一、海扶刀的物理基礎：
超聲波是一種機械波，具有良好的定向性和聚焦性。當超聲波在生物組織中傳播時，生物組織首先受到機械作用，部分機械能又轉化為熱能。當聲強足夠強時，還可能產生空化效應。因此，超聲波生物學效應源於其機械效應，溫熱效應和空化效應。常規超聲治療主要利用超聲波的熱效應，而海扶刀所產生的生物學效應則是在高強度條件下機械效應、溫熱效應和空化效應的綜合作用。
利用超聲波終止早孕的實驗證明，超聲波可進一步用於臨床治療。高度聚焦的超聲波束可在有效控制下損傷或破壞特定範圍內的組織，可替代手術刀，並有操作迅速和極少出血等優點。超聲波聚焦聲束在腦、肝、腎、脊髓、牙、眼、耳等外科治療研究中取得良好效果，如美尼爾氏病等。研究還證實，超聲波屬於一種非侵入加熱的方法，不會引起腫瘤周邊血管和淋巴管破裂、導致腫瘤細胞轉移和擴散，從而使超聲波可用於腫瘤的加熱治療，而且成為超聲治療最為成功的方向。超聲波比電磁輻射(X射線，伽瑪射線)優越之處在於無放射性，聚焦程度高，能夠控制深部腫瘤局部溫度而不損害周圍正常組織，治療部位和治療強度可以受到遙控。
超聲波治療腫瘤還取決於腫瘤組織自身的生物學特性。腫瘤組織由於在解剖組織學上的缺陷，存在供血不足，缺氧，偏暖，不耐熱等特點，為超聲升溫治癌提供了理論基礎。腫瘤組織吸收熱能後無法散熱，內部溫度升高可超出健康組織5~9℃，有時甚至高達10~11℃，且維持較長時間。超聲波對癌瘤組織的選擇性作用，可以使其達到殺滅癌組織而不損傷正常組織的目的。超聲波還可以改變腫瘤細胞周圍環境酸度，降低PH值，加強溶酶體酶活性，加速溶酶體對惡性腫瘤細胞的破壞。超聲波對DNA合成旺盛的腫瘤細胞更具破壞力，因為DNA合成期對熱度敏感。
不僅癌細胞與正常組織之間，胚胎與母體組織，骨質或結石與軟組織，都存在對超聲波敏感性的差異性。不同生物組織產生不同的生物學效應，這為海扶刀治療肝癌，乳腺癌，惡性骨腫瘤等實體腫瘤提供了先決條件。
二、海扶刀的治療作用：
聚焦超聲對深部組織損傷的範圍是治療效果與安全性得到統一的關鍵。焦域的大小，超聲劑量，組織的熱敏感性，組織的導熱性及血流速度共同決定了靶組織的損傷範圍。簡言之，組織凝固性壞死範圍大小是一個很重要的參數。在生物學焦域內，肝組織發生凝固性壞死，而相鄰組織及超聲波透過組織沒有受到損傷。海扶刀能在短時間(數秒內)使焦域內組織升溫70℃以上，完全滿足國際上公認的標準。決定生物學焦域的主要參數有聲強，頻率，照射時間和次數，間隔時間，照射方式等。海扶刀採用點照射立體組合適形掃描治療方式，是根據臨床實驗研究結論確定的最佳動態模式。
海扶刀不僅對腫瘤組織有直接作用，研究表明超聲治療還有對化學治療的增敏作用，刺激機體免疫系統，提高機體免疫功能。
海扶刀在治療中採用超聲圖像定量分析監測HIFU治療後受損組織的形態學變化。回聲增強是判斷治療有效的標準，是組織或病變凝固性壞死的特徵性表現。治療有效的聲像圖特徵是治療後癌塊回聲明顯增強隨後逐漸減弱，最後呈不均勻性增強表現，見到壞死液化暗區或鈣化灶圖像，癌塊體積逐漸縮小，血供明顯減少或消失。在1至數月內，病灶中心區回聲減低而邊緣回聲強，以及無血供等現象最具特徵性。
HIFU治療使靶區內組織溫度高於65℃以上時，超過了內臟神經和軀體神經的溫度痛覺閾，而且病變組織在瞬間發生凝固性壞死。為消除高溫及凝固性壞死所致的疼痛，以及保證治療中的準確性，避免脫靶發生，需要對病人在術中進行全身麻醉。這是海扶治療必須的輔助措施，是由國家藥監局專家專題討論會、三屆HIFU醫學應用國際研討會、超聲治療專委會明確做出的結論。
通過海扶刀治療原發性肝癌研究表明，治療後患者臨床症狀減輕，血清AFP水平下降，病灶縮小，腫瘤血供減少或消失，局部無併發症出現，心腎功能正常，但肝臟酶譜有一過性升高，組織病理等檢查發現腫瘤組織出現凝固性壞死。海扶刀治療肝癌療效主要取決於其治療範圍能否完全覆蓋腫瘤，或者是否操作不當導致脫靶等情況發生。一方面，肝癌患者在接受海扶刀治療時多為晚期，伴肝內多發性轉移灶，門靜脈癌栓，肝硬化，門脈高壓及腹水等，是其他科室不敢治的病人，使海扶刀治療更加困難。另一方面也說明，海扶刀在治療這類晚期患者時具有一定的優勢。
海扶刀治療乳腺腫瘤，惡性骨腫瘤具有得天獨厚的優勢，除了可以完全切除腫瘤組織，最大優點就是可以保全乳房外觀和肢體完整。目前海扶刀已經在全國18家中心和英國、日本的醫院使用，已經治療4000餘例各類實體腫瘤病人，包括肝癌，乳腺癌，惡性骨腫瘤，軟組織腫瘤，腎癌，盆腔腫瘤，腹膜後腫瘤，胰腺癌，轉移性腫瘤，晚期惡性腫瘤的姑息性治療，手術後復發的實體腫瘤，手術不能切除的部分腫瘤，各種體表腫瘤，子宮肌瘤，乳腺良性腫瘤，軟組織良性腫瘤，其他實體腫瘤等。隨著臨床應用不斷擴展深入，海扶刀治療適應症將繼續增加。
三、海扶刀的特點：
HIFU技術理論的先進性必須通過優良的設備設計和製造工藝體現出來。該設備涉及醫學，生物醫學工程，超聲學，自動化控制，計算機，精密機械製造等多項技術，必須達到如下功能要求：
(1)非侵入性聚焦或聲束匯聚；
(2)要使超聲波具有適當的頻率和高強度聲功率，加熱要侷限於靶組織並防止周圍正常組織過度加熱；
(3)掃描使能量分佈在整個靶組織上，掃描速度或焦點能量要足夠高，以確保靶組織在散熱情況下能很快提高溫度；
(4)以容易適應和可調節的掃描軌跡加熱不同形態的靶組織，調節治療體積，獲得理想的溫度分佈；
(5)由於覆蓋治療野組織的厚度不同，需高精度補償，並應保護輻照野附近對溫度特別敏感的正常組織。
