دستگاه MRI بر پایه اصول فیزیک پیشرفته کار می‌کند و دو پارام‌تر کلیدی و برای هر بافت بدن به طور کاملا مستقل از یکدیگر تعیین می‌شوند. دانستن مقدار برای یک بافت خاص، اطلاعاتی درباره آن بافت ارائه نمی‌دهد، زیرا این دو کمیت از نظر فیزیکی جداگانه هستند. در تصویربرداری MRI تنها سیگنال‌های عمود بر می‌دان مغناطیسی اصلی قابل اندازه‌گیری هستند، به همین دلیل برای سنجش مغناطش بافت‌ها، باید آن‌ها را بر روی محور عمود بر قرار دهیم.
برای انجام تصویربرداری MRI به دو پارام‌تر زمان‌بندی متمایز نیاز است زمان پژواک (TE) و زمان تکرار (TR). وقتی پالس فرکانس رادیویی (RF) به بافت‌ها تابش می‌شود، پروتون‌های هیدروژن در صفحه عمود بر حرکت تقدیمی آغاز می‌کنند. با گذشت زمان، ناهم‌فازی فاز اتم‌های هیدروژن باعث کاهش مغناطش در صفحه XY می‌شود که این پدیده با ثابت زمانی توصیف می‌شود.
زمان پژواک (TE) فاصله زمانی بین پالس RF برانگیخته و لحظه اندازه‌گیری سیگنال MRI است. افزایش TE باعث می‌شود ناهمدوسی فاز و تفاوت سیگنال بین بافت‌های مختلف بیش‌تر شود. در هم‌زمان، بافت‌ها مغناطش طولی (در امتداد محور ) را با نرخ‌های متفاوت بازیابی می‌کنند. پالس دوم RF مجددا پروتون‌ها را به صفحه XY می‌آورد و فاصله زمانی بین دو پالس، یعنی، کنتراست تصویر را تحت تأثیر قرار می‌دهد.
TE بر حسب می‌لی‌ثانیه اندازه‌گیری شده و نقش تعیین‌کننده‌ای در تنظیم کنتراست عکس MRI ایفا می‌کند. با تغییر TE می‌توان سیگنال‌های دریافتی از بافت‌های گوناگون را کنترل کرد و تفکیک آن‌ها را آسان‌تر ساخت. برای درک بهتر، می‌توان TE را به زمان انتظار برای شنیدن کامل سخنان یک فرد در یک مهمانی تشبیه کرد TE کوتاه تنها بخش اول سخنان را نشان می‌دهد، در حالی که TE طول جزئیات کامل را آشکار می‌سازد. TR نیز مانند فاصله زمانی بین دو گفت‌وگوی متوالی با همان فرد عمل می‌کند.
با تنظیم هوشمندانه TE و TR می‌توان اطلاعات بالینی متنوعی استخراج کرد. برای تصویربرداری مغز، TE کوتاه نمای کلی ارائه می‌دهد، در حالی