Швидкість розповсюдження ультразвукових хвиль і їх поглинання істотно залежать від стану середовища; на цьому засноване використовування ультразвука для вивчення молекулярних властивостей речовини. Дослідження такого роду є предметом молекулярної акустики. Інтенсивність випромінюваної хвилі пропорційна квадрату частоти, тому можна одержати ультразвук значної інтенсивності навіть при порівняно невеликій амплітуді коливань. Прискорення частинок, що коливаються в ультразвуковій хвилі, також може бути великим, що говорить про наявність істотних сил, діючих на частинки в біологічних тканинах при опромінюванні ультразвуком.

Розповсюдження ультразвука - це процес переміщення в просторі і в часі обурень, що мають місце в звуковій хвилі. Звукова хвиля розповсюджується в речовині, що знаходиться в газоподібному, рідкому або твердому стані, в тому ж напрямі, в якому відбувається зсув частинок цієї речовини, тобто вона викликає деформацію середовища. Деформація полягає у тому, що відбувається послідовна розрядка і стиснення певних об'ємів середовища, причому відстань між двома сусідніми областями відповідає довжині ультразвукової хвилі. Чим більше питомий акустичний опір середовища, тим більше ступінь стиснення і розрядки середовища при даній амплітуді коливань. Частинки середовища, що беруть участь в передачі енергії хвилі, коливаються біля положення своєї рівноваги.
Ультразвукові хвилі в тканинах організму розповсюджуються з деякою кінцевою швидкістю, яка визначається пружними властивостями середовища і її густиною. Швидкість звуку в рідинах і твердих середовищах значно вище, ніж в повітрі, де вона приблизно рівна 330 м/с. Для води вона буде рівна 1482 м/с при 20° С. Ськорость розповсюдження ультразвука в твердих середовищах, наприклад, в кістковій тканині, складає приблизно 4000 м/с.

Особливий практичне інтерес застосування ультразвука в медицині пов'язаний з ефектом Доплера - зміна частоти хвиль, сприйманим спостерігачем (приймачем хвиль), унаслідок відносного руху джерела хвиль і спостерігача. Уявіть собі, що спостерігач наближається з певною швидкістю до нерухомого щодо середовища джерела хвиль. При цьому він зустрічає за один і той же інтервал часу більше хвиль, ніж за відсутності руху. Це означає, що сприймана їм частота буде більше частоти хвилі, що випускається джерелом. Інший випадок: джерело хвиль рухається з якоюсь швидкістю до нерухомого щодо середовища спостерігача. Оскільки джерело рухається вслід за хвилею, що випускається, то довжина хвилі буде менше, ніж при нерухомому джерелі. Або при одночасному русі один до одного спостерігача і джерела хвиль, сприймається частота більше що випускається. Накладаючи істинні частоти випромінювання і сприймані рухомим об'єктом і вирахувавши їх різницю (доплеровській зрушення частоти), можна точно визначити швидкість руху об'єкту.

Або ще простіше - уявіть, що ви стоїте на мілководді і на ваші ноги накочуються легкі хвилі з певною частотою, якщо ви зробите наскільки кроків назустріч наступній хвилі, то вона торкнеться вас швидше, ніж ніж ви б стояли на місці і чекали її. Знаючи швидкість руху хвиль і різницю в часі між їх торканнями ваших ніг, можна обчислити вашу швидкість руху, тобто ту швидкість, з якою ви рухалися на зустріч хвилі. І так далі з будь-якою невідомою і в будь-якому напрямі. Якщо ж ви продовжуватимете йти назустріч хвилям, то за певний (постійний) проміжок часу, ваших ніг торкнеться більша кількість хвиль, ніж якби ви стояли на одному місці, це і є фазове зрушення частоти хвильового руху, яке і залежить від швидкості руху об'єкту.

Ефект Доплера в медицині використовується для визначення швидкості кровотоку, швидкості руху клапанів і стінок серця і інших органів.

Фізичні процеси, обумовлені дією ультразвука, викликають в біологічних об'єктах наступні основні ефекти: - мікровібрації на клітинному і субклітинному рівні; - руйнування біомакромолекул; - перебудову і пошкодження біологічних мембран, зміну проникності мембран; - теплова дія; - руйнування кліток і мікроорганізмів. Медико-біологічні додатки ультразвука можна в основному розділити на два напрями: методи діагностики і дослідження і методи дії.

До першого напряму відносяться локаційні методи діагностики з використовуванням головним чином імпульсного випромінювання. До другого напряму відноситься ультразвукова фізіотерапія. Здатність ультразвука дробити тіла, поміщені в рідину, і створювати емульсії використовується і у фармацевтичній промисловості при виготовленні ліків. Розроблений і упроваджений метод “зварювання” пошкоджених або трансплантуються кісткових тканин за допомогою ультразвука (ультразвуковий остеосинтез). Згубна дія ультразвука на мікроорганізми використовується для стерилізації. Цікаве застосування ультразвука для сліпих. Завдяки ультразвуковій локації за допомогою портативного ультразвукового приладу можна знайти предмети і визначати їх характер на відстані до 10 м. Перераховані приклади не вичерпують всіх медико-біологічних застосувань ультразвука, перспектива розширення цих додатків в медицині справді величезна.

Джерела ультразвукових коливань Ультразвук - це коливання з частотами, великими 20000 Гц. Розповсюдження в рідкому, газоподібному і твердому середовищах ультразвукових коливань кінцевої амплітуди породжує фізичні ефекти, використовування яких в медицині створює реальні передумови інтенсифікації технологічного процесу обробки біологічних тканин, методів діагностики і дії лікарських препаратів на організм при терапевтичному лікуванні.

Для створення ультразвукових коливань розроблені багатоманітні технічні засоби - аеродинамічні і гідродинамічні, магнітострикційні і п'єзоелектричні джерела ультразвука - дають можливість практичного застосування ультразвукової технології в багатьох галузях медицини.

Частота надвисокочастотних ультразвукових хвиль, вживаних в хірургії і біології, лежить в діапазоні порядка декількох Мгц. Фокусування таких пучків звичайно здійснюється за допомогою лінз і дзеркал.

Для діагностичних досліджень внутрішніх органів використовується частота 2,5 - 3,5 Мгц, для дослідження щитовидної залози використовується частота 7,5 Мгц. Генератором таких хвиль є пьезодатчик, який одночасно виконує роль приймача відображених ехосигналов. Генератор працює в імпульсному режимі, посилаючи близько 1000 імпульсів в секунду. У проміжках між генерацією ультразвукових хвиль