Et ultrasonic phased array er en ultralydsteknologi, der giver elektronisk dynamisk fokusering [1] , det vil sige, at den giver dig mulighed for at ændre placeringen af fokus uden at flytte selve arrayet, og også skabe, om nødvendigt, flere foci på samme tid [ 2] [3] . Det bruges i medicin til ultralydsdiagnostik [1] , invasiv intervention, i industrielle ikke -destruktive testsystemer .
Til ultralydskirurgi og terapi bruges to typer gitter: ekstrakorporale, installeret uden for patientens krop, og gitter, der indføres i kroppen. De første af dem har ingen størrelsesbegrænsninger (halvkugleformede riste til kirurgi med en diameter på 30 cm er kendte), og kan derfor laves todimensionelle. Gitre af den anden type med betydelig akustisk effekt bør have de mindst mulige tværgående dimensioner (helst højst 20-25 mm) og er derfor lineære.
Potentielle områder for klinisk anvendelse af phased array-teknologi er: onkologi , ødelæggelse af prostatavæv ( prostata), livmoderfibromyomkirurgi , lithotripsi, stimulering af receptornervestrukturer. Udsigterne for brugen af todimensionelle gitter i kardiologi , til behandling af glaukom , til neuromodulation af hjernestrukturer og for påvirkning af intracerebrale tumorer gennem et uåbnet kranium, samt i plastikkirurgi og kosmetologi [2] [3] er vist. .
Udviklingen af todimensionelle fasede arrays til tumorhypertermi, og derefter til kirurgiske formål, begyndte i midten af 1980'erne under vejledning af professor C. Cain fra University of Michigan . De første udviklede riste blev kendetegnet ved en bred vifte af designs. Nogle af dem brugte geometrisk fokusering, andre brugte elektronisk fokusering. Nogle var designet til at bevæge sig gennem rummet af et enkelt fokus, mens andre var designet til at syntetisere et mere komplekst felt med en specifik konfiguration for straks at dække det nødvendige tumorvolumen. I starten blev antallet af kanaler minimeret for at forenkle elektronik og reducere dens størrelse [4] [5] . Efterfølgende design af gitter med flad, sfærisk eller cylindrisk geometri forudsatte dog brugen af alle elementer [6] [7] . Især blev designet af et sektor-hvirvelgitter [8] udviklet , hvilket gjorde det muligt at skabe et ringformet fokus med forskellige diametre.
I begyndelsen af 1990'erne blev et gitterdesign foreslået med elementer monteret på en del af en sfærisk overflade [9] . Dette gør det muligt at kombinere den elektroniske fokuseringsmetode med den geometriske, og derved opnå den højeste gitterforstærkning. Siden da er dette design blevet det mest populære af alle tilgængelige muligheder for terapeutiske todimensionelle gitter.
I 1988 blev muligheden for at skabe to eller flere brændpunkter samtidigt ved hjælp af et gitter vist for første gang [9] [10] . Muligheden for at skabe et fokus for opvarmning eller ødelæggelse ved hjælp af et specielt syntetiseret sæt af foci har bestemt en særlig interesse i den mulige brug af kraftige todimensionelle gitre i kirurgi og hypertermi . Imidlertid kræver beregningen af faser og amplituder af excitatoriske signaler, der kræves til dette på elementer, hvis antal i moderne terapeutiske arrays kan overstige 1000, udvikling af specielle beregningsalgoritmer. Dette problem blev løst i [10] , hvor en metode til at syntetisere multifokale ultralydsfelter blev præsenteret, som gør det muligt at bestemme faser og amplituder af de signaler, der er nødvendige for at skabe et bestemt feltniveau i en række "kontrolpunkter" i en givet volumen. Den fysiske betydning af denne metode, som kaldes "pseudo-invers" [10] , er som følger. M foci præsenteres som imaginære lydkilder placeret på et bestemt plan, og derefter beregnes den samlede amplitude-fasefordeling i midten af array-elementerne, hvilket opnås ved samtidig at tænde for disse kilder. Hvis vi nu anvender signaler med den angivne amplitude-fasefordeling til elementerne i arrayet, og ændrer fasens fortegn, så vil vi opnå de nødvendige M foci i det angivne plan. I princippet er det ved hjælp af "pseudo-inverse" metoden muligt at skabe et indflydelsesområde af enhver given størrelse og konfiguration. Ved beregning af multifokale ultralydsfelter anvendes optimeringsmetoder, der gør det muligt at opnå et givet antal foci med samme amplituder på alle elementer og derved opnå den maksimale akustiske effekt af arrayet [10] .
