Az ultrahangos fázisú tömb olyan ultrahang technológia , amely elektronikus dinamikus fókuszálást biztosít [1] , azaz lehetővé teszi a fókusz helyének megváltoztatását anélkül, hogy magát a tömböt mozgatná, és szükség esetén több gócot is létrehozhat egyidejűleg [ 2] [3] . Az orvostudományban ultrahang-diagnosztikára [1] , invazív beavatkozásra, ipari roncsolásmentes vizsgálórendszerekben alkalmazzák .
Az ultrahangos műtéthez és terápiához kétféle rácsot használnak: a testen kívüli, a páciens testén kívül telepített és a testbe bevezetett rácsokat. Közülük az elsőnek nincs méretkorlátozása (30 cm átmérőjű műtéti félgömb alakú rácsok ismertek), ezért kétdimenzióssá tehető. A második típusú, jelentős akusztikai teljesítménnyel rendelkező rácsoknak a lehető legkisebb keresztirányú méretekkel kell rendelkezniük (lehetőleg legfeljebb 20–25 mm), ezért lineárisak.
A fázissoros technológia klinikai alkalmazásának lehetséges területei: onkológia , prosztataszövet ( prosztata) destrukciója, méh fibromioma műtét , litotripszia, receptor idegstruktúrák stimulálása. Bemutatják a kétdimenziós rácsok alkalmazásának lehetőségeit a kardiológiában , a glaukóma kezelésében , az agyi struktúrák neuromodulációjában és az intracerebrális daganatok bontatlan koponyán keresztüli befolyásolásában, valamint a plasztikai sebészetben és a kozmetológiában [2] [3] .
A daganatos hipertermia, majd sebészeti célú kétdimenziós fázisú tömbök fejlesztése az 1980-as évek közepén kezdődött a Michigani Egyetem C. Cain professzorának irányítása alatt . Az elsőként kifejlesztett rácsokat sokféle formatervezés jellemezte. Egyesek geometriai, mások elektronikus fókuszálást alkalmaztak. Egyeseket úgy terveztek, hogy egyetlen fókusz terében mozogjanak, míg mások egy összetettebb, specifikus konfigurációjú mezőt szintetizáljanak, hogy azonnal lefedjék a szükséges tumortérfogatot. Eleinte az elektronika egyszerűsítése és méretének csökkentése érdekében a csatornák számát minimálisra csökkentették [4] [5] . A lapos, gömb- vagy hengeres geometriájú rácsok későbbi tervezései azonban az összes elem felhasználását feltételezték [6] [7] . Különösen egy szektor-örvényrács [8] kialakítását fejlesztették ki , amely lehetővé tette különböző átmérőjű gyűrű alakú fókusz létrehozását.
Az 1990-es évek elején olyan rácsos kialakítást javasoltak, amelynek elemeit egy gömbfelület egy részére szerelték fel [9] . Ez lehetővé teszi az elektronikus fókuszálási módszer és a geometriai fókusz kombinálását, és ezáltal a legmagasabb rácserősítés elérését. Azóta ez a kialakítás a legnépszerűbb a terápiás kétdimenziós rácsokhoz rendelkezésre álló lehetőségek közül.
1988-ban mutatták meg először annak lehetőségét, hogy egy rács segítségével egyidejűleg két vagy több gócot hozzunk létre [9] [10] . Az a lehetőség, hogy egy speciálisan szintetizált góckészlet segítségével melegítési vagy roncsolási fókuszt lehet létrehozni, különös érdeklődést mutatott a nagy teljesítményű kétdimenziós rácsok lehetséges alkalmazása iránt a sebészetben és a hipertermiában . Az ehhez szükséges gerjesztő jelek fázisainak és amplitúdóinak kiszámítása azonban olyan elemeken, amelyek száma a modern terápiás tömbökben meghaladhatja az 1000-et, speciális számítási algoritmusok kidolgozását igényli. Ezt a problémát [10] -ben oldották meg , ahol bemutattak egy olyan módszert multifokális ultrahangos mezők szintetizálására, amely lehetővé teszi egy bizonyos térszint létrehozásához szükséges jelek fázisainak és amplitúdóinak meghatározását számos „vezérlőpontban”. adott kötet. Ennek a "pszeudo-inverznek" [10] nevezett módszernek a fizikai jelentése a következő. M gócot egy bizonyos síkon elhelyezkedő képzeletbeli hangforrásként jelenítünk meg, majd kiszámítjuk a tömbelemek középpontjában a teljes amplitúdó-fázis eloszlást, amelyet ezen források egyidejű bekapcsolásával kapunk. Ha most a jelzett amplitúdó-fázis eloszlású jeleket alkalmazzuk a tömb elemeire, megváltoztatva a fázis előjelét, akkor a jelzett síkban megkapjuk a szükséges M fókuszt. Elvileg a "pszeudo-inverz" módszerrel bármilyen méretű és konfigurációjú hatásterületet lehet létrehozni. A multifokális ultrahangos mezők számításakor olyan optimalizálási módszereket alkalmaznak, amelyek lehetővé teszik, hogy adott számú, azonos amplitúdójú fókuszt kapjunk minden elemen, és ezáltal elérjük a tömb maximális akusztikus teljesítményét [10] .
