Die Ultraschalldiagnostik (Sonographie) in der Neurologie beinhaltet die Beurteilung der den Kopf und das Gehirn versorgenden Schlagadern (Arterien) mit der sogenannten Doppler- bzw. Farbduplexsonographie.
Außerhalb des Kopfes (extrakraniell) sind das die großen vorderen Halsschlagadern (Arteria carotis) und die kleineren hinteren Halsschlagadern (Arteria vertebralis). Mit modernen Geräten gelingt es, auch Arterien innerhalb des Kopfes (intrakraniell) darzustellen. Hierbei wird der Ultraschallkopf vom Untersucher an die Schläfen bzw. am Nacken vor das große Hinterhauptsloch (Foramen magnum) gehalten. Untersucht werden die sogenannten Hirnbasisarterien, die anatomisch im ringförmigen Circulus Willisii mit den davon abzweigenden vorderen, mittleren und hinteren hirnversorgenden Arterien (Arteria cerebri anterior, media und posterior) angeordnet sind, sowie die intrakraniellen Abschnitte der Vertebralarterien, die sich vor dem Hirnstamm zur Arteria basilaris vereinigen.