Begrundelsen for muligheden for at anvende et intrakavitært lineært faset array til kirurgisk behandling af prostata blev givet i et teoretisk arbejde [11] . Essensen af denne tilgang er baseret på brugen af energi udsendt af alle elementer i arrayet til at generere en eller (sjældent) flere foci, der bevæger sig elektronisk i tredimensionelt rum.
I slutningen af 1990'erne begyndte ideologien om randomisering af arrangementet af elementer på gitteroverfladen aktivt at udvikle sig, hvilket førte til en væsentlig forbedring af kvaliteten af de akustiske felter skabt af gitteret [12] [13] .
Den mest kendte anvendelse af lineære fasede arrays i medicin er kirurgisk behandling af sygdomme i prostatakirtlen (prostata). Målet er at ødelægge prostatatumoren eller i det mindste reducere dens volumen betydeligt. Gitteret føres ind gennem rektum (transrektalt), mens en tyndvægget gummiballon fyldt med vand bruges til at skabe akustisk kontakt mellem gitteret og væv. Afstanden fra endetarmens væg til det krævede ødelæggelsessted i prostata er fra 2 til 5 cm, og den tværgående størrelse af prostata overstiger normalt ikke 4 cm. Det er kendt, at Sonablate [14] og Ablatherm [15] enheder bruges til at ødelægge prostatavæv , hvis arbejdselement er en enkelt-element fokuseringstransducer med en fast brændvidde.
. Dette betyder, at hvis det er nødvendigt at ændre påvirkningsdybden, er det nødvendigt at ændre en emitter til en anden, der har en anden brændvidde, og at omkonfigurere fokuseringssystemet. Det er klart, at fasede arrays er meget mere fleksible og lovende i denne henseende, hvilket giver dig mulighed for elektronisk at flytte fokus gennem prostatavævet, samt oprette flere foci, hvis det er nødvendigt. Muligheden for at bruge et intrakavitært lineært faset array til kirurgisk behandling af prostata blev implementeret i praksis uafhængigt af to grupper - amerikansk [16] [17] og anglo-russisk [18] [19] . I sidstnævnte tilfælde bestod arrayet af 70 elementer, 1 mm brede, 15 mm lange og tykke, svarende til en driftsfrekvens på 1 MHz (1,72 mm) [19] .
. Arrayet var udstyret med en magnetisk resonans (MR) antenne, som gjorde det muligt at visualisere det berørte område.
Eksperimentelle undersøgelser har vist [19] , at brugen af et lineært array med de specificerede parametre gør det muligt at flytte fokus inden for mindst 30 til 60 mm i aksial retning og ± 20 mm i retningen vinkelret på det, hvilket svarer til størrelsen af prostata. I dette tilfælde var niveauet af sekundære intensitetsmaksima i brændplanet signifikant mindre end 10 % af den maksimale intensitet ved fokus og ikke højere end 10 % nær overfladen af enheden.
Designet af andre gitre til prostatakirurgi er beskrevet i en række værker [20] [21] [22] [23] og diskuteret detaljeret i bøger [2] [3] .
Indtil begyndelsen af 2000'erne var de fleste todimensionelle gittere regelmæssige, det vil sige, at elementerne i dem blev installeret på overfladen af gitteret på en regelmæssig måde: i form af firkanter, ringe eller sekskanter. Arrangementet af elementer i form af kvadrater, som, som efterfølgende undersøgelser har vist, kan genkendes som den måske mest uheldige måde at placere elementer på, var i mange år den mest populære af alle anvendte metoder [9] [24] [25 ] [26] [27 ] [28] .
