Akustische Wellen sind Druck- und Dichteschwankungen, die sich in einem Medium wie Wasser, Weichgewebe, Körperflüssigkeiten und auch in festen Körpern wie Knochen, Metallen und anderen Materialien mit einer für das Medium typischen Geschwindigkeit ausbreiten. Sie werden daher auch als Druckwellen bezeichnet.

Im einfachsten Fall handelt es sich um periodische, sinusförmige Schwingungen wie sie in Abbildung 1 dargestellt sind. Umfasst der Wellenzug nur einen kurzen Zeitausschnitt von einer oder wenigen Signalperioden, so kann man dies als einen Schall- oder Druckpuls bezeichnen. Ein Beispiel hierfür sind die bei diagnostischem Ultraschall eingesetzten Schallpulse ( Abbildung 2 ).

Akustische Wellen können außerhalb des Körpers erzeugt und ohne Verletzung der Haut in den Körper eingeleitet werden. Damit ergibt sich die Möglichkeit, derartige Wellen an der Körperoberfläche bzw. im Körper an einem definierten Ort zur Wirkung zu bringen.

Wenn die Amplituden von Druckwellen sehr hohe Werte annehmen (typisch 10-100 MPa), können sich Wellen aufsteilen. Die Ursache dafür ist die Nichtlinearität des Ausbreitungsmediums. Darunter versteht man die Tatsache, dass sich die Druckschwankung bei sehr hohem Druck schneller ausbreitet als bei geringem Druck. Der Vorgang der Aufsteilung einer Wellenfront ist in Abbildung 3 schematisch dargestellt.

Der Vorgang der Aufsteilung hat gewisse Ähnlichkeiten mit Wasserwellen, die sich am Strand überschlagen. Anders als bei Wellen an der Wasseroberfläche können sich Druckwellen im Volumen (z.B. im Wasser oder Gewebe) nicht überschlagen.

Wenn sich der Druck innerhalb sehr kurzer Distanzen, deutlich kürzer als ¼ der Pulslänge, sprunghaft ändert, spricht man von einer Stoßwelle.

Erst wenn Druckwellen bzw. Druckpulse diese besonderen Eigenschaften (Steilheit) aufweisen, bezeichnet man sie als Stoßwellen . Abbildung 4 zeigt schematisch den zeitlichen Verlauf einer Stoßwelle. Charakteristisch ist der steile Anstieg in der Größenordung von 10ns während der der Druck von Umgebungsdruck auf bis zu 100MPa ansteigt. Dem Überdruck folgt eine Unterdruckphase mit einem negativen Druck in der Größenordnung von bis zu 10MPa. Das in Abbildung 5 dargestellte Signal ist das mit einem Laserhydrophon gemessene Drucksignal im Fokus einer Stoßwellenquelle. Es weist den charakteristischen Verlauf einer Stoßwelle auf, und zeigt das Bild eines realen Messsignals mit Rauschanteilen.