Humanos podem ouvir sons que variam de 20 Hz a 20.000 Hz. À medida que envelhecemos, essa faixa se estreita, especialmente nas frequências mais altas. A ultrassonografia usa ondas sonoras de alta frequência para examinar objetos. Essa tecnologia inofensiva encontrou aplicação no diagnóstico de muitas doenças. Uma máquina transdutora emite ondas de ultrassom em direção a um objeto ou órgão no corpo. Após atingir o objeto ou órgão, as ondas retornam como ecos em diferentes velocidades e ângulos. A informação fornecida pelos ecos é codificada em uma imagem do órgão que os médicos usam para fazer o diagnóstico.
A modulação de amplitude (modo A) é uma técnica básica de ultrassonografia. A energia recebida é exibida como amplitude de energia. Neste modo, um único feixe de ultrassom é analisado. Quanto maior a reflexão na interface, maior a amplitude do sinal exibido. O modo A é raramente usado hoje, mas é útil para diferenciar uma lesão cística de uma sólida. Também pode ser usado para medir dimensões oculares.
Uma modulação de amplitude pode ser convertida em pontos simples. Se a força da amplitude retornada for maior, o ponto será mais brilhante e vice-versa. Imagens de modo de brilho múltiplo (modo B) podem ser combinadas para criar uma varredura de brilho 2D. Comparado com o modo A unidimensional, o modo B é uma técnica mais vantajosa, exceto para biometria. O modo B requer um operador altamente qualificado e total cooperação do paciente devido a exames longos.
O modo de movimento (modo M) usa uma série de pontos do modo B para criar gráficos de movimento. Isso permite que médicos meçam a amplitude de movimento de órgãos específicos, como o coração. O modo M formou a base da ecocardiografia antes dos sistemas de ultrassonografia em tempo real. A técnica de movimento é frequentemente usada para avaliar o movimento diafragmático em crianças com suspeita de paralisia diafragmática.
Outra técnica diagnóstica não invasiva é a ultrassonografia Doppler. O método Doppler examina a velocidade do fluxo sanguíneo. Psicólogos pesquisadores da Universidade de Cincinnati usaram isso para medir o nível de atenção. Conforme relatado no "Science Daily" em dezembro de 2006, os pesquisadores acompanharam o fluxo sanguíneo no cérebro para ver quanto tempo levava para a atenção cair. Segundo o estudo, as pessoas tendem a perder concentração após 40 minutos e às vezes após apenas 10 minutos. Joel Warm, Professor de Psicologia na Universidade de Cincinnati, que conduziu a pesquisa, diz que esse fenômeno é tal que "quanto mais você olha, menos você vê". O Professor Warm acredita que essa técnica poderia ser usada como sistema de alerta precoce para pilotos, controladores de tráfego aéreo ou outras profissões de tarefas críticas. Ele chama de uma forma de "monitorar o monitor".
Nos últimos anos, sistemas 3D e 4D tornaram-se populares, pois essas modernas técnicas de detecção de posição permitem exibição precisa de ecos acústicos. Os sistemas podem ser usados independentemente ou como complementos a sistemas básicos de ultrassonografia. A técnica 3D é amplamente usada para exibir a superfície de um feto a fim de detectar patologias como defeitos da parede abdominal e defeitos do tubo neural. O sistema de imagem 4D exibe movimento em tempo real de imagens 3D com a ajuda de transdutores especializados. Este sistema é aplicado em exames obstétricos.