I slutningen af 1990'erne blev der således udviklet, fremstillet og testet et array under in vivo -betingelser i form af en del af en kugleformet skal med en krumningsradius på 10 cm og en diameter på 12 cm med en frekvens på 1,1 MHz, som bestod af 256 elementer arrangeret i form af kvadrater [29] [30] . I modsætning til tidligere design af sfæriske todimensionelle gitre [9] blev gitteret ikke lavet af individuelle elementer, men af et enkelt stykke piezokompositmateriale med 1-3 tilslutningsmuligheder.
Siden begyndelsen af 2000'erne er brugen af fokuseret ultralyd til at påvirke det dybe væv i den menneskelige hjerne gennem det intakte kranium blevet betydeligt udviklet for at behandle en række neurologiske sygdomme og neuromodulere de centrale nervestrukturer. Til dette blev der udviklet flere modifikationer af fokuseringssystemer, lavet i form af en halvkugle, hvor det menneskelige hoved er placeret. For eksempel i [31] blev et aksesymmetrisk array for en frekvens på 0,665 MHz beskrevet og undersøgt i form af en halvkugle med en krumningsradius på 15 cm og en diameter på 30 cm, bestående af 64 elementer af samme størrelse ( arealet af hver af dem var ~22 cm2 ) .
I 1999 blev InSightech-virksomheden (Israel) grundlagt, dens mål var at udvikle teknologier baseret på brugen af kraftfuld fokuseret ultralyd under MRI-kontrol. Adskillige ultralydsfokuseringssystemer er blevet skabt og kommercialiseret: ExAblate 2000, 3000, 4000 og ExAblate Neuro . De indeholder 512-1024 elementer og har form som en halvkugle med en diameter på 30 cm. Frekvenserne af forskellige modifikationer er som følger: 220-230 kHz, 650-660 kHz, 1 og 2,3 MHz [3] . Akustisk effekt er mindst 800 watt. Gitter er lavet aksesymmetriske. ExAblate Neuro -systemet er designet til at påvirke de dybe strukturer i hjernen gennem et uåbnet kranium og bruger derfor lavere frekvenser fra det specificerede område.
En vigtig opgave i udviklingen af alle fasede arrays er at reducere niveauet af sekundære intensitetsmaksima i feltet skabt af det. Deres fysiske karakter er i høj grad relateret til tilstedeværelsen af diskret arrangerede elementer i arrayet, hvilket svarer til at placere et enkelt gitter eller gittertransducer foran overfladen. Forekomsten af sådanne maksima kan føre til udseendet af et "hot spot" væk fra nedslagsstedet og til uønsket overophedning og endda ødelæggelse af strukturer uden for det specificerede nedslagsområde. Den klassiske opskrift på at slippe af med sidesløjfer i strålingsmønsteret er, at afstanden mellem centrene af array-elementerne skal være lig med eller mindre end λ /2 [32] , hvor λ er bølgelængden, dvs. f.eks. ≤ 0,5 mm ved frekvensen 1,5 MHz. Det er umuligt at opfylde dette krav i kraftfulde terapeutiske gitter, da det for dets implementering ville være nødvendigt at bruge et ekstremt stort antal elementer og elektroniske kanaler. Det er kendt, at niveauet af sidesløjfer i array-strålingsmønsteret kan reduceres ved at reducere amplituden på array-elementerne fra dets centrum til periferien [32] . Denne effekts rolle er dog ikke så stor, at den akustiske kraft af gitteret af hensyn til dens implementering bør reduceres kraftigt. I værker [16] [33] blev en metode baseret på brugen af lineære gitter med ulige afstande mellem elementernes centre studeret. Det viste sig, at faldet i niveauet af sekundære intensitetsmaksima, der forventes på grund af aperiodiciteten af elementerne i et lineært array, kan nå 30-45% sammenlignet med arrays med lige store afstande mellem elementer. Brugen af bredbåndssignaler til at forsyne array-elementer [34] er heller ikke særlig effektiv og er endnu ikke blevet brugt i rigtige array-designs.
