopnosti mříží vytvářet a pohybovat v prostoru velké množství ohnisek (například 16 nebo 25) [36] [37] , [38] , což je důležité zejména pro nádorová hypertermie. Numerické metody pro výpočet jednoohniskových a víceohniskových akustických polí jsou podrobně popsány v řadě prací [13] [36] [37] . Nedávno byla vyvinuta expresní výpočetní metoda založená na aplikaci analytického řešení ve vzdáleném poli každého z prvků [39] .
První skutečné návrhy randomizovaných mřížek byly vytvořeny a experimentálně studovány na univerzitě v Paříži [40] a na Imperial College v Londýně [41] .
. Parametry těchto mříží jsou blízké sobě navzájem a parametrům navrženým v [13] [36] [37] . Randomizaci rozložení prvků ve dvourozměrné mřížce využila i společnost Philips Healthcare při vytváření víceprvkového zaostřovacího systému pro použití na klinice [42] [43] .
Mezi různé technologie založené na použití vysoce intenzivního soustředěného ultrazvuku v medicíně, v 2000s. objevila se nová technologie, kterou pojmenoval její autor prof. Kane histotripsií analogií s litotrypsí [44] . Histotripsie se provádí pomocí extrémně intenzivních, krátkých (obvykle ne více než 3-10 period) ultrazvukových pulzů, které umožňují frakcionaci oblasti cílové tkáně pomocí oblaku kavitačních bublin. V tomto případě, pokud amplituda postranních laloků v mřížkovém poli nedosáhne prahu kavitace, dojde k destrukci pouze při hlavním maximu. To je zvláště cenné při provádění terapie přes neotevřenou lebku. Použití této technologie navíc zabraňuje přehřátí lebečních kostí, když jimi prochází silný ultrazvuk. Byl popsán vysoce výkonný zaostřovací systém pro transkraniální dopad na mozkové struktury metodou histotripsie [45] [46] .
V nedávné práci byl navržen návrh dvourozměrného pole, který umožňuje kombinovat randomizaci v uspořádání prvků pole s vysokou hustotou jejich uspořádání, a tedy s maximálním možným akustickým výkonem pole [47] . Toho je dosaženo uspořádáním prvků na povrchu mříže ve formě spirál.
Diskuse o výsledcích teoretických a experimentálních studií, naznačujících významný potenciál pro využití výkonných terapeutických mřížek v medicíně, je předmětem stovek článků a řady knih [2] [3] . Slibnými oblastmi klinické aplikace mřížek jsou: onkologie, destrukce tkání prostaty (prostaty), chirurgie děložních myomů, litotrypse, hypertermie, stimulace receptorových nervových struktur. Jsou ukázány možnosti využití dvourozměrných mřížek v kardiologii, pro léčbu glaukomu a dopadu na tkáně umístěné za hrudníkem, dále v plastické chirurgii a kosmetologii [2] [3] .
Fázovaná pole byla úspěšně použita k zacílení intracerebrálních nádorů pomocí fokusovaného ultrazvuku přes neotevřenou lebku, stejně jako k neuromodulaci mozkových struktur. Některé z nových vlastností již byly potvrzeny v preklinických testech, jiné se stále studují v laboratořích. Hemispherical phased arrays již byly použity na neurologických klinikách pro léčbu neuropatické bolesti [48] , léčbu esenciálního tremoru [49] a Parkinsonovy choroby. Povzbudivé výsledky byly získány při použití fokusovaného ultrazvuku k destrukci intracerebrálního tumoru – glioblastomu [50] , neuralgie trigeminu [51] , stejně jako intracerebrálních krvácení [52] a Alzheimerovy choroby . Byla také prokázána možnost využití vysoce výkonného soustředěného ultrazvuku k ovlivnění hematoencefalické bariéry mozku a také schopnost posílit lidský imunitní systém v boji proti rakovině [2] [3] .
Nedestruktivní testování ( NDT ) je obecný název pro řadu technologií, které umožňují stanovit vnitřní integritu různých konstrukcí a materiálů bez jejich destrukce a často i bez demontáže. A některé úlohy NDT lze vyřešit bez zastavení výrobního procesu.
