Centrándonos en las aplicaciones de esta tecnología en el campo de la medicina, la RMI es la modo de diagnóstico por imagen más versátil, sensible y potente que tenemos en la actualidad. Su funcionamiento se basa en generar imágenes a partir de secciones muy finas de una manera no invasiva y muy funcional, además de poderse tomar las imágenes desde cualquier ángulo y en un tiempo corto de tiempo. Las principales ventajas que caracterizan este método son: la capacidad de tomar imágenes de modo "multiplanar", la alta resolución de las imágenes que proporciona y sobretodo, que no provoca efectos nocivos ya que no utiliza efectos ionizantes.
La tecnología utilizada en la IRM, consiste en alinear los campos magnéticos de distintos átomos en la dirección de un campo magnético externo donde la respuesta a este depende del tipo de núcleos atómicos. La RMN, utiliza las propiedades de resonancia aplicando radiofrecuencias a los átomos o dipolos entre los campos alineados de la muestra de la que se desea sacar una imagen y permite por lo tanto estudiar su estructura o química.
Los equipos de IRM disponen de un imán capaz de generar un campo magnético constante de gran intensidad, entre 0.15 y 7 teslas. El campo magnético constante es el que alinea los momentos magnéticos de los núcleos atómicos en dos direcciones: una paralela (ambos vectores apuntan en la misma dirección) y otra en la que los vectores apuntan en la dirección opuesta. Los imanes que producen este campo magnético pueden ser permanentes, resistivos, superconductivos o mixtos. La magnetización sólo se puede medir en el plano transversal por lo que la muestra se expone a pulsos de radiofrecuencia y a gradientes de campo magnético variables, los cuales hacen inclinar el vector de magnetización del volumen que se quiere hacia el plano transversal. La radiofrecuencia es devuelta en forma de señal eléctrica. Estas señales descritas, se codifican en fase y frecuencia mediante gradientes para formar la imagen.
La intensidad del campo magnético y el momento magnético del núcleo son los que determinan la frecuencia de resonancia de los núcleos y la cantidad de núcleos que se encuentran en cada uno de los estados. Esta proporción sigue las leyes de la estadística de Maxwell-Boltzman donde para un átomo de hidrógeno y un campo magnético de 1,5 teslas a temperatura ambiente, un núcleo por cada millón se orientará paralelamente y los demás se repartirán equitativamente entre ambos estados. Esto se debe a que la energía térmica de los núcleos es mucho mayor que la diferencia de energía entre ambos estados. El hecho de que haya una enorme cantidad de núcleos presente en un volumen pequeño, hace que esa diferencia tan pequeña sea suficiente como para ser detectada. Después, se emite la radiación electromagnética a una frecuencia de resonancia específica. Algunos de los núcleos que están en paralelo o a baja energía cambiarán de estado al perpendicular o de alta energía y después de un periodo de tiempo muy corto, re emitirán la energía, siendo esta detectada por ciertos dispositivos. Estos dispositivos están formados por bobinas que hacen de antena receptora y emisora, de amplificadores y de sintetizadores de radiofrecuencia. Como el imán principal genera un campo constante, los núcleos que poseen el mismo momento magnético tienen la misma frecuencia de resonancia. Es decir, en una resonancia magnética con estas características será detectada pero mostraría el mismo valor desde todas las partes del cuerpo por lo que no existiría información espacial de donde la resonancia se ha producido. Este problema es resuelto introduciendo unas bobinas llamadas "bobinas de gradiente" y funcionan de la siguiente manera: cada bobina genera un campo magnético de una determinada intensidad y frecuencia. Estos campos magnéticos modifican el campo magnético ya existente y por lo tanto la frecuencia de los núcleos. Si se utilizan tres bobinas ortogonales, se puede asignar a cada región del espacio una frecuencia de resonancia distinta, de tal modo que cuando se produzca una resonancia a una determinada frecuencia, se podrá determinar la región del espacio de la que proviene. También es posible utilizar distintas frecuencias para las bobinas de gradiente con el fin de que la información quede codificada en espacio de fases y que así pueda ser transformada en posiciones espaciales utilizando la transformada discreta de Fourier.
Diagrama de funcionamiento un analizador con generador de radiofrecuencia conectado a un imán superdonductor que rodea muestra