Et af de første værker, hvor forfatterne stillede til opgave at finde ud af, om krænkelsen af regelmæssigheden af arrangementet af elementer gør det muligt at forbedre kvaliteten af intensitetsfordelinger i feltet skabt af gitteret, var Goss' arbejde ( Goss ) med kolleger [12] . De beregnede gitterfeltet med et tilfældigt arrangement af elementer på dets overflade, men den opnåede effekt var lille. Årsagen var, at forholdet mellem elementets diameter og bølgelængden λ valgt af forfatterne til dette værk var for stort - 11,2. Med andre ord var strålingsmønsteret for et sådant element meget snævert. Indflydelsen af elementstørrelser (og følgelig deres retningsbestemmelse) på gitres evne til at flytte fokus blev diskuteret i [35] . Forfatternes anbefalinger kogte ned til behovet for at reducere størrelsen af elementerne og samtidig øge deres antal, hvis diameteren af det opvarmede volumen skulle nå 1 cm.
En metode til forbedring af kvaliteten af akustiske felter genereret af kraftige todimensionelle gitre, baseret på brugen af "udtyndede" gitre med elementer tilfældigt placeret på gitteroverfladen, blev underbygget og undersøgt i detaljer i [13] [36] . Det blev konkluderet, at en høj kvalitet af ultralydsintensitetsfordelinger kan opnås under to forhold: et tilfældigt arrangement af elementer på overfladen af et todimensionelt array og et tilstrækkeligt bredt strålingsmønster af elementet. Estimater har vist [13] [36] at den maksimale størrelse af elementerne, hvor det stadig er muligt at opnå en tilfredsstillende kvalitet af feltet, ikke er mere end 5 λ . Jo mindre bølgestørrelsen af elementet er, jo højere er naturligvis gitterets evne til at flytte fokus i rummet.
I [13] [36] blev karakteristikaene for ultralydsfelter genereret af randomiserede og regulære arrays (i form af kvadrater, ringe og sekskanter) sammenlignet i en lang række parameterværdier (frekvens, antal elementer, array) diameter osv.). Det viste sig, at kvaliteten af felterne genereret af gitrene, vurderet ud fra evnen til at flytte en eller flere foci, samt af amplituden af de sekundære intensitetsmaksima, der opstår i dette tilfælde, var signifikant højere for randomiserede gitre. I de samme værker blev der udviklet kriterier, der gør det muligt at sammenligne kvaliteten af felter af forskellige gitter [13] [36] .
En separat serie af værker blev viet til studiet af gitres evne til at skabe og bevæge et stort antal foci i rummet (f.eks. 16 eller 25) [36] [37] , [38] , hvilket er særligt vigtigt for tumor hypertermi. Numeriske metoder til beregning af enkeltfokus og multifokus akustiske felter er detaljeret i en række værker [13] [36] [37] . For nylig er der udviklet en ekspres beregningsmetode baseret på anvendelsen af en analytisk løsning i det fjerne felt af hvert af elementerne [39] .
De første rigtige designs af randomiserede gitter blev lavet og eksperimentelt studeret ved University of Paris [40] og på Imperial College, London [41] .
. Parametrene for disse gitter er tæt på hinanden og på dem, der er foreslået i [13] [36] [37] . Randomisering af fordelingen af elementer i et to-dimensionelt gitter blev også brugt af Philips Healthcare ved oprettelse af et multi-element fokuseringssystem til brug i klinikken [42] [43] .
