超声波是具有良好方向性和聚焦性的机械波，当超声波在生物组织中传播时，首先对生物组织进行机械作用，然后将部分机械能转换为热能。因此，超声波的生物学效应来自其机械效应，变暖效应和空化效应。常规超声疗法主要利用超声的热效应，而海扶刀产生的生物效应是在高强度条件下机械效应，热效应和空化效应的结合。
在有效控制下，高度聚焦的超声波束可以损坏或破坏特定范围内的组织，可以代替手术刀，并且具有操作迅速和出血最少的优点。超声聚焦声束在脑，肝，肾，脊髓，牙齿，眼睛，耳朵等的外科治疗研究中取得了良好的效果。研究还证实，超声是一种非侵入性加热方法，不会引起肿瘤周围血管和淋巴管破裂，不会导致肿瘤细胞转移和扩散，因此超声可用于肿瘤加热治疗。超声优于电磁辐射，因为它是非放射性的，具有高度的聚焦性，可以控制深部肿瘤的局部温度而不会损坏周围的正常组织，以及治疗部位和治疗方法强度可以远程控制。
肿瘤的超声治疗还取决于肿瘤组织本身的生物学特性，由于解剖学和组织学上的缺陷，肿瘤组织具有供血不足，缺氧，局部温暖和不耐热的特征，这为超声加热治疗癌症提供了理论基础。肿瘤组织吸收热能后无法散热，并且会持续很长时间。超声对癌组织的选择性作用可以使其达到杀死癌组织而不损害正常组织的目的。超声波还可改变肿瘤细胞周围环境的酸度，降低pH值，增强溶酶体酶的活性，并加速溶酶体对恶性肿瘤细胞的破坏。超声波对具有强大DNA合成能力的肿瘤细胞更具破坏性，因为DNA合成阶段对热敏感。
不仅超声波在癌细胞和正常组织之间，而且在胚胎和母体组织，骨骼或石头和软组织之间对超声波的敏感性也存在差异。不同的生物组织产生不同的生物学效应，这为海扶刀治疗实体瘤提供了前提条件。
