醫學影像診斷技術，隨著新科技的發展，已有長足的進展，現今心臟病的主要非侵襲性診斷工具-胸前超音波掃描儀器，以二維即時超音波掃描配合彩色都卜勒超音波，已足以診斷絕大部分心臟內結構異常。
超音波影像產生的原理，是利用 Piezoelectric Crystal作成的「探頭」(Transducer or Probe)，將電能轉換成 1-15 MHz (Herz, cycle/sec) 的超音波，由探頭平行或扇形地射出。超音波透過「可傳導音波的介質或組織」，當碰到不同密度的組織介面時，部份的能量會被反射回來，這些反射回來的音波能量，再被探頭的 Piezoelectric Crystal接收到，轉換成電能訊號 (Electric Signals)，變成「灰白對比色調」(Gray Scale)的影像，呈現在螢幕上。螢幕上灰白影像的強度，係由反射回來的超音波能量大小來決定，反射回來的能量越大，在螢幕上呈現的亮點越白；螢幕上灰白影像點的深淺位置，係由超音波射出後，又反射回來的時間所決定。各種不同的組織，由於密度的不同，對於超音波的傳導也不一樣，如下表所列：（台大醫院內科部） Half-power Distance of Ultrasound in Various Tissues 組織 Half-power Distance (cm) 水 380 血液 15 軟組織 1.0 - 5.0 肌肉 0.6 - 1.0 骨頭 0.2 - 0.7 空氣 0.008 肺組織 0.005
由上表可知：含水的組織是最佳的音波導體，超音波可以在走了380公分的距離後，能量才會減半，因此被反射回來的能量很少，在超音波螢幕上呈現出黑色的無回音區。反之，骨頭與肺組織都是超音波的不良導體，超音波在這些組織的穿透力很差，只可穿透0.05-0.7公分的組織，能量即被減為一半，大部分的能量被反射回來，在超音波螢幕上是呈現一白色影像。
超音波頻率之表示法，與一般音波相同。每秒有一個週期稱為一赫〔Hertz（Hz）〕，IKHz=1,000Hz而IMHz=1,000,000Hz。人類聽力範圍是16～20,000赫，頻率高於20,000赫的就稱為超音波，但醫學診斷性超音波常用的範圍是1～10MHz。
由於空氣的音波阻抗與人體軟組織的音波阻抗有很大的差異，二者之界面會發生很厲害之反射而影響音波之傳導，因此，檢查時為求探頭與表面組織（如皮膚）之密接，常在組織上塗一層礦物性油或水溶性膠凍，稱為連合劑（coupling agent），如果皮膚上有傷口不能使用連合劑或其他原因使探頭與表面組織無法密接時，就無法檢查。
骨頭與軟組織之音波阻抗亦具有甚大之差異，因此，音波撞及骨頭或存在於腸內的氣體時，會發生厲害之反射或極厲害之衰減現象，無法將更深層的組織顯示出來，所以骨頭、肺臟、腸內氣體或腸胃道檢查用之鋇劑，都是超音波檢查的障礙。為了克服這些障礙，將體內器官充滿液體而將氣體排除，甚有助於檢查，例如讓膀胱脹滿尿液可將含有氣體的腸子推出骨盆腔，有助於骨盆腔器官之檢查。若將胃內充水以排除胃及十二指腸內之氣體時，甚有助於檢查位於胃後方的胰臟，此時，脹滿之膀胱或胃，在超音波學上稱之為音波窗（acoustic window）。超音波檢查時，如何善於利用音波窗，是成功秘訣之一。
超音波的顯像模式(CYCU醫學影像實驗室）. 利用超音波反射的原理建立的影像，可以用三種模式來加以顯像，即A模式、B模式以及M模式，Real Time超音波以及Duplux超音波，其原理和上述三種模式相同，只是加以變化組合，以下僅就這三種模式來做說明。 A模式是利用反射波的強度，即反射波的振幅(Amplitude)顯示在畫面之上，這樣的模式是展示一條線的強弱，當聲波遇到介面的時候，其反射的強度較強，就可以瞭解是位於介面的地方。至於器官的內部，在這個地方看不出來。這類的設備頻率大多是在1MHz到10MHz之間，主要以2MHz與5MHz居多，超音波的能量強度大約100mW/cm2，對組織的穿透力達200mm 左右，軸向的解析度可小至3mm ，側向解析度小於7mm 。我們可以瞭解A模式的應用主要是在斷定介面以及測量介面之間的距離，在醫學上主要是用在眼科眼球軸距的測量，耳鼻喉科鼻竇腔病癥的診測，整形外科則用於測量脂肪的厚度。 B模式主要是多個A模式的組合，單一的A模式是一條線，將超音波波束沿生理組織掃描，將不同角度的A模式加以組合即可，B模式所能提供的生理訊息在於生理組織的大小以及形狀，B模式超音波的能量強度小於10mW/cm2，掃描的深度可達200mm 左右，可以輕易的分辨3mm 左右的身體組織，B模式在臨床上是最重要的診斷工具，有許多不同的應用，如腹部以及婦產科等。 M模式是A模式的一種推衍，在一般情形中，器官的影像是不會隨著時間而改變的。但是對於像心臟這種組織，介面的變動就很劇烈，我們將變動的A模式影像，以時間為橫軸加以記錄，便構成了所謂的M模式影像。M模式可以得到組織運動狀態的訊息，各器官介面的運動情形，進而瞭解生理組織的相對位置與體積變化。M模式使用的頻率為1-10MHz，能量強度約為40mW/cm2，穿透力約160mm 。軸向與側向解析能力為2mm 與7mm 左右，對週期大於5ms的運動，可以有效的記錄，M模式可運用在瞭解心臟瓣膜與心肌的運動狀態。 即時性的超音波影像是指超音波影像呈現的是連續的狀況，即最大的脈波週期必須小於每分鐘的畫面數乘上掃描線數分之一，每分鐘的畫面數大約三十個左右，掃描線的線數越多，畫面也就越細膩，所以即時性的超音波影像只是B模式的超音波影像，在改進之後，所呈現的方法。 音波在傳送路途上若遇到移動物質的阻擋，則回音所接收到的頻率與原來發射的頻率不同，這種差距的頻率稱為杜卜勒效應位移頻率，這種頻率的高低與位移物體的速度成正比。這是由奧地利的物理學家Christian Johonn Doppler所發現，故稱為杜卜勒效應(Doppler Effect)。由於這個重大的發現，對於日後血管及心臟的疾病，均由血液的速度來判斷，貢獻極大，Doppler又分為PW(Pulse Waweform)和CW(Continue Waveform)兩種。 彩色杜卜勒超音波，其實就是利用杜卜勒原理，將本來2D影像裡的所有流速各以不同的顏色表現出來，然後重疊在2D影像上而已，這對心臟病的患者，實在是一大福音。它是把血流的方向分成兩種方向，趨向於probe方向的血流以紅色來顯示，而遠離probe的血流就以藍色來表示，各有8個明暗不同的層次，每個層次各代表不同的流速，然後橫的方面右以綠色來解調以區別其擾流(Turbulance)程度，像這樣所得到的彩色超音波畫面，稱為彩色杜卜勒。