Blandt de forskellige teknologier baseret på brugen af høj-intensitet fokuseret ultralyd i medicin, i 2000'erne. en ny teknologi dukkede op, navngivet af dens forfatter prof. Kane ved histotripsi i analogi med litotripsi [44] . Histotripsi implementeres ved hjælp af ekstremt intense, korte (normalt ikke mere end 3-10 perioder) ultralydsimpulser, som tillader fraktionering af målvævsområdet ved hjælp af en sky af kavitationsbobler. I dette tilfælde, hvis amplituden af sidelapperne i gitterfeltet ikke når kavitationstærsklen, sker ødelæggelsen kun ved hovedmaksimum. Dette er især værdifuldt, når du udfører terapi gennem et uåbnet kranium. Derudover undgår brugen af denne teknologi overophedning af kranieknoglerne, når kraftig ultralyd passerer gennem dem. Et kraftigt fokuseringssystem til transkraniel påvirkning af hjernestrukturer ved histotripsi-metoden er blevet beskrevet [45] [46] .
I et nyligt arbejde blev et todimensionelt array-design foreslået, der tillader at kombinere randomisering i arrangementet af array-elementer med en høj tæthed af deres pakning og dermed med den maksimalt mulige akustiske effekt af arrayet [47] . Dette opnås ved at arrangere elementer på overfladen af gitteret i form af spiraler.
Diskussion af resultaterne af teoretiske og eksperimentelle undersøgelser, der indikerer et betydeligt potentiale for brugen af kraftfulde terapeutiske gitter i medicin, er genstand for hundredvis af artikler og en række bøger [2] [3] . Lovende områder for klinisk anvendelse af gitre er: onkologi, ødelæggelse af prostata (prostata) væv, kirurgi for uterine fibromer, lithotripsi, hypertermi, stimulering af receptornervestrukturer. Mulighederne for at anvende todimensionelle gitre i kardiologi, til behandling af grøn stær og påvirkning af væv placeret bag brystet, samt i plastikkirurgi og kosmetologi [2] [3] er vist .
Phased arrays er med succes blevet brugt til at målrette intracerebrale tumorer med fokuseret ultralyd gennem et uåbnet kranium, såvel som til at neuromodulere hjernestrukturer. Nogle af de nye funktioner er allerede blevet bekræftet i prækliniske forsøg, mens andre stadig undersøges i laboratorier. Halvkugleformede fasede arrays er allerede blevet brugt i neurologiske klinikker til behandling af neuropatisk smerte [48] , behandling af essentiel tremor [49] og Parkinsons sygdom. Der er opnået opmuntrende resultater vedrørende brugen af fokuseret ultralyd til destruktion af en intracerebral tumor - glioblastom [50] , trigeminusneuralgi [51] samt intracerebrale blødninger [52] og Alzheimers sygdom . Muligheden for at bruge højeffekt fokuseret ultralyd til at påvirke hjernens blod-hjerne- barriere er også blevet vist, samt evnen til at styrke det menneskelige immunsystem til at bekæmpe kræft [2] [3] .
Ikke-destruktiv test ( NDT ) er en fællesbetegnelse for en række teknologier, der gør det muligt at etablere den interne integritet af forskellige strukturer og materialer uden at de ødelægges og ofte endda uden demontering. Og nogle NDT-opgaver kan løses uden at stoppe produktionsprocessen.
Ikke-destruktiv testning er den vigtigste teknologiske løsning i produktion og drift af særligt kritiske industrielle faciliteter og strukturer: inden for atomenergi, olie- og gastransport, kemisk produktion og opbevaring af farlige stoffer, i flyindustrien og raketindustrien, i produktion af højt belastede enheder (for eksempel vindmøller) og mange andre.
Evnen til at identificere truende fejl i disse og andre lignende områder, både på produktionsstadiet og under drift, øger dramatisk pålideligheden og sikkerheden af potentielt farlige, men absolut nødvendige for mennesker, strukturer og industrier.
