Наличие газообразной фазы в жидкости вызывает значительное отражение ультразвукового пучка. К тому же, как было обнаружено, газовые пузырьки данного размера пульсируют под влиянием периодических колебаний окружающей среды. Гипотезу о «резонансной частоте» газовых пузырьков, взвешенных в жидкой фазе, впервые выдвинул в 1933 г. Minnaert при объяснении звука, порождаемого движущимся потоком воды.
Методы, посредством которых пульсирующие пузырьки рассеивают акустическую энергию, были впервые теоретически изучены Devin в 1959 г.; они определены как тепловой, радиационный и вязкостный. От перечисленных методов зависит коэффициент затухания амплитуды ультразвука, а относительная значимость каждого из методов в свою очередь зависит от характеристик системы в целом.
Расчеты показывают, что для газовых пузырьков с размерами порядка нескольких микрометров величины параметров g и е приблизительно равны 1. К тому же параметр теплового рассеяния невелик по отношению к радиационному и вязкостному. Резонансная частота приблизительно на порядок увеличивает сечение рассеяния газового пузырька.
Данное свойство резонанса, вероятно, расширило бы возможности доплеровского детектора в выявлении небольших пузырьков, однако в крови резонанс ослаблен в результате увеличения вязкости среды и процесса затухания. Экспериментальное сравнение уравнения, предложенного Nishi, и сечения рассеяния было проведено Moulinier, Masurel (1977). Исследования, проведенные Nishi в 1972 г. in vitro, показали, что измерением одной лишь амплитуды сигнала определить размер газового пузырька in vivo без учета внутренней поправки невозможно.
Он установил также, что газовые пузырьки могут быть обнаружены до тех пор, пока их размер превышает резонансный. В результате других измерений, сделанных Hills, Grubke в 1975 г. in vitro, выявлена зависимость минимального регистрируемого размера газового пузырька от скорости тока крови. Газовый пузырек радиусом 20 мкм может быть обнаружен, если средняя скорость потока, в котором он движется, равна 55 см/с. Если скорость потока составляет лишь 20 см/с, то минимальный радиус обнаруживаемого газового пузырька составит 90 мкм.
Предполагают, что для скоростей кровотока, зарегистрированных в сердце и крупных артериях, наименьший газовый пузырек, выявленный методом отражения, будет иметь радиус 20— 25 мкм с учетом отраженного шума. Это, возможно, предел обнаружения, потому что даже при резонансе интенсивность рассеяния у более мелкого газового пузырька на порядок ниже, чем у газового пузырька радиусом 25 мкм. Из нашего опыта мы знаем, что газовые пузырьки легко обнаружить в периферических венах, тогда как в то же время это невозможно сделать в прекардиальных зонах.
Помимо газовых пузырьков крупные эмболы (негазообразной природы) в крови могут сильно отражать ультразвук. Так, у частицы размером 30 мкм интенсивность отражения будет в 4*103 больше, чем у одиночного эритроцита. Даже, когда спустя 24 ч после погружения газовые пузырьки уже не обнаруживались, были выявлены изменения формы волны доплеровского сигнала. Данное явление исследователи рассматривают как результат гематологических изменений, т. е. появление в крови крупных объектов, отражающих ультразвук.