Nedestruktivní zkoušení je nejdůležitějším technologickým řešením při výrobě a provozu zvláště kritických průmyslových zařízení a staveb: v jaderné energetice, přepravě ropy a plynu, chemické výrobě a skladování nebezpečných látek, v leteckém a raketovém průmyslu, v výroba vysoce zatížených agregátů (například větrných turbín) a mnoho dalších.
Schopnost identifikovat ohrožující závady v těchto a dalších podobných oblastech, a to jak ve fázi výroby, tak během provozu, dramaticky zvyšuje spolehlivost a bezpečnost potenciálně nebezpečných, ale pro lidi, konstrukce a průmysl naprosto nezbytných.
V dnešní době existuje poměrně hodně technologií schopných takové problémy řešit, i prostý výčet zabere hodně místa a času. Takže ve zkratce:
Záření - zkoumaný objekt je průsvitný zářením (nejčastěji rentgenovým zářením). No stejně jako fluorografie, kterou podstupujeme pravidelně (ostatně každý by měl mít fluorografický pas s ročními známkami průchodu). Před kontrolovaným objektem pracuje zdroj rentgenového záření a za ním je film nebo digitální panel, který zachycuje obraz. Pokud je na obrázku vše čisté - nejsou žádné vady, pacient je zdravý (alespoň prozatím), pokud jsou vady viditelné... No samozřejmě kontaktujte specializovaného specialistu.
Nevýhodou této metody je, že v průmyslu se nemusí pracovat s materiály, které jsou pro rentgenové záření téměř průhledné, jako je náš hrudník, ale nejčastěji s kovy (obvykle ocel). Zvýšením výkonu zdroje je možné osvětlit ocel, ale přiměřené tloušťky. A opět musí být přístup pro NDT zařízení na obou stranách testované konstrukce, což ve skutečnosti není vždy dostupné. Také práce se zdroji záření vyžaduje provádění speciálních bezpečnostních opatření pro personál.
Penetrační látky (kapiláry) - ošetření zkoušeného výrobku speciální kapalinou (penetrantem), která má schopnost pronikat i do nejjemnějších defektů výrobku, pokud existují. Metoda je dobrá pro kritické nádrže (pak se tomu říká detekce netěsností - nechápu, proč ještě nebyla použita na ISS k hledání úniků vzduchu z modulu Zvezda). Metoda je vhodná pro detekci trhlin, které vystupují na povrch, ale bohužel je bezmocná při hledání vnitřních defektů. A také to vyžaduje dodržování bezpečnostních opatření, protože musíte stříkat značné množství různých chemikálií.
Vířivý proud - předmět studia je vystaven magnetickému poli indukčního emitoru (cívky), který v něm generuje vířivé proudy (Foucaultovy proudy). Efekt je nyní dobře známý mnoha lidem, kteří používají indukční vařiče. Takový sporák neohřívá hořák, ale ohřívá nádobí na něm instalované - právě kvůli buzení těchto stejných Foucaultových proudů v této misce.
Zařízení pro nedestruktivní testování vířivými proudy neohřívají studovanou součást, protože se používají velmi malé proudy. Síla použitých proudů je dostatečná pouze k vybuzení vířivých proudů ve zkoumaném materiálu. Vířivé proudy vybuzené v materiálu zase vytvářejí magnetické pole, jehož analýzou lze jednoznačně určit odchylku od normálních hodnot. Metoda je zvláště účinná pro detekci povrchových defektů, dokonce i těch nejmikroskopičtějších trhlin, které nejsou viditelné pouhým okem. A velké plus – žádné nebezpečné záření nebo rozstřikované chemikálie.
Nevýhoda je stejná jako u kuchyňských indukčních vařičů – nelze na ně použít veškeré nádobí. Nefunguje nádobí z hliníku a jeho slitin, většina druhů nerezové oceli a ještě více z mědi, keramiky atd. Moderní nedestruktivní testovací zařízení sice pracují s mnohem širším spektrem materiálů, ale jsou pouze elektricky vodivé.
Ultrazvuk - studovaná část je průsvitná s ultrazvukovými vibracemi a echo z tohoto ultrazvuku je analyzováno. No, stejně jako v detektivních filmech: detektiv klepe na parkety - ozvěna je znělá, což znamená, že nic. A najednou hluchá odpověď – to je nalezená keš.
