Moleculaire echografie kan met zijn unieke beeldvormingsprincipes ziekte-gerelateerde biomarkers nauwkeurig detecteren op cellulair en moleculair niveau. Bij tumordiagnose kan het bijvoorbeeld tumorspecifieke antigenen targeten met behulp van beeldvorming, waardoor een detectiegevoeligheid wordt bereikt die aanzienlijk hoger is dan bij traditionele echografie, namelijk meer dan 80%.
Bij de diagnose van hart- en vaatziekten kan moleculaire beeldvorming met ultrageluid duidelijk vroege endotheeldisfunctie waarnemen door specifieke adhesiemoleculen op het oppervlak van vasculaire endotheelcellen in beeld te brengen. Uit onderzoek is gebleken dat het potentiële laesies 1-2 jaar eerder kan detecteren dan conventionele onderzoeksmethoden. Bij de diagnose van neurologische ziekten maakt ultrasone moleculaire beeldvorming gebruik van ultrasone contrastmiddelen op nanoschaal om gebieden van neuro-inflammatie door de bloed-hersenbarrière te visualiseren, waardoor een detectiepercentage van ongeveer 90% wordt bereikt voor kleine inflammatoire laesies in de hersenen. Voor leverziekten kan moleculaire beeldvorming met ultrageluid, door middel van gerichte beeldvorming van hepatische stellaatcelactiveringsmarkers, nauwkeurig de mate van leverfibrose bepalen. Op basis van elastografie kan het de stijfheid van het leverweefsel nauwkeurig meten, wat belangrijk bewijs levert voor de klinische behandelingsplanning. Bij de diagnose van nierziekten helpt moleculaire echografie, door het in beeld brengen van specifieke transporteiwitten in niertubulaire epitheelcellen, bij de vroege detectie van niertubulaire disfunctie. Studies hebben aangetoond dat de nauwkeurigheid bij het diagnosticeren van vroege niertubulaire schade ongeveer 75% kan bedragen.
Op het gebied van auto-immuunziekten kan moleculaire echografie plaatsen van afzetting van immuuncomplexen in beeld brengen. Gecombineerd met ultrasone elastografie kan het veranderingen in de stijfheid van ziek weefsel kwantificeren, wat helpt bij het bepalen van de actieve fase van de ziekte. Bij de diagnose van infectieziekten kan moleculaire echografie snel ziekteverwekkertypen identificeren via gerichte echografie van specifieke antigenen op het oppervlak van de ziekteverwekker, met een diagnostische specificiteit van meer dan 85%, wat een sterke ondersteuning biedt voor rationeel geneesmiddelengebruik in de klinische praktijk. Bij de diagnose van luchtwegaandoeningen kan moleculaire echografie, met behulp van nieuwe ultrasone contrastmiddelen, de perfusie van kleine bloedvaten in de longen in beeld brengen, wat van aanzienlijke waarde is bij de diagnose van vroege longontsteking, longembolie en andere ziekten, met een diagnostische nauwkeurigheid van 70%-80%. Voor aandoeningen van het bewegingsapparaat kan moleculaire beeldvorming met ultrageluid beeldvorming op moleculair niveau uitvoeren van minuscule laesies in zachte weefsels zoals spieren, pezen en ligamenten. Bij de vroege diagnose van tendinitis kan het bijvoorbeeld microstructurele veranderingen detecteren, wat een basis vormt voor een tijdige behandeling.
Bij de diagnose van obstetrische en gynaecologische ziekten kan moleculaire beeldvorming met ultrageluid de nauwkeurigheid en specificiteit van diagnoses zoals placenta accreta en adenomyose verbeteren door specifieke moleculaire markers in het zieke weefsel in beeld te brengen. De diagnostische nauwkeurigheid voor placenta accreta kan ongeveer 95% bereiken.