超声造影技术的物理基础是利用血液中超声造影剂气体微泡在声场中的非线性效应和所产生的强烈背向散射来获得对比增强图像。超声造影剂的气体微泡在不同强度（机械指数MI）的声场中会呈现不同的反应和变化。当MI较小时，会产生非线性谐波信号。利用微泡在低MI声场中的这一特性，采用不同的脉冲编码技术（同向、反向、序列脉冲编码等），选择性地提取由微泡造影剂产生的非线性谐波信号而滤除组织产生的线性基波信号，从而实现器官和组织的实时血流灌注显像，这就是目前临床常规使用的各种低机械指数实时超声造影成像技术的基本原理。当MI较高时，微泡会发生瞬间爆破，同时释放短暂而强烈的非线性谐波信号。通过发射高MI声脉冲瞬间击碎声场中的微泡，再转换至低MI条件，就能动态观察微泡造影剂的再灌注过程，定量评估器官、组织及病灶局部血流灌注情况。