Ultrazvukové záření je vytvářeno piezoelektrickým měničem (PT), produktem vyrobeným ze speciálního materiálu, který mění svou velikost pod vlivem elektrického pole, které na něj působí. Přívod vysokofrekvenčního střídavého napětí vede k chvění sondy s touto frekvencí a pokud má tento převodník fyzický kontakt s testovanou částí, tyto vibrace se v ní šíří.
Principem ultrazvukového ovládání je v podstatě echolokace, jako u delfínů nebo netopýrů. Zvukové vibrace ve zkoušeném materiálu se odrážejí od hranic tohoto materiálu a případně od defektů v něm. Zvláštností materiálu, ze kterého je sonda vyrobena, je to, že se nejen „chvěje“, když je na ni aplikováno střídavé napětí, ale přesně naopak generuje elektrické impulsy, když je vystavena odraženým zvukovým vlnám.
Analýza těchto impulsů odezvy umožňuje pochopit, zda se v testované oblasti nachází „mezipaměť“, kterou je třeba otevřít.
Vývoj technologie vedl k použití fázových polí (PA) v takových zařízeních. Takové zařízení se skládá ze sady (matice) piezoelektrických měničů. Přivedení napětí na prvky této matice ne všechny najednou, ale prvek po prvku podle odpovídajícího vzorce, je ekvivalentní vyzařování jednoho „velkého“ prvku paprskem s požadovanými charakteristikami. Směr tohoto paprsku lze navíc rychle elektronicky měnit řídicím programem. Může se jednat o lineární skenování pro vyhledání koroze na maximální ploše nebo o zaměření na bod, kde například operátor potřebuje použít více energie při kontrole složité oblasti svaru.
Ultrazvukový defektoskop s fázovaným polem tedy může jedním průchodem zkontrolovat ne malou oblast pod sebou, ale celou oblast v kontrolované části.
PD defektoskopy jsou nyní nejslibnější - jsou to univerzální zařízení schopná "vidět skrz" a analyzovat detaily a struktury vyrobené z široké škály materiálů a různých velikostí a konfigurací. Jejich použití je bezpečné, umožňují uložit všechna kontrolní data a umožňují trojrozměrně vyhodnocovat parametry závad.
Metody ultrazvukového nedestruktivního zkoušení se neustále vyvíjejí. Již v roce 1975 byla zveřejněna technika TOFD (Time-of-flight difraction). Této metodě se také říká metoda „time-of-flight“, což je doslovný překlad anglického názvu, i když v ruštině by to bylo správně „metoda časové difrakce“. Ve druhé polovině 80. let minulého století si začal získávat oblibu díky nástupu dostatečně výkonných, ale zároveň přenosných počítačů schopných zpracovávat výsledky měření přímo v místě řízení.
Podstata metody spočívá v tom, že TOFD analyzuje dobu průchodu ultrazvukového pulsu pro určení polohy a velikosti zdroje odrazu. Běžné měření odraženého signálu je poměrně nespolehlivá metoda pro určení velikosti defektů, neboť amplituda tohoto signálu výrazně závisí na orientaci trhliny a směru ultrazvukového paprsku PET zářiče.
V případě TOFD je dvojice ultrazvukových sond umístěna na opačných stranách analyzovaného objektu (např. svar). Jedna ze sond, vysílač, vysílá ultrazvukový impuls, který je zachycován sondou na druhé straně, přijímačem. V neporušených objektech přijímá sonda přijímače signály ze dvou vln: jedna se šíří po povrchu a druhá, která se odráží od vzdálené stěny. V přítomnosti trhliny dochází k difrakci ultrazvukové vlny, která se odráží především od špiček trhliny. Pomocí známé (naměřené a vypočtené) doby průchodu pulsu lze velmi přesně vypočítat hloubku okraje trhliny pomocí jednoduché trigonometrie a automaticky pomocí počítače.
U moderních zařízení není ani potřeba dvojice přijímač-vysílač na obou stranách snímaného objektu, stačí „chytrý“ vysílač a přijímač na jedné straně, ze strany skenování.
Olympus, jeden z předních světových výrobců nedestruktivních testovacích přístrojů, vyrábí zařízení, zejména rodinu Omniscan, ve které jsou implementovány všechny moderní metody NDT. „Zvonky a píšťalky“ jako vestavěné GPS, velké množství paměti pro záznam výsledků nejsou to nejdůležitější. A co je opravdu důležité, tato zařízení kombinují nejvyšší spolehlivost, výkonnou funkčnost a vynikající ergonomii.