Az intracavitaris lineáris fázisú tömb alkalmazásának lehetőségét a prosztata sebészi kezelésére egy elméleti munka indokolta [11] . Ennek a megközelítésnek a lényege, hogy a tömb összes eleme által kibocsátott energiát egy vagy (ritkán) több, a háromdimenziós térben elektronikusan mozgó góc létrehozására használják fel.
Az 1990-es évek végén kezdett aktívan kifejlődni a rácsfelületen az elemek elrendezésének randomizálásának ideológiája, ami a rács által létrehozott akusztikus mezők minőségének jelentős javulásához vezetett [12] [13] .
A lineáris fázisú tömbök legismertebb alkalmazása az orvostudományban a prosztata (prosztata) betegségeinek sebészi kezelése. A cél a prosztata daganat elpusztítása, vagy legalábbis mennyiségének jelentős csökkentése. A rácsot a végbélen keresztül (transzrektálisan) helyezik be, míg a rács és a szövetek között egy vékonyfalú, vízzel töltött gumiballon segítségével akusztikus kapcsolatot hoznak létre. A végbél falától a prosztata szükséges pusztulási helyéig tartó távolság 2-5 cm, és a prosztata keresztirányú mérete általában nem haladja meg a 4 cm-t. Ismeretes, hogy a prosztataszövetek elpusztítására a Sonablate [14] és az Ablatherm [15] eszközöket használják, amelyek munkaeleme egy fix fókusztávolságú, egyelemes fókuszáló transzducer.
. Ez azt jelenti, hogy ha módosítani kell a hatásmélységet, akkor az egyik emittert másik gyújtótávolságúra kell cserélni, és át kell konfigurálni a fókuszrendszert. Nyilvánvalóan a fázisos tömbök sokkal rugalmasabbak és ígéretesebbek ebből a szempontból, lehetővé téve a fókusz elektronikus mozgatását a prosztataszöveten keresztül, valamint szükség esetén több góc létrehozását is. Két csoport – az amerikai [16] [17] és az angol-orosz [18] [19] – egymástól függetlenül valósította meg a prosztata sebészi kezelésére intracavitaris lineáris fázisú tömb alkalmazásának lehetőségét . Az utóbbi esetben a tömb 70 darab 1 mm széles, 15 mm hosszú és vastag elemből állt, ami 1 MHz (1,72 mm) működési frekvenciának felel meg [19] .
. A tömb mágneses rezonancia (MR) antennával volt felszerelve, amely lehetővé tette az érintett terület megjelenítését.
Kísérleti vizsgálatok kimutatták [19] , hogy a megadott paraméterekkel rendelkező lineáris tömb használata lehetővé teszi a fókusz legalább 30-60 mm-es tengelyirányú, és ± 20 mm-es rá merőleges mozgatását, ami megfelel a a prosztata mérete. Ebben az esetben a másodlagos intenzitásmaximumok szintje a fókuszsíkban szignifikánsan kisebb volt, mint a maximális intenzitás 10%-a a fókuszban, és nem haladta meg a 10%-át a készülék felülete közelében.
A prosztata sebészethez használt egyéb rácsok terveit számos munka ismerteti [20] [21] [22] [23] , és részletesen tárgyalja a [2] [3] könyvekben .