I dag er der ret mange teknologier, der er i stand til at løse sådanne problemer, selv en simpel opregning vil tage meget plads og tid. Så kort fortalt:
Stråling - objektet under undersøgelse er gennemskinnelig med stråling (oftest røntgenstråler). Tja, ligesom fluorografi, som vi gennemgår jævnligt (alle skal jo have et fluorografisk pas med årlige passagemærker). En røntgenkilde arbejder foran objektet, der kontrolleres, og bagved er en film eller et digitalt panel, der fanger billedet. Hvis alt er rent på billedet - der er ingen defekter, patienten er rask (i hvert fald for nu), hvis defekter er synlige ... Nå, selvfølgelig, kontakt en specialiseret specialist.
Ulempen ved denne metode er, at man i industrien ikke skal beskæftige sig med materialer, der er næsten gennemsigtige for røntgenstråler, som vores bryst, men oftest med metaller (normalt stål). Ved at øge kildens kraft er det muligt at oplyse stål, men af en rimelig tykkelse. Og igen skal der være adgang for NDT-udstyr på begge sider af den struktur, der testes, hvilket ikke altid er tilgængeligt i virkeligheden. Arbejdet med strålingskilder kræver også implementering af særlige sikkerhedsforanstaltninger for personalet.
Penetrerende stoffer (kapillær) - behandling af testproduktet med en speciel væske (penetrant), som har evnen til at trænge ind i de fineste defekter ved produktet, hvis nogen. Metoden er god til kritiske tanke (så kaldes den lækagedetektion - jeg forstår ikke, hvorfor den endnu ikke er blevet brugt på ISS til at søge efter luftlækager fra Zvezda-modulet). Metoden er praktisk til at opdage revner, der kommer til overfladen, men desværre er den magtesløs til at søge efter interne defekter. Og det kræver også overholdelse af sikkerhedsforanstaltninger, for man skal sprøjte en betydelig mængde forskellige kemikalier.
Hvirvelstrøm - genstanden for undersøgelsen udsættes for magnetfeltet fra en induktionssender (spole), som genererer hvirvelstrømme (Foucault-strømme) i den. Effekten er efterhånden velkendt for mange, der bruger induktionskomfur. En sådan komfur opvarmer ikke brænderen, men opvarmer opvasken, der er installeret på den - netop på grund af excitationen af de samme Foucault-strømme i denne skål.
Enheder til ikke-destruktiv hvirvelstrømstest opvarmer ikke den del, der undersøges, da der bruges meget små strømme. Styrken af de anvendte strømme er kun tilstrækkelig til at excitere hvirvelstrømme i det undersøgte materiale. De hvirvelstrømme, der exciteres i materialet, skaber til gengæld et magnetfelt, ved at analysere, som man entydigt kan bestemme afvigelsen fra normale aflæsninger. Metoden er især effektiv til at opdage overfladefejl, selv de mest mikroskopiske revner, der ikke er synlige for det blotte øje. Og et stort plus - ingen farlig stråling eller sprøjtede kemikalier.
Ulempen er den samme som ved induktionskomfurer i køkkenet - ikke alle retter kan bruges på dem. Fade lavet af aluminium og dets legeringer, de fleste kvaliteter af rustfrit stål, og endnu mere kobber, keramik osv. virker ikke. Selvom moderne ikke-destruktive testenheder fungerer med et meget bredere udvalg af materialer, er de kun elektrisk ledende.
Ultralyd - den del, der undersøges, er gennemskinnelig med ultralydsvibrationer, og ekkoet fra denne ultralyd analyseres. Nå, ligesom i detektivfilm: Detektiven banker på parketfliserne – ekkoet er klangfuldt, hvilket betyder, at der ikke er noget. Og pludselig et døvt svar - det er cachen fundet.
Ultralydsstråling er skabt af en piezoelektrisk transducer (PT), et produkt lavet af et specielt materiale, der ændrer størrelsen under påvirkning af et elektrisk felt, der påføres det. Tilførslen af en højfrekvent vekselspænding fører til vibration af sonden med denne frekvens, og hvis denne transducer har fysisk kontakt med den del, der testes, forplanter disse vibrationer sig i den.
Princippet for ultralydskontrol er i det væsentlige ekkolokalisering, som hos delfiner eller flagermus. Lydvibrationer i det testede materiale reflekteres fra dette materiales grænser og, hvis nogen, fra defekter i det. Det særlige ved det materiale, som sonden er lavet af, er, at den ikke kun "skælver", når en vekselspænding påføres den, men også, præcis det modsatte, genererer elektriske impulser, når den udsættes for reflekterede lydbølger.
Analysen af disse responsimpulser gør det muligt at forstå, om der er en "cache" i området under test, som skal åbnes.
Udviklingen af teknologi har ført til brugen af phased arrays (PA) i sådanne enheder. En sådan enhed består af et sæt (matrix) af piezoelektriske transducere. Påføring af spænding til elementerne i denne matrix ikke alle på én gang, men element for element i henhold til den tilsvarende formel, svarer til strålingen fra et "stort" element fra en stråle med de nødvendige egenskaber. Desuden kan retningen af denne stråle hurtigt ændres elektronisk af styreprogrammet. Dette kan være en lineær scanning for at se efter korrosion over det maksimale område, eller fokus på et punkt, hvor operatøren for eksempel skal bruge mere strøm, når han inspicerer et komplekst svejseområde.
En ultralydsfejldetektor med et phased array kan således i én omgang kontrollere ikke et lille område under det, men hele området i den del, der kontrolleres.
PD fejldetektorer er nu de mest lovende - de er universelle enheder, der er i stand til at "se igennem" og analysere detaljer og strukturer lavet af en bred vifte af materialer og en række forskellige størrelser og konfigurationer. De er sikre at bruge, giver dig mulighed for at gemme alle kontroldata og gør det muligt at evaluere parametrene for defekter i tre dimensioner.
Metoder til ikke-destruktiv ultralydstestning udvikles løbende. Tilbage i 1975 blev TOFD (Time-of-flight diffraction) teknikken offentliggjort. Denne metode kaldes også "time-of-flight"-metoden, der bogstaveligt talt oversætter det engelske navn, selvom det på russisk ville være "time-diffraction method" ville være korrekt. I anden halvdel af 80'erne af det sidste århundrede begyndte den at vinde popularitet på grund af fremkomsten af tilstrækkeligt kraftfulde, men samtidig bærbare computere, der er i stand til at behandle måleresultater lige på kontrolstedet.
Essensen af metoden er, at TOFD analyserer transittiden for en ultralydsimpuls for at bestemme reflektionskildens position og størrelse. Konventionel måling af det reflekterede signal er en relativt upålidelig metode til at bestemme størrelsen af defekter, da amplituden af dette signal afhænger væsentligt af orienteringen af revnen og retningen af ultralydsstrålen fra PET-emitteren.
I tilfælde af TOFD placeres et par ultralydsonder på modsatte sider af objektet, der analyseres (f.eks. en svejsning). En af proberne, senderen, udsender en ultralydsimpuls, som opfanges af sonden på den anden side, modtageren. I intakte genstande modtager modtagersonden signaler fra to bølger: en, der bevæger sig langs overfladen, og den anden, der reflekteres fra den fjerne væg. I nærvær af en revne opstår diffraktion af en ultralydsbølge, som hovedsageligt reflekteres fra sprækkens spidser. Ved at bruge pulsens kendte (målte og beregnede) transittid, kan dybden af revnekanten beregnes meget nøjagtigt ved hjælp af simpel trigonometri og automatisk ved hjælp af en computer.
I moderne enheder er et par modtager-sender ikke engang påkrævet på begge sider af det scannede objekt, en "smart" sender og modtager er nok på den ene side, fra siden af scanningen.
Olympus, en af verdens førende producenter af ikke-destruktive testinstrumenter, producerer enheder, især Omniscan-familien, hvor alle moderne NDT-metoder er implementeret. De "klokker og fløjter" som indbygget GPS, en stor mængde hukommelse til registrering af resultater er ikke det vigtigste. Og hvad der virkelig er vigtigt, disse enheder kombinerer den højeste pålidelighed, kraftfuld funktionalitet og fremragende ergonomi.