Die molekulare Ultraschallbildgebung mit ihren einzigartigen Bildgebungsprinzipien kann krankheitsbezogene Biomarker auf zellulärer und molekularer Ebene präzise erkennen. Beispielsweise kann es bei der Tumordiagnose mit der Bildgebung auf tumorspezifische Antigene abzielen und dabei eine deutlich höhere Nachweisempfindlichkeit als herkömmlicher Ultraschall von über 80 % erreichen.
Bei der Diagnose von Herz-Kreislauf-Erkrankungen kann die molekulare Ultraschallbildgebung eine frühe endotheliale Dysfunktion klar beobachten, indem spezifische Adhäsionsmoleküle auf der Oberfläche von vaskulären Endothelzellen abgebildet werden. Studien haben gezeigt, dass potenzielle Läsionen 1-2 Jahre früher erkannt werden können als mit herkömmlichen Untersuchungsmethoden. Bei der Diagnose neurologischer Erkrankungen nutzt die molekulare Ultraschallbildgebung nanoskalige Ultraschallkontrastmittel, um Bereiche mit Neuroinflammationen durch die Blut-Hirn-Schranke hindurch sichtbar zu machen. Dabei wird eine Erkennungsrate von etwa 90 % für kleine entzündliche Läsionen im Gehirn erreicht. Bei Lebererkrankungen kann die molekulare Ultraschallbildgebung durch gezielte Bildgebung von Aktivierungsmarkern hepatischer Sternzellen den Grad der Leberfibrose genau bestimmen. Basierend auf der Elastographie kann die Steifheit des Lebergewebes präzise gemessen werden, was wichtige Erkenntnisse für die klinische Behandlungsplanung liefert. Bei der Diagnose von Nierenerkrankungen hilft die molekulare Ultraschallbildgebung durch die Abbildung spezifischer Transportproteine in renalen tubulären Epithelzellen bei der Früherkennung einer renalen tubulären Dysfunktion. Studien haben gezeigt, dass die Genauigkeit bei der Diagnose früher Nierentubulusverletzungen etwa 75 % erreichen kann.
Im Bereich der Autoimmunerkrankungen kann die molekulare Ultraschallbildgebung die Ablagerung von Immunkomplexen darstellen. In Kombination mit der Ultraschallelastographie können Veränderungen in der Steifheit von erkranktem Gewebe quantifiziert werden, was bei der Bestimmung der aktiven Phase der Krankheit hilfreich ist. Bei der Diagnose von Infektionskrankheiten kann die molekulare Ultraschallbildgebung Krankheitserregertypen durch gezielte Ultraschallbildgebung spezifischer Antigene auf der Oberfläche des Krankheitserregers mit einer diagnostischen Spezifität von über 85 % schnell identifizieren, was eine starke Unterstützung für einen rationalen Arzneimitteleinsatz in der klinischen Praxis darstellt. Bei der Diagnose von Atemwegserkrankungen kann die molekulare Ultraschallbildgebung unter Verwendung neuartiger Ultraschallkontrastmittel die Perfusion kleiner Blutgefäße in der Lunge abbilden, was für die Diagnose früher Lungenentzündungen, Lungenembolien und anderer Erkrankungen von erheblichem Wert ist, und zwar mit einer diagnostischen Genauigkeitsrate von 70 % - 80 %. Bei Muskel-Skelett-Erkrankungen kann die molekulare Ultraschallbildgebung eine molekulare Bildgebung winziger Läsionen in Weichgeweben wie Muskeln, Sehnen und Bändern ermöglichen. Beispielsweise können bei der Früherkennung einer Sehnenscheidenentzündung mikrostrukturelle Veränderungen erkannt und so eine Grundlage für eine rechtzeitige Behandlung geschaffen werden.
Bei der Diagnose geburtshilflicher und gynäkologischer Erkrankungen kann die molekulare Ultraschallbildgebung die Genauigkeit und Spezifität von Diagnosen wie Plazenta accreta und Adenomyose verbessern, indem spezifische molekulare Marker im erkrankten Gewebe abgebildet werden. Die diagnostische Genauigkeit für Placenta accreta kann etwa 95 % erreichen.