Резонанс и радиочастота

Протоны в магнитном поле обладают микроскопической намагниченностью и ведут себя подобно крошечным волчкам, совершающим колебательные движения при вращении. Частота этих колебаний, или прецессии, представляет собой резонансную частоту, или ларморовскую частоту. В магнитном поле МРТ-сканера при комнатной температуре количество ядер протонов, ориентированных по направлению основного магнитного поля B₀, приблизительно равно числу ядер, ориентированных против него. Ориентация по направлению поля несколько предпочтительнее, поскольку в этом положении ядро обладает более низким уровнем энергии. На каждый миллион ядер приходится примерно одно дополнительное ядро, ориентированное по направлению поля B₀, а не против него. Это приводит к формированию результирующей, или макроскопической, намагниченности, направленной вдоль основного магнитного поля. Воздействие на отдельные ядра радиочастотным (РЧ) излучением (поле B1) на ларморовской частоте заставляет ядра переходить из состояния с более низкой энергией в состояние с более высокой энергией.

На макроскопическом уровне воздействие на объект или человека радиочастотного излучения на ларморовской частоте приводит к тому, что суммарная намагниченность по спирали отклоняется от направления поля B₀. Во вращающейся системе отсчета вектор суммарной намагниченности поворачивается из продольного положения на величину, пропорциональную длительности радиочастотного импульса. Спустя определенное время вектор суммарной намагниченности поворачивается на 90 градусов и оказывается в поперечной плоскости (плоскости x-y). Именно в этом положении суммарная намагниченность может быть зарегистрирована при МРТ. Угол, на который поворачивается вектор суммарной намагниченности, обычно называют углом отклонения («flip» или «tip» angle). При углах больше или меньше 90 градусов все равно сохраняется поперечная составляющая намагниченности в плоскости x-y, которая также может быть зарегистрирована.