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，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部良導體，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。由於表面的軟組織與含氣的肺組織，其密度相差很大，因此大部分的超音波音束到達「肋膜-肺界面」(Pleura-Lung Interface)，即被反射回來，沒有足夠的能量可以勾勒出肺部深處的構造，對肺部疾病的診斷有困難，僅限於緊貼肋膜的肺部病灶。超音波影像應用於肺部疾病的診斷：正常的肺組織是充滿空氣的，並且被肋骨所包圍著，而空氣與骨頭均是超音波的不良導體，因此肺部在做超音波掃描時，因為大部分的音波會被反射回來，超音波無法穿透，對於肺部深層的病灶，超音波的解像力很差。為了克服這些困難，在做胸腔超音波掃描時，要善用所謂的「音感視窗」(Acoustic Window)。幸運的是，雖然正常的肺組織是超音波的不良導體，但是當病變發生時，原先充滿著空氣的肺組織，會被實質化 (Consolidation)，被發炎細胞、癌細胞或滲出液所取代，變成超音波的優良導體，經由這些肺部病變區，超音波影像可將病灶的特質顯現出來，更可藉此部位，而透視到肺內較深部的病灶。至於胸壁、肋膜、前後縱膈、即橫膈周圍的病變，因為沒有空氣的隔絕，也都是理想的超音波檢查部位。