一、海扶刀的物理基础：
超声波是一种机械波，具有良好的定向性和聚焦性。当超声波在生物组织中传播时，生物组织首先受到机械作用，部分机械能又转化为热能。当声强足够强时，还可能产生空化效应。因此，超声波生物学效应源于其机械效应，温热效应和空化效应。常规超声治疗主要利用超声波的热效应，而海扶刀所产生的生物学效应则是在高强度条件下机械效应、温热效应和空化效应的综合作用。
利用超声波终止早孕的实验证明，超声波可进一步用于临床治疗。高度聚焦的超声波束可在有效控制下损伤或破坏特定范围内的组织，可替代手术刀，并有操作迅速和极少出血等优点。超声波聚焦声束在脑、肝、肾、脊髓、牙、眼、耳等外科治疗研究中取得良好效果，如美尼尔氏病等。研究还证实，超声波属于一种非侵入加热的方法，不会引起肿瘤周边血管和淋巴管破裂、导致肿瘤细胞转移和扩散，从而使超声波可用于肿瘤的加热治疗，而且成为超声治疗最为成功的方向。超声波比电磁辐射(X射线，伽玛射线)优越之处在于无放射性，聚焦程度高，能够控制深部肿瘤局部温度而不损害周围正常组织，治疗部位和治疗强度可以受到遥控。
超声波治疗肿瘤还取决于肿瘤组织自身的生物学特性。肿瘤组织由于在解剖组织学上的缺陷，存在供血不足，缺氧，偏暖，不耐热等特点，为超声升温治癌提供了理论基础。肿瘤组织吸收热能后无法散热，内部温度升高可超出健康组织5~9℃，有时甚至高达10~11℃，且维持较长时间。超声波对癌瘤组织的选择性作用，可以使其达到杀灭癌组织而不损伤正常组织的目的。超声波还可以改变肿瘤细胞周围环境酸度，降低PH值，加强溶酶体酶活性，加速溶酶体对恶性肿瘤细胞的破坏。超声波对DNA合成旺盛的肿瘤细胞更具破坏力，因为DNA合成期对热度敏感。
不仅癌细胞与正常组织之间，胚胎与母体组织，骨质或结石与软组织，都存在对超声波敏感性的差异性。不同生物组织产生不同的生物学效应，这为海扶刀治疗肝癌，乳腺癌，恶性骨肿瘤等实体肿瘤提供了先决条件。
二、海扶刀的治疗作用：
聚焦超声对深部组织损伤的范围是治疗效果与安全性得到统一的关键。焦域的大小，超声剂量，组织的热敏感性，组织的导热性及血流速度共同决定了靶组织的损伤范围。简言之，组织凝固性坏死范围大小是一个很重要的参数。在生物学焦域内，肝组织发生凝固性坏死，而相邻组织及超声波透过组织没有受到损伤。海扶刀能在短时间(数秒内)使焦域内组织升温70℃以上，完全满足国际上公认的标准。决定生物学焦域的主要参数有声强，频率，照射时间和次数，间隔时间，照射方式等。海扶刀采用点照射立体组合适形扫描治疗方式，是根据临床实验研究结论确定的最佳动态模式。
海扶刀不仅对肿瘤组织有直接作用，研究表明超声治疗还有对化学治疗的增敏作用，刺激机体免疫系统，提高机体免疫功能。
海扶刀在治疗中采用超声图像定量分析监测HIFU治疗后受损组织的形态学变化。回声增强是判断治疗有效的标准，是组织或病变凝固性坏死的特征性表现。治疗有效的声像图特征是治疗后癌块回声明显增强随后逐渐减弱，最后呈不均匀性增强表现，见到坏死液化暗区或钙化灶图像，癌块体积逐渐缩小，血供明显减少或消失。在1至数月内，病灶中心区回声减低而边缘回声强，以及无血供等现象最具特征性。
HIFU治疗使靶区内组织温度高于65℃以上时，超过了内脏神经和躯体神经的温度痛觉阈，而且病变组织在瞬间发生凝固性坏死。为消除高温及凝固性坏死所致的疼痛，以及保证治疗中的准确性，避免脱靶发生，需要对病人在术中进行全身麻醉。这是海扶治疗必须的辅助措施，是由国家药监局专家专题讨论会、三届HIFU医学应用国际研讨会、超声治疗专委会明确做出的结论。
通过海扶刀治疗原发性肝癌研究表明，治疗后患者临床症状减轻，血清AFP水平下降，病灶缩小，肿瘤血供减少或消失，局部无并发症出现，心肾功能正常，但肝脏酶谱有一过性升高，组织病理等检查发现肿瘤组织出现凝固性坏死。海扶刀治疗肝癌疗效主要取决于其治疗范围能否完全覆盖肿瘤，或者是否操作不当导致脱靶等情况发生。一方面，肝癌患者在接受海扶刀治疗时多为晚期，伴肝内多发性转移灶，门静脉癌栓，肝硬化，门脉高压及腹水等，是其他科室不敢治的病人，使海扶刀治疗更加困难。另一方面也说明，海扶刀在治疗这类晚期患者时具有一定的优势。
海扶刀治疗乳腺肿瘤，恶性骨肿瘤具有得天独厚的优势，除了可以完全切除肿瘤组织，最大优点就是可以保全乳房外观和肢体完整。目前海扶刀已经在全国18家中心和英国、日本的医院使用，已经治疗4000余例各类实体肿瘤病人，包括肝癌，乳腺癌，恶性骨肿瘤，软组织肿瘤，肾癌，盆腔肿瘤，腹膜后肿瘤，胰腺癌，转移性肿瘤，晚期恶性肿瘤的姑息性治疗，手术后复发的实体肿瘤，手术不能切除的部分肿瘤，各种体表肿瘤，子宫肌瘤，乳腺良性肿瘤，软组织良性肿瘤，其他实体肿瘤等。随着临床应用不断扩展深入，海扶刀治疗适应症将继续增加。
三、海扶刀的特点：
HIFU技术理论的先进性必须通过优良的设备设计和制造工艺体现出来。该设备涉及医学，生物医学工程，超声学，自动化控制，计算机，精密机械制造等多项技术，必须达到如下功能要求：
(1)非侵入性聚焦或声束汇聚；
(2)要使超声波具有适当的频率和高强度声功率，加热要局限于靶组织并防止周围正常组织过度加热；
(3)扫描使能量分布在整个靶组织上，扫描速度或焦点能量要足够高，以确保靶组织在散热情况下能很快提高温度；
(4)以容易适应和可调节的扫描轨迹加热不同形态的靶组织，调节治疗体积，获得理想的温度分布；
(5)由于覆盖治疗野组织的厚度不同，需高精度补偿，并应保护辐照野附近对温度特别敏感的正常组织。