A 2000-es évek elejéig a legtöbb kétdimenziós rács szabályos volt, vagyis a benne lévő elemek szabályos módon kerültek a rács felületére: négyzetek, gyűrűk vagy hatszögek formájában. Az elemek négyzet alakú elrendezése, amely, mint a későbbi tanulmányok kimutatták, az elemek elhelyezésének talán legszerencsétlenebb módjának tekinthető, sok éven át a legnépszerűbb módszer volt az összes alkalmazott módszer közül [9] [24] [25 ] ] [26] [27] [28] .
Így az 1990-es évek végén egy tömböt fejlesztettek ki, készítettek el és in vivo körülmények között teszteltek egy gömb alakú héj egy része formájában, amelynek görbületi sugara 10 cm, átmérője 12 cm, gyakorisága: 1,1 MHz, amely 256 négyzet alakú elemből állt [29] [30] . A gömb alakú kétdimenziós rácsok korábbi terveitől [9] ellentétben a rács nem egyedi elemekből, hanem egyetlen darab piezokompozit anyagból készült, 1-3 csatlakozással.
A 2000-es évek eleje óta a fókuszált ultrahang alkalmazása az emberi agy mély szöveteinek az ép koponyán keresztül történő befolyásolására jelentősen fejlődött számos neurológiai betegség kezelésére és a központi idegrendszeri struktúrák neuromodulálására. Ehhez a fókuszáló rendszerek számos módosítását fejlesztették ki, amelyek félgömb formájában készültek, amelybe az emberi fej került. Például [31]-ben egy 0,665 MHz frekvenciájú tengelyszimmetrikus tömböt írtak le és tanulmányoztak 15 cm görbületi sugarú és 30 cm átmérőjű félgömb formájában, amely 64 azonos méretű elemből áll ( mindegyik területe ~22 cm2 volt ) .
1999-ben megalakult az InSightech cég (Izrael), melynek célja az volt, hogy az MRI vezérlésű, erőteljes fókuszált ultrahang alkalmazásán alapuló technológiákat fejlesszen ki. Számos ultrahangos fókuszáló rendszert hoztak létre és hoztak forgalomba: ExAblate 2000, 3000, 4000 és ExAblate Neuro . 512-1024 elemet tartalmaznak, és 30 cm átmérőjű félgömb alakúak, a különböző módosítások frekvenciái a következők: 220-230 kHz, 650-660 kHz, 1 és 2,3 MHz [3] . Az akusztikus teljesítmény legalább 800 watt. A rácsok tengelyszimmetrikusak. Az ExAblate Neuro rendszert úgy tervezték, hogy egy nyitott koponyán keresztül befolyásolja az agy mély szerkezeteit, ezért a megadott tartományból alacsonyabb frekvenciákat használ.
Minden fázisos tömb fejlesztésénél fontos feladat az általa létrehozott mezőben a másodlagos intenzitásmaximumok szintjének csökkentése. Fizikai természetük nagymértékben összefügg a diszkréten elrendezett elemek jelenlétével a tömbben, ami egyenértékű azzal, hogy egyetlen rácsot vagy rácsátalakítót helyezünk a felület elé. Az ilyen maximumok előfordulása egy „forró pont” megjelenéséhez vezethet az ütközés helyétől távol, és a meghatározott hatásterületen kívüli szerkezetek nemkívánatos túlmelegedéséhez, sőt tönkremeneteléhez. A klasszikus recept az oldallebenyek eltávolítására a sugárzási mintában az, hogy a tömbelemek középpontjai közötti távolság egyenlő vagy kisebb legyen λ /2 [32] , ahol λ a hullámhossz, azaz például ≤ 0,5 mm 1,5 MHz frekvencián. Ezt a követelményt nagy teljesítményű terápiás rácsokban lehetetlen teljesíteni, mivel megvalósításához rendkívül nagy számú elem és elektronikus csatorna használatára lenne szükség. Ismeretes, hogy a tömb sugárzási mintázatában az oldallebenyek szintje csökkenthető a tömbelemek amplitúdójának a középpontjától a perifériáig történő csökkentésével [32] . Ennek a hatásnak a szerepe azonban nem olyan nagy, hogy megvalósítása érdekében a rács akusztikai erejét erősen csökkenteni kell. A [16] [33] munkákban olyan lineáris rácsok alkalmazásán alapuló módszert tanulmányoztak, amelyeknek az elemek középpontja közötti távolság nem egyenlő. Kiderült, hogy egy lineáris tömb elemeinek aperiodikusa miatt a másodlagos intenzitásmaximumok szintjének várható csökkenése elérheti a 30-45%-ot az egyenlő távolságú tömbökhöz képest. A szélessávú jelek használata a tömbelemek táplálására [34] szintén nem túl hatékony, és még nem alkalmazták valódi tömbtervezésben.
