Pada peristiwa perambatan gelombang ultrasonik, di dalam medium terjadi perubahan-perubahan siklik berupa getaran partikel, perubahan tekanan, perubahan densitas, dan perubahan suhu.
Secara teoritis, gelombang ultrasonik mempunyai potensi yang dapat merusak struktur jaringan tubuh janin, terutama pada kehamilan trimester I di mana proses organo-genesis sedang terjadi dan merupakan saat yang paling rentan untuk mengalami gangguan.
Kerusakan jaringan tubuh yang terjadi terutama akibat pengaruh panas (efek ternal) dan kavitasi (efek mekanis) yang ditimbulkan oleh gelombang ultrasonik.
Efek ternal terjadi akibat absorbsi gelombang ultrasonik oleh jaringan tubuh. Peningkatan suhu yang terjadi akibat pemaparan gelombang ultrasonik oleh jaringan tubuh.
Peningkatan suhu yang terjadi akibat pemaparan gelombang ultrasonik di dalam suatu jaringan ditentukan oleh karakteristik akustik (intensitas, frekuensi, luas permukaan transduser, fokus gelombang ultrasonik, lama pemaparan, dsb) dan karakteristik jaringan (tahanan akustik, absorbsi, perfusi jaringan, konduktivitas panas di dalam jaringan, struktur anatomi, kecepatan gelombang ultrasonik, dsb).
Jaringan tulang paling banyak menyerap gelombang ultrasonik, sehingga paling banyak mengalami perubahan panas. Semakin besar intensitas (power) dan frekuensi gelombang ultrasonik yang ditransmisikan ke dalam jaringan, maka panas yang ditimbulkan pada jaringan akan semakin besar.
Perfusi jaringan dan konduktivitas panas di dalam jaringan merupakan mekanisme yang paling dominan dalam mengurangi efek termal yang ditimbulkan oleh pemaparan gelombang ultrasonik.
Hipertermia yang terjadi pada masa organogenesis dapat menimbulkan cacat pada janin (teratogenik), pertumbuhan janin terhambat, dan kematian janin.
Oleh karena efek termal ini, pemeriksaan USG obstetri sebaiknya dihindari pada ibu yang sedang mengalami demam, terutama pada kehamilan trimester I.
Kavitasi terjadi bila gelombang ultrasonik ditransmisikan ke dalam suatu medium yang mengandung inti-inti berisi gas (microbubble).
Osilasi amplitudo tekanan dari gelombang ultrasonik menyebabkan inti-inti gas mengalami proses kompresi (diameter mengecil akibat tekanan positif) dan dekompresi (diameter membesar akibat tekanan negatif) terus-menerus.
Apabila amplitudo tekanan cukup besar, inti-inti gas akan mengalami kerusakan (kolaps). Peristiwa ini disebut inertial cavitation (trasient cavitationa atau collapse cavitation).
Energi kinetik yang terjadi akibat kolapsnya inti gas akan menimbulkan reaksi panas dan perubahan tekanan yang cukup tinggi. Pada binatang percobaan, inertial cavitation diketahui dapat menyebabkan paralisis, kerusakan sel (lisis), dan pembentukan radikal bebas yang bersifat toksik dan dapat menimbulkan kerusakan yang ireversibel pada kromoson dan beberapa sistem enzim.
