Sonografie als bildgebendes Verfahren in der medizinischen Diagnostik beruht auf den physikalischen Besonderheiten der Ausbreitung von Schallwellen in einem Medium. Vereinfachend kann die Behandlung beispielsweise eines Menschen mit der einer Flüssigkeit beschrieben werden, da wichtige materialabhängige Größen in menschlichen Geweben und Wasser annähernd übereinstimmen (s. Tabelle 1). In beiden können sich aufgrund der kleinen Scherviskosität ca. unpolarisierbare longitudinale Wellen ausbreiten.{| border="0" cellpadding="2" |+ Tabelle 1: Materialgrößen !bgcolor=#DCDCDC|Medium !bgcolor=#DCDCDC|Schallgeschwindigkeit c [m/s] !bgcolor=#DCDCDC|Schallimpedanz Z [kg/m²s] !bgcolor=#DCDCDC|Dichte ρ [kg/m³] |- |bgcolor=#F5F5F5 align=center|Luft |bgcolor=#F5F5F5 align=center|343 |bgcolor=#F5F5F5 align=center|43 |bgcolor=#F5F5F5 align=center|0,01 |- |bgcolor=#F5F5F5 align=center|Fett/Wasser/Hirn/Muskeln |bgcolor=#F5F5F5 align=center|≈1500 |bgcolor=#F5F5F5 align=center|≈1,5 · 10^{5 |bgcolor=#F5F5F5 align=center|≈1 |- |bgcolor=#F5F5F5 align=center|Knochen (kompakt) |bgcolor=#F5F5F5 align=center|3600 |bgcolor=#F5F5F5 align=center|6 · 105 |bgcolor=#F5F5F5 align=center|1,7 |}}

Bei einer diagnostischen sonografischen Behandlung sind folgende Werte für Schallparameter üblich:
UltraschallFrequenz:
mittlere Schallintensität:
mittlere Druckänderung (ggü. Normaldruck): .

1 W/m² = 0,1 mW/cm² oder 1 mW/cm² = 10 W/m² - Die Angabe der Intensität in W/m² wird bevorzugt.

Mit der Schallausbreitung gehen wie in der Wellenoptik die Phänome Reflexion, Brechung, Beugung, Streuung und Absorption einher. Reflektierte und gestreute Schallwellen werden als Echos von der Ultraschallsonde registriert, und durch die Auswertung derer Stärken und Laufzeiten ist eine Abbildung des durchstrahlten Objektes möglich.

• Für die Reflexion unter senkrechtem Einfall des Schalls an glatten Grenzflächen zwischen Gebieten mit unterschiedlicher Impedanz berechnet sich der Reflexionskoeffizient (also das Verhältnis von reflektierter zur einfallendem Schalldruck) gemäß:
  .
  Je größer der Impedanzunterschied, desto größer die Reflexion. In dem Vergleich zur Optik verhält sich hier die Impedanz analog zu dem Brechungsindex. Um beim Übergang von schallerzeugender Sonde zu dem Behandlungsobjekt möglichst wenig Schalldruck durch Reflexion zu verlieren, soll R klein und damit die Impedanzen von Sonde und Körper angepasst sein. Luft führt zu einer schlechten Einkopplung von Schalldruck in den Körper (vgl. Tabelle 1: ), man benutzt daher ein auf Wasser basierendes Gel als Übergangsmedium. Aus demselben Grund sind auch luftgefüllte Organe wie Lunge und Magen-Darm-Trakt oder von Knochen umschlossene Gebiete schlecht oder gar nicht für Ultraschallbehandlungen zugänglich: von außen in den Körper gebrachte Schallwellen werden an den Grenzflächen dieser Organe reflektiert.

• Bei rauhen und nicht senkrecht zu dem Ultraschallstrahl angeordneten Grenzflächen kann trotzdem ein Echo registriert werden, da ein diffuser Strahlungskegel zurückgestreut wird. Die Streuung an Inhomogenitäten erzeugt für eine Gewebestruktur charakteristische Signale aus Gebieten zwischen Grenzflächen, wodurch Gewebetypen unterscheidbar sind. Je nach Durchmesser a des Streuzentrums ändert sich die Stärke der Streuung. In dem „geometrischen“ Bereich (für a > > λ, mit λ:Schallwellenlänge) ist die Streuung stark, z.B. in Gefäßen. Sie sind in B-Mode-Bildern heller. In dem „stochastischen“ Bereich () wie in der Leber ist die Streuung mittelstark und macht hier etwa 20  Prozent der Gesamtabsorption aus. In dem „Rayleighbereich“ (a < < λ) ist die Streuung schwach, beispielsweise in dem Blut.

• Eine Absorption von Schallfeldern erfolgt aufgrund Streuung, innerer Reibung, isentroper Kompression sowie Anregung innerer Freiheitsgrade (Molekülrotation, -schwingung) des schalltragenden Mediums. Die Energie wird dabei in Wärme umgesetzt. Die Schwächung erfolgt exponentiell mit zunehmender Entfernung x vom Schallkopf: J(x) = J(0)e ^{- μx}. Der Absorptionskoeffizient μ ist gewebe- und stark frequenzabhängig. Bei 1 MHz liegt er bei 1 dB/cm. Absorption führt zu einer begrenzten Reichweite der Schallwellen, weshalb eine der Eindringtiefe (s. Tabelle 2) angepasste Frequenz gewählt werden muss, um ein bestimmtes Objekt zu behandeln. Mit zunehmender Schallfrequenz nimmt also die Reichweite ab. Da jedoch die Auflösung bei höheren Frequenzen besser ist, wird stets die größtmögliche Frequenz gewählt; Signale aus größerer Tiefe müssen in der Auswerteelektronik mehr verstärkt werden.

Tabelle 2: Frequenzabhängigkeit der Schallreichweite

Frequenz f [MHz] | Eindringtiefe x [m] | Behandlungsgebiet
1                  0,50
2–3,5              0,25–0,15                Fetus, Leber, Herz
3,5                0,15                     Niere
5                  0,10                     Gehirn
7,5                0,07
8–9                0,06                     Prostata (endo)
10                 0,05
11–12              0,03–0,04                Pankreas (intraoperativ)
20                 0,012
21–24              0,011–0,009              Auge, Haut
40                 0,006                    Haut, Gefäße

• lateral: Die Punktbildfunktion bestimmt man, indem ein punktförmiges Objekt innerhalb des Fokalbereichs vor dem Schallkopf senkrecht zur Ausbreitungsrichtung vorbeigeschoben und die Echostärke als Funktion des Ortes (also des Abstandes von der Strahlachse) aufgetragen wird. Die Breite d, bei der der schalöldruck in dem Vergleich zu dem Maximum um 6 dB gesunken ist, beidseitig vom Maximum, nimmt man als ein Maß für das laterale Ortsauflösungsvermögen. Näherungsweise gilt (D: Durchmesser eines kreisförmigen Schallkopfes) in dem Fokalbereich. Außerhalb des Fokalbereichs nimmt die laterale Auflösung mit der Entfernung zu dem Wandler ab.

• axial: Zwei axial hintereinanderliegende Ebenen können gerade noch getrennt wahrgenommen werden, wenn von den Grenzflächen zwei unterscheidbare Echos empfangen werden. Man sagt, zwei gleichstarke Signalimpulse sind unterscheidbar, wenn sie mindestens um ihre Halbwertsbreite getrennt sind. Dies ist gerade dann der Fall, wenn der Grenzflächenabstand mindestens z > λ / 2 beträgt, also größer als die halbe Wellenlänge eines Wellenzuges ist. Mit größerer Frequenz verbessert sich die axiale Auflösung, durch Dispersion in dem Medium verschlechtert sie sich. So erwartet man in Wasser bei einer Frequenz von 5 MHz ein axiales Auflösungsvermögen von 0,15 mm, praktisch ist es etwa um den Faktor 2 oder mehr schlechter.

• Typisch erreichbare Ortsauflösungen je nach Sendefrequenz sind:

Frequenz:                 2–15 MHz
Wellenlänge (in Muskeln): 0,78–0,1 mm
Eindringtiefe (einfach):  12–1,6 cm
Ortsauflösung:  lateral:  3,0–0,4 mm
                  axial:  0,8–0,15 mm

Die Erzeugung von Ultraschall und auch der Nachweis zurückkommender Echos finden zumeist elektromechanisch in einem Wandler statt, der Teil der Sonde ist, und basiert auf dem piezoelektrischen Effekt: In einem piezoelektrischen Material wird durch mechanische Spannung eine elektrische Polarisation, eine Aufladung der Oberfläche und damit eine elektrische Spannung erzeugt (Nachweis). Umgekehrt deformieren sich diese Kristalle mechanisch, wenn man eine elektrische Spannung anlegt (Erzeugung). Verwendung finden vor allem Keramiken wie Bariumtitanat, Bleititanat, -zirkonat, -metaniobat. Diese werden polarisierbar gemacht durch starke Erhitzung und anschließende Abkühlung unter Anlegen einer elektrischen Spannung.

Die Ausbreitung und Schalldruckverteilung der abgestrahlten, durch Begrenzung gebeugten Schallwellen lässt sich aus der Annahme des Huygensschen Prinzips herleiten, dass jeder Punkt der Wandleroberfläche eine Kugelwelle aussendet. Das Ergebnis kann man abhängig von der Entfernung x zu dem Wandler in Bereiche einteilen:
Der Nahbereich ist geprägt durch starke Interferenzen, die eine sehr inhomogene Schalldrucksverteilung zufolge haben. Im Fernbereich bildet sich eine kontinuierlich aufweitende Strahlkeule. Im Fokalbereich (zwischen Nah- und Fernbereich) ist der Schalldruck gebündelt und nimmt senkrecht zur Strahlachse ab. Mit D: Wandlerdurchmesser, λ: Schallwellenlänge liegt er zwischen
.

Die Bildgebung mit einem Ultraschallgerät erfolgt nachdem sogenannten Echo-Impuls-Verfahren. Ein elektrischer Impuls eines Hochfrequenzgenerators wird in dem Schallkopf durch den piezoelektrischen Effekt in einen Schallimpuls, einen kurzen Wellenzug, umgesetzt und ausgesendet. Die Schallwelle wird eventuell gestreut und reflektiert, je nach Gewebe aber nicht vollständig, sodass eine Welle mit schwächeren Schalldruck weiterläuft, solange, bis durch Absorptionseffekte der Schall vollständig in Wärme umgesetzt ist. Ein zurücklaufendes Echo wird in dem Schallkopf in ein elektrisches Signal gewandelt. Anschließend verstärkt eine Elektronik das Signal in einen entsprehcen Spannung, wertet dieses aus und kann es auf verschiedene Weise an den Anwender ausgeben, beispielsweise auf einem Monitor (siehe Moden).
Der nächste Impuls kann erst ausgesendet werden, wenn alle Echos des einen ausgesandten Ultraschallimpuls abgeklungen sind. Somit ist die Wiederholrate abhängig von Eindringtiefe bzw. Frequenz. Beispielsweise liegt das Herz etwa 15 cm tief. Aus Tabelle 2 ergibt sich eine zu benutzende Frequenz von 3,5 Mhz. Die Laufzeit beträgt dann . Bis das Echo ankommt, vergeht die doppelte Zeit. Die Wiederholrate ist also .

Das Echo-Impuls-Verfahren kann je nach Anforderung mit verschiedenen Ultraschallsonden und unterschiedlicher Auswertung und Darstellung der Messergebnisse durchgeführt werden, was man als Mode genannt.

• Die erste angewandte Darstellungsform war der A-Mode (von Amplitudenmodulation). Das von der Sonde empfangene Echo wird in einem Diagramm dargestellt, wobei die Abszisse die Eindringtiefe und die Ordinate die Echostärke darstellt. Je höher der Ausschlag der Messkurve, desto echogener ist das Gewebe in der angegebenen Tiefe. Der Name der Mode beruht auf der zeitabhängigen Verstärkung (bis zu 120 dB) der Signalamplitude durch die Auswerteelektronik in dem Ultraschallgerät (time gain compensation), weil eine größere Laufzeit der Wellen aus tieferen Schichten zu sehr kleinen Signalamplitude wegen Absorption führt. Der A-Mode hat heute nahezu keine Bedeutung mehr.

B-Mode-Sonogramm eines Fetus von neun Wochen.

• Im B-Mode (von engl. brightness modulation), der häufigsten Anwendung des Ultraschalls, wird ein zweidimensionales Schnittbild des behandelten Gewebes entlang der Schallausbreitung in Echtzeit erzeugt (siehe Abbildung). Die Form des erzeugten Bildes hängt dabei vom eingesetzten Sondentyp ab. Die Sonde überstreicht eine Fläche durch (mechanisches oder elektronisches) Bewegen des Strahles in einer Ebene senkrecht zur Körperoberfläche. Die Amplitude eines Echos moduliert den Grauwert oder die Helligkeit eines Bildpunktes auf dem Bildschirm. Der B-Mode kann mit anderen Verfahren wie der M-Mode oder dem Dopplerverfahren gekoppelt werden.

Hundeherz, B/M-Mode. Die Bewegung des Herzmuskels wird entlang der senkrechten Linie in dem (oberen) B-Bild in dem unteren M-Bereich abgetragen.

• Eine weitere häufig eingesetzte Darstellungsform ist der (T)M-Mode (von engl. (time) motion). Bei dieser Methode wird die auf einem Ultraschallstrahl detektierte Bewegung auf einer Zeitachse kontinuierlich abgetragen, und es lassen sich Bewegungsabläufe von Organen eindimensional darstellen. Die M-Mode-Darstellung ist häufig mit dem B-Mode gekoppelt. Ihre Hauptanwendung findet diese Behandlungsmethode in der Kardiologie, um Bewegungen einzelner Herzmuskelbereiche und der Herzklappen genauer behandeln zu können. Die zeitliche Auflösung dieser Mode ist bestimmt durch die maximale Wiederholrate der Schallimpulse und beträgt schon bei 20 cm Tiefe über 3 kHz.

• Als weitere Applikation wurde in den letzten Jahren die dreidimensionale Echografie entwickelt. Die so genannte 3D-Darstellung produziert räumliche Standbilder, die 4D-Technik lässt dreidimensionale Darstellung in Echtzeit zu. Für ein dreidimensionales Bild wird zusätzlich zu dem Scan in einer Ebene ein Schwenk der Ebene vollzogen. Der Flächenscanwinkel wird gleichzeitig mit dem zweidimensionalem Bild abgespeichert. Eine weitere Möglichkeit besteht in der Verwendung einer zweidimensionalen Anordnung von Ultraschallwandlern in einem Phased Array, bei der nicht mechanisch, sondern elektronisch ein Schwenk des Strahles durchgeführt wird. Die Daten werden für die Bildverarbeitung und Visualisierung von einem Rechner in eine 3D-Matrix eingetragen. So können dann Darstellungen von Schnittebenen aus beliebigen Blickwinkeln auf das Objekt erzeugt oder virtuelle Reisen durch den Körper gestaltet werden. Um Bewegungsartefakte durch die Herztätigkeit zu vermeiden, wird die Aufnahme mittels EKG gesteuert.

Die Aussagekraft der Sonografie kann erheblich durch die Anwendung des Dopplereffekts erhöht werden. Man unterscheidet eindimensionale Verfahren (pulsed-wave doppler, continuous-wave doppler ) von zweidimensionalen, farbkodierten Anwendungen (Farbdoppler ). Der Dopplereffekt tritt stets dann auf, wenn Sender und Empfänger einer Welle sich relativ zueinander bewegen. Zur Bestimmung der Blutflussgeschwindigkeit in den Blutgefäßen oder in dem Herzen detektiert man das von den Blutkörperchen (Erythrozyten) gestreute Echo. Das Signal ist um eine bestimmte Frequenz verschoben: die Dopplerfrequenz. Von dem „ruhenden“ Sender, dem Schallkopf, geht eine Welle der Frequenz f aus; ein sich bewegendes Teilchen mit der Flussgeschwindigkeit v nimmt eine Frequenzverschiebung Δf₁ wahr. Das Teilchen streut den Schall und sendet eine Welle aus, die der Schallkopf als Empfänger ebenfalls verschoben wahrnimmt, da sich das Teilchen bewegt. Der Dopplereffekt tritt also zweimal auf; die gesamte Frequenzverschiebung (mit θ: Winkel zwischen Teilchenbahn und Schallstrahl) beträgt
.
Aus ihrem Vorzeichen lässt sich die Flussrichtung rekonstruieren. Bei gegebener Geschwindigkeit ist die Frequenzverschiebung umso größer, je größer die Sendefrequenz f ist. In dem Bereich von 2 bis 8 MHz und Flussgeschwindigkeiten von einigen mm/s bis zu 2 m/s ist Δf etwa 50 Hz bis 15 kHz, liegt also in dem hörbaren Bereich, womit man werdende Eltern glücklich machen kann, weil sie den Herzschlag ihres Kindes ab der zwölften Schwangerschaftswoche hören können. Zur Geschwindigkeitsbestimmung ist auch eine Winkelmessung notwendig. Wie groß der Fehler in der Geschwindigkeit ist, hängt vom Einstrahlwinkel ab. Die Abhängigkeit vom Winkel lässt sich aber eliminieren, beispielsweise durch Verwendung von Stereomessköpfen.

• Beim Continous Wave Doppler-Verfahren arbeiten ein Sender und ein Empfänger in dem Schallkopf gleichzeitig und kontinuierlich. Durch Mischen mit geeigneten Hochfrequenzsignalen und mit Filtern lässt sich aus der zurückkommenden Welle in der Auswerteelektronik das Spektrum der Dopplerfrequenzen/Geschwindigkeiten und auch die Richtung bestimmen. Nachteil bei diesem Verfahren ist, dass die Tiefe des Dopplerechos nicht bestimmbar ist, jedoch können auch relativ hohe Geschwindigkeiten registriert werden.
• Dagegen ist beim Pulsed Wave Doppler der Tiefenbereich für eine ortsselektive Geschwindigkeitsmessung in dem konventionellen Sonogramm festlegbar. Es werden von einem sowohl als Sender als auch als Empfänger fungierenden Wandler kurze Ultraschall-Pulse ausgeschickt. Je besser die axiale Ortsauflösung sein soll, desto kürzer muss der Puls sein. Je kürzer der Puls, desto unbestimmter ist seine Frequenz: kleine Dopplerfrequenzverschiebungen sind an einem einzigen Wellenpaket nicht mehr sichtbar. Durch eine geschickt konstruierte Verarbeitungselektronik lässt sich dieses Problem lösen, mit dem Makel von Alias-Artefakten beim Überschreiten einer bestimmten Grenzgeschwindigkeit.
• Bei der Farbdoppler-Sonografie wird für einen großen Bereich eines konventionellen Ultraschallbildes die mittlere Dopplerfrequenz (=mittlere Flussgeschwindigkeit) und die Schwankungsbreite (=Turbulenz) bestimmt. Das Ergebnis wird in Falschfarben (Farbtönen von rot und blau) dem B-Bild überlagert. Bereiche der Geschwindigkeit 0 werden durch die Elektronik (Wandfilter in dem Quadraturphasendetektor) unterdrückt.

Anwendung findet das Dopplerverfahren zur Bestimmung von Blutfluss-Geschwindigkeiten, zur Entdeckung und Beurteilung von Herz(klappen)fehlern, Verengungen (Stenosen), Verschlüssen (Atresien) oder Kurzschlussverbindungen (Shunts). Die Kombination B-Bild mit Doppler-Bild bezeichnet man auch Duplex-Bild.

Als spezielle Anwendung etabliert sich derzeit der Gewebedoppler , bei dem es nicht zur Messung von Blutflußgeschwindigkeiten, sondern von Gewebeverschiebungen kommt. Aufgrund des gegenüber den herkömmlichen Dopplerverfahren auftretenden wesentlich kleineren Dopplershifts erfordert diese Behandlungsmethode besondere Gerätemodifikationen.

Bei der Bilderzeugung mittels Ultraschall kann es zu Artefakten kommen, die nicht durchweg als störend gelten, sondern auch zusätzliche Gewebe- bzw. Materialinformationen liefern können.

• Ein häufiges Artefakt ist die Abschattung (distale Schallauslöschung) hinter stark reflektierenden Objekten mit einer vom übrigen Gewebe stark abweichenden Impedanz wie Knochen, Luft oder Konkremente. Bei nahezu senkrechtem Schalleinfall gibt es ein starkes Echo, bei schrägem Einfall nicht.
• Eine distale Schallverstärkung kommt zustande, indem hinter Gewebe, dessen Dämpfung in dem Vergleich zur Umgebung schwächer ist, aufgrund der tiefenabhängigen Verstärkung diese dann übermäßig hoch ist. Die Time Gain Compensation verstärkt das hinter dem schwächer dämpfenden Gebiet liegende Gewebe, da dieses ja eine größere Dämpfung hat, und das Echosignal wird dann in dem Vergleich zu dem nebenliegenden normal schwächenden Gewebe heller dargestellt.
• Bei kreisförmig geschnittenen Objekten können die Randstrahlen weggespiegelt werden; dem Bild fehlen dann die Randstrukturen und es kommt zu Abschattungen (lateral shadowing).
• Bei stark reflektierenden Grenzflächen kann es zu Mehrfachreflexionen (Kometenschweifartefakt, auch Ring-Down-Phänomen) beziehungsweise zu Spiegelartefakten in Form von virtuellen Bildern von vor der Grenzfläche befindlichen Objekten kommen.
• Objekte können hinter Gebieten mit abweichender Schallgeschwindigkeit verschoben erscheinen.
• Am Rand flüssigkeitsgefüllter Organe erzeugt ein wenig fokussierter Impuls beim Auftreffen auf eine schräg verlaufende Grenzfläche Echos mit kleiner Stärke und unscharfer Kontur. Vor allem in flüssigkeitsgefüllten Hohlorganen wie Harn- und Gallenblase können durch dieses Schichtdickenartefakt in Wirklichkeit nicht vorhandene Strukturen vorgetäuscht werden.
• Ungenügende Ankopplung des Schallkopfes an die Hautoberfläche verursacht das Auftreten mehrerer Echos in dem gleichen Abstand, ohne dass ein auswertbares Bild entsteht (Reverberationen).

Der Ultraschall ist eine sehr sichere Methode für die Bildgebung. Als mögliche Schadensquellen für den Menschen kommen die Wärmeerzeugung und Kavitation in Betracht.

• Als Kavitation bezeichnet man den Effekt, dass in der Unterdruckphase einer Schallwelle in dem Gewebe Hohlräume bzw. Gasbläschen entstehen, die in der Druckphase kollabieren und eine Gewebsschädigung verursachen. Je höher die Ultraschallfrequenz ist, desto höhere Spitzendrücke werden vom Gewebe (bzw. von Flüssigkeiten) toleriert. Benutzt man die diagnostisch interessanten Frequenzen zwischen 2 bis 20 MHz, muss für die Erzeugung von Kavitation in reinem entgastem Wasser der negative Schalldruck mindestens 15 MPa betragen. Jedoch sind mit üblichen Schallköpfen Schalldrücke über -0,5  Pa in dem (absorbierenden) Gewebe äußerst unwahrscheinlich, sodass eine Gewebsschädigung durch Kavitation praktisch ausgeschlossen ist.

• Das Maß an erzeugter Wärme ist abhängig von dem absorbierten Schalldruck und der Impulswiederholfrequenz; die Wärmeabfuhr geschieht durch Blutströmung und Wärmeleitung. Für gesundes Gewebe ist selbst eine längerfristige Temperaturerhöhung von 1,5 K unbedenklich. Dennoch sollte die Einwirkzeit begrenzt werden. Die einzelnen Verfahren in dem Detail:

• • Im B-Mode ist die eingestrahlte Leistung 1 bis 10 mW und verteilt sich auf ein relativ großes Volumen innerhalb einer Einstrahlzeit von unter 1 µs und einer Pulswiederholfrequenz deutlich unter 5 kHz.
  • Im (T)M-Mode wird statt eines Volumens eine Linie des Gewebes durchstrahlt, allerdings mit einer kleineren Pulswiederholrate (etwa 1 kHz).
  • Das Puls-Dopplerverfahren erfolgt auch statisch, allerdings ist die Impulsfolgefrequenz mit bis zu 30 kHz viel höher und eine Überwärmung nicht mehr auszuschliessen. Daher muss hierbei Impulsfolge und Sendeschalldruck in angemessenem Verhältnis gewählt werden und das Personal entsprechend geschult sein.
  • Beim Continous Wave Dopplerverfahren wird ständig eine Leistung von etwa 10 bis 100 mW in einem kleinen Volumen appliziert, dennoch ist die Gefahr einer lokalen Hyperthermie klein, da der Fokussierungsgrad niedrig ist. Wie beim Puls-Doppler sollte die Sendeenergie an die Messtiefe angepasst werden, um die Sicherheit zu erhöhen.

Durch die in der Klinik benutzten Schalldruckstärken bzw. durch sorgfältige Anpassung und Optimierung der Parameter (Sendeleistung, Impulsfolge, Applikationsdauer) ist eine Gesundheitsgefährdung praktisch auszuschließen. Eine Behandlung der Food and Drug Administration der Vereinigte Staaten Amerika ergab folgenden Sicherheitsbereich: Eine Schädigung ist auszuschließen, solange applizierte Stärke mal Einwirkungsdauer unter 500 W·s/m² bleibt: J·t ≤ 500 W·s/m², wobei dies nicht als scharfe Grenze aufgefasst werden sollte. International gibt es eine Sicherheitsnorm für Ultraschallgeräte, die allerdings keine Grenzwerte bezeichnet und lediglich die Offenlegung der Schallparameter eines Gerätes fordert, sofern Ultraschalldrücke über p = 200 Pa (entsprechend Ultraschallintensitäten über J = 100 W/m²) erreicht werden können. 1 W/m² = 0,1 mW/cm² oder 1 mW/cm² = 10 W/m²

Alle wasserhaltigen, blutreichen Organe sind für den Ultraschall gut behandelbar. Schlecht behandelbar sind alle lufthaltigen Organe und das Innere von Knochen. Auch das Gehirn ist bedingt durch seine Knochenkapsel beim Erwachsenen ca. unzureichend zugänglich. Manche Organe sind in dem Normalzustand ca. schwer erkennbar, in dem krankhaft vergrößerten Zustand ganz gut erkennbar (Blinddarm, Harnleiter, Nebennieren) Die ersten Ultraschallbehandlungen wurden an Schwangeren durchgeführt. Auch heute ist der Uterus ein "Ultraschallorgan". Weiter "sonogene" Organe:

• Gallenblase
• Gallengang
• Leber
• Pankreas
• Nieren
• Harnleiter
• Aorta abdominalis
• Pleura
• Herz
• Halsschlagadern
• Venen am Bein, Arm und Hals, Untere Hohlvene
• Arterien am Bein, am Arm
• Schilddrüse
• Speicheldrüsen
• Lymphknoten
• Haut
• Darm (nur teilweise!)
• Zugängliche Muskeln

Bedingt oder ca. indirekt zugänglich:

• Ösophagus (Endosono)
• Magen (Endosono)
• Harnleiter
• Enddarm
• Sehnen

Schlecht schallbar:

• Lunge
• Luftröhre
• Gehirn
• Herzkranzgefäße (IVUS)
• Inneres von Knochen
• Inneres von Gelenken
• Nerven
• Wirbelsäule
• Rückenmark

• risikoarme, nichtinvasive, schmerzlose und strahlenexpositionsfreie Anwendung
• hohe Verfügbarkeit, schnelle Behandlungsdurchführung
• Anschaffungs- und Betriebskosten in dem Vergleich zu anderen bildgebenden Verfahren (CT, Magnetresonanztomografie) klein
• aufwendige Strahlenschutzmaßnahmen und -belehrungen entfallen
• freie Schnittführung erlaubt Kontrolle über das gewünschte Schnittbild in Echtzeit
• geeignet zur Erstbeurteilung und für Verlaufskontrollen, insbes. bei medikamentösen oder strahlentherapeutischen Behandlungen
• Tumorerkennung und Bösartigkeitsbeurteilung möglich
• Ultraschallgezielte Biopsien durchführbar
• ESWL möglich

• teilweise schwierige Interpretation und Dokumentation der diagnostischen Behandlungsergebnisse (während der Behandlung werden meist mehrere Bilder ausgedruckt, die der Dokumentation dienen sollen)
• Durchführung und Ergebnisse vom Behandeler abhängig; die Bilder sind teilweise ca. mit viel Erfahrung richtig zu interpretieren
• kleinere Kontrastauflösung in dem Vergleich zur MRT, besonders in tiefer liegenden Geweben