Goss ( Goss ) kollégáival [12] . Kiszámították a rácsmezőt az elemek véletlenszerű elrendezésével a felületén, de a kapott hatás kicsi volt. Ennek oka az volt, hogy az elem átmérőjének és a λ hullámhossznak a szerzői által választott aránya túl nagy volt - 11,2. Más szóval, egy ilyen elem sugárzási mintája nagyon szűk volt. Az elemek méretének (és következésképpen irányultságuk) hatását a rácsok fókuszmozgatási képességére a [35] tárgyalja . A szerzők ajánlásai az elemek méretének csökkentésére és egyidejű számuk növelésére irányultak, ha a fűtött térfogat átmérője eléri az 1 cm-t.
A nagy teljesítményű kétdimenziós rácsok által generált akusztikai mezők minőségének javítására szolgáló módszert, amely a rács felületén véletlenszerűen elhelyezkedő elemekkel „elvékonyodott” rácsok alkalmazásán alapul, a [13] [36] cikkben alátámasztotta és részletesen tanulmányozta . Arra a következtetésre jutottak, hogy az ultrahang intenzitás eloszlásának jó minősége két feltétel mellett érhető el: az elemek véletlenszerű elrendezése egy kétdimenziós tömb felületén és az elem kellően széles sugárzási mintája. A becslések kimutatták [13] [36] , hogy az elemek maximális mérete, amelynél még el lehet érni a mező kielégítő minőségét, nem több 5 λ -nál . Természetesen minél kisebb az elem hullámmérete, annál nagyobb a rács képessége a fókusz mozgatására a térben.
A [13] [36] -ban a randomizált és szabályos tömbök (négyzetek, gyűrűk és hatszögek formájában) generált ultrahangos mezők jellemzőit hasonlították össze a paraméterértékek széles tartományában (gyakoriság, elemszám, tömb). átmérő stb.). Kiderült, hogy a rácsok által generált mezők minősége egy vagy több góc mozgathatósága, valamint az ebben az esetben fellépő másodlagos intenzitásmaximumok amplitúdója alapján szignifikánsan magasabb a randomizált rácsoknál. Ugyanezen munkákban olyan kritériumokat dolgoztak ki, amelyek lehetővé teszik a különböző rácsok mezőinek minőségének összehasonlítását [13] [36] .
Külön munkasorozatot szenteltek annak a vizsgálatának, hogy a rácsok képesek-e nagyszámú gócot létrehozni és térben mozgatni (például 16 vagy 25) [36] [37] , [38] , ami különösen fontos tumor hipertermia. Az egyfókuszú és többfókuszú akusztikus mezők számítására szolgáló numerikus módszereket számos munka részletezi [13] [36] [37] . A közelmúltban egy olyan expressz számítási módszert fejlesztettek ki, amely az egyes elemek távoli mezőjében analitikus megoldást alkalmaz [39] .
A randomizált rácsok első valódi terveit a Párizsi Egyetemen [40] és a londoni Imperial College-ban [41] készítették és kísérletileg tanulmányozták .
. Ezeknek a rácsoknak a paraméterei közel állnak egymáshoz és a [13] [36] [37] -ben javasoltakhoz . A kétdimenziós rácsban lévő elemek eloszlásának véletlenszerűsítését a Philips Healthcare is alkalmazta, amikor többelemes fókuszáló rendszert készített a klinikán [42] [43] .
Az orvostudományban a nagy intenzitású fókuszált ultrahang alkalmazásán alapuló különféle technológiák közül a 2000-es években. megjelent egy új technológia, amelyet szerzője prof. Kane hisztotripsiával a litotripsziával analógia alapján [44] . A hisztotripsiát rendkívül intenzív, rövid (általában legfeljebb 3-10 periódusos) ultrahang impulzusokkal hajtják végre, amelyek lehetővé teszik a célszöveti terület frakcionálását kavitációs buborékok felhőjével. Ebben az esetben, ha a rácsmezőben az oldallebenyek amplitúdója nem éri el a kavitációs küszöböt, akkor a pusztulás csak a fő maximumon történik. Ez különösen értékes, ha a terápiát bontatlan koponyán keresztül végzik. Ezenkívül ennek a technológiának a használata elkerüli a koponyacsontok túlmelegedését, amikor erős ultrahang halad át rajtuk. Leírtak egy nagy teljesítményű fókuszáló rendszert az agyi struktúrákra gyakorolt transzkraniális hatásra hisztotripsziás módszerrel [45] [46] .
Egy közelmúltbeli munkában egy kétdimenziós tömbtervezést javasoltak, amely lehetővé teszi a véletlenszerűsítés kombinálását a tömbelemek elrendezésében a nagy sűrűségű csomagolással, és ezáltal a tömb lehető legnagyobb akusztikus teljesítményével [47] . Ezt úgy érik el, hogy az elemeket spirálok formájában helyezik el a rács felületén.
Az elméleti és kísérleti tanulmányok eredményeinek megvitatása, amelyek jelentős potenciált jeleznek az erőteljes terápiás rácsok gyógyászatban való alkalmazásában, több száz cikk és számos könyv tárgya [2] [3] . A rácsok klinikai alkalmazásának ígéretes területei: onkológia, prosztata (prosztata) szövetek destrukciója, méhmióma műtétei, litotripszia, hipertermia, receptor idegstruktúrák stimulálása. Bemutatjuk a kétdimenziós rácsok alkalmazási lehetőségeit a kardiológiában, a glaukóma és a mellkas mögötti szövetekre gyakorolt hatások kezelésében, valamint a plasztikai sebészetben és a kozmetológiában [2] [3] .
Fázisos tömböket sikeresen alkalmaztak intracerebrális daganatok megcélzására fókuszált ultrahanggal egy nyitott koponyán keresztül, valamint az agyi struktúrák neuromodulálására. Az újdonságok egy részét már a preklinikai vizsgálatok is megerősítették, míg másokat még laboratóriumokban vizsgálnak. A félgömb alakú fázissorokat már alkalmazták a neurológiai klinikákon neuropátiás fájdalom [48] , esszenciális tremor [49] és Parkinson-kór kezelésére. Biztató eredmények születtek a fókuszált ultrahang alkalmazásával intracerebrális daganatok – glioblasztóma [50] , trigeminus neuralgia [51] , valamint intracerebrális vérzések [52] és Alzheimer-kór – elpusztítására . Bebizonyosodott az is , hogy nagy teljesítményű fókuszált ultrahangot lehet használni az agy vér-agy gátjának befolyásolására , valamint az emberi immunrendszer erősítésére való képességét a rák elleni küzdelemben [2] [3] .
A roncsolásmentes tesztelés ( NDT ) számos olyan technológia elterjedt elnevezése, amelyek lehetővé teszik a különböző szerkezetek és anyagok belső integritásának megállapítását azok megsemmisülése és gyakran szétszerelés nélkül. Néhány NDT feladat pedig a gyártási folyamat leállítása nélkül is megoldható.
A roncsolásmentes vizsgálat a legfontosabb technológiai megoldás a különösen kritikus ipari létesítmények és építmények előállításában és üzemeltetésében: az atomenergiában, az olaj- és gázszállításban, a veszélyes anyagok vegyi előállításában és tárolásában, a repülőgépiparban és a rakétaiparban, nagy terhelésű egységek (például szélturbinák) és sok más gyártása.
Az ezeken és más hasonló területeken a fenyegető hibák azonosításának képessége mind a gyártási szakaszban, mind az üzemelés során drámaian növeli a potenciálisan veszélyes, de az emberek, szerkezetek és iparágak számára feltétlenül szükséges anyagok megbízhatóságát és biztonságát.
Manapság elég sok technológia képes ilyen problémák megoldására, egy egyszerű felsorolás is sok helyet és időt igényel. Tehát röviden:
Sugárzás - a vizsgált tárgy sugárzással (leggyakrabban röntgensugárzással) áttetsző. Nos, csakúgy, mint a fluorográfián, amin rendszeresen átesünk (elvégre mindenkinek legyen fluorográfiai útlevele éves áthaladási jelekkel). Az ellenőrzött tárgy előtt egy röntgenforrás működik, mögötte pedig egy film vagy egy digitális panel található, amely rögzíti a képet. Ha minden tiszta a képen - nincs hiba, a beteg egészséges (legalábbis egyelőre), ha hibák láthatók... Nos, természetesen forduljon szakemberhez.
A módszer hátránya, hogy az iparban nem a röntgensugárzás számára szinte átlátszó anyagokkal kell számolni, mint a mellkasunk, hanem leggyakrabban fémekkel (általában acéllal). A forrás teljesítményének növelésével lehetséges acél megvilágosítása, de ésszerű vastagságú. És ismét, a vizsgált szerkezet mindkét oldalán hozzáférést kell biztosítani az NDT berendezésekhez, ami a valóságban nem mindig áll rendelkezésre. Ezenkívül a sugárforrásokkal végzett munka speciális biztonsági intézkedések végrehajtását igényli a személyzet számára.
Áthatoló anyagok (kapilláris) - a vizsgálati termék kezelése speciális folyadékkal (penetráns), amely képes behatolni a termék legapróbb hibáiba is, ha vannak ilyenek. A módszer jó kritikus tartályokhoz (akkor szivárgásérzékelésnek hívják - nem értem, miért nem használták még az ISS-en a Zvezda modul légszivárgásának keresésére). A módszer kényelmes a felszínre kerülő repedések kimutatására, de sajnos tehetetlen a belső hibák keresésében. És megköveteli a biztonsági intézkedések betartását is, mert jelentős mennyiségű különféle vegyszert kell kipermetezni.
Örvényáram - a vizsgálat tárgyát egy indukciós emitter (tekercs) mágneses mezője éri, amely örvényáramokat (Foucault-áramokat) generál benne. A hatást ma már sokan ismerik, akik indukciós tűzhelyet használnak. Egy ilyen tűzhely nem az égőt melegíti, hanem a ráhelyezett edényeket - pontosan az ugyanazon Foucault-áramok gerjesztése miatt ebben az edényben.
Az örvényáramú roncsolásmentes vizsgálatra szolgáló eszközök nem melegítik fel a vizsgált alkatrészt, mivel nagyon kis áramot használnak. A felhasznált áramok erőssége csak örvényáramok gerjesztésére elegendő a vizsgált anyagban. Az anyagban gerjesztett örvényáramok pedig mágneses teret hoznak létre, melynek elemzésével egyértelműen megállapítható a normál értékektől való eltérés. A módszer különösen hatékony a felületi hibák, még a legmikroszkópikusabb, szabad szemmel nem látható repedések kimutatására is. És egy nagy plusz - nincs veszélyes sugárzás vagy permetezett vegyszerek.
A hátránya ugyanaz, mint a konyhai indukciós főzőlapoké - nem minden edény használható rajtuk. Nem működnek az alumíniumból és ötvözeteiből készült edények, a legtöbb rozsdamentes acél, és még inkább a réz, kerámia stb. Bár a modern roncsolásmentes vizsgálóberendezések sokkal szélesebb anyagokkal dolgoznak, csak elektromosan vezetnek.
Ultrahangos - a vizsgált rész ultrahangos rezgésekkel áttetsző, és ennek az ultrahangnak a visszhangját elemzik. Nos, akárcsak a detektívfilmekben: a detektív kopogtat a parkettán - a visszhang hangos, ami azt jelenti, hogy nincs semmi. És hirtelen süket válasz – ez a gyorsítótár.
Az ultrahangos sugárzást piezoelektromos átalakító (PT) hozza létre, egy speciális anyagból készült termék, amely a rá ható elektromos tér hatására megváltoztatja méretét. A nagyfrekvenciás váltakozó feszültség táplálása a szonda ilyen frekvenciájú rezgéséhez vezet, és ha ez a jelátalakító fizikailag érintkezik a vizsgált alkatrészsel, akkor ezek a rezgések terjednek benne.
Az ultrahangos szabályozás elve lényegében az echolokáció, mint a delfineknél vagy a denevéreknél. A vizsgált anyag hangrezgései visszaverődnek ennek az anyagnak a határairól, és ha vannak, akkor a hibáiról. A szonda anyagának sajátossága, hogy nem csak „remeg”, ha váltakozó feszültséget kapcsolunk rá, hanem éppen ellenkezőleg, elektromos impulzusokat is generál, amikor visszavert hanghullámoknak van kitéve.
Ezeknek a válaszimpulzusoknak az elemzése lehetővé teszi annak megértését, hogy van-e "gyorsítótár" a vizsgált területen, amelyet meg kell nyitni.
A technológia fejlődése a fázisos tömbök (PA) alkalmazásához vezetett az ilyen eszközökben. Egy ilyen eszköz piezoelektromos átalakítók halmazából (mátrixából) áll. Ennek a mátrixnak az elemeire nem egyszerre, hanem elemenként, a megfelelő képlet szerint feszültséget hozni, ez egyenértékű egy „nagy” elemnek a kívánt jellemzőkkel rendelkező nyaláb általi kisugárzásával. Sőt, ennek a sugárnak az iránya gyorsan megváltoztatható elektronikusan a vezérlőprogrammal. Ez lehet egy lineáris szkennelés a korrózió keresésére a maximális területen, vagy egy olyan pontra fókuszálhat, ahol például a kezelőnek több energiát kell használnia egy összetett hegesztési terület vizsgálatakor.
Így egy fázissoros ultrahangos hibadetektor egy lépésben nem egy kis területet képes ellenőrizni alatta, hanem az egész területet az ellenőrzött alkatrészen.
A PD hibadetektorok most a legígéretesebbek – ezek univerzális eszközök, amelyek képesek „átlátni” és elemezni a legkülönfélébb anyagokból és különböző méretű és konfigurációjú részleteket és szerkezeteket. Használatuk biztonságos, lehetővé teszik az összes ellenőrzési adat mentését, és lehetővé teszik a hibák paramétereinek három dimenzióban történő értékelését.
Az ultrahangos, roncsolásmentes vizsgálati módszerek folyamatosan fejlődnek. Még 1975-ben publikálták a TOFD (Time-of-flight diffraction) technikát. Ezt a módszert "repülési idő" módszernek is nevezik, szó szerint fordítva az angol elnevezést, bár oroszul ez lenne a helyes "idő-diffrakciós módszer". A múlt század 80-as éveinek második felében kezdett népszerűvé válni a kellően erős, de egyben hordozható számítógépek megjelenése miatt, amelyek képesek a mérési eredményeket közvetlenül az ellenőrzési helyen feldolgozni.
A módszer lényege, hogy a TOFD egy ultrahangos impulzus áthaladási idejét elemzi, hogy meghatározza a reflexiós forrás helyzetét és méretét. A visszavert jel hagyományos mérése viszonylag megbízhatatlan módszer a hibák méretének meghatározására, mivel ennek a jelnek az amplitúdója jelentősen függ a repedés irányától és a PET emitter ultrahang nyalábjának irányától.
TOFD esetén egy pár ultrahangos szondát helyeznek el a vizsgált tárgy (pl. hegesztési varrat) ellentétes oldalaira. Az egyik szonda, az adó ultrahang impulzust bocsát ki, amit a másik oldalon, a vevőben lévő szonda vesz fel. Ép tárgyakban a vevőszonda két hullám jelét fogadja: az egyik a felület mentén halad, a másik pedig a távoli falról visszaverődik. Repedés jelenlétében ultrahanghullám diffrakciója következik be, amely főleg a repedés csúcsairól verődik vissza. Az impulzus ismert (mért és számított) áthaladási idejét felhasználva a repedésél mélysége egyszerű trigonometriával, számítógép segítségével pedig automatikusan, nagyon pontosan kiszámítható.
A modern eszközökben a szkennelt objektum mindkét oldalán nincs is szükség vevő-adó párra, elég egy „okos” adó és vevő az egyik oldalon, a szkennelés oldaláról.
Az Olympus, a világ egyik vezető roncsolásmentes vizsgálóműszer-gyártója olyan eszközöket gyárt, különösen az Omniscan családot, amelyben minden modern NDT módszert megvalósítanak. A "harangok és sípok", mint a beépített GPS, a nagy mennyiségű memória az eredmények rögzítéséhez nem a legfontosabb. És ami igazán fontos, ezek az eszközök a legmagasabb megbízhatóságot, erőteljes funkcionalitást és kiváló ergonómiát egyesítik.