Le noyau d'hydrogène, constitué d'un proton, possède des propriétés magnétiques. On peut représenter le moment magnétique sous la forme d'un vecteur en rotation sur lui-même : ceci caractérise le spin du proton.

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A l'état de repos, ces vecteurs ont une orientation aléatoire. La résultante magnétique de l'ensemble est donc nulle.

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Soumis à un champ magnétique intense appelé B0, les spins s'orientent dans l'axe du champ, soit dans le même sens ("parallèle"), soit dans le sens contraire ("antiparallèle").

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Principaux noyaux atomiques dans les milieux biologiques utilisables en IRM
  • L’IRM en pratique clinique ne s’intéresse qu’au noyau d’hydrogène 1H, le proton, car il est très abondant dans le corps humain.
  • D’autres noyaux présents dans le corps humain ont des propriétés magnétiques : 13C, 19F, 31P, 23Na. Etant donné leur très faible proportion dans les milieux biologiques par rapport à 1H, et la nécessité d’une chaîne radiofréquence adaptée à leur fréquence de résonance, ils sont surtout étudiés dans le domaine de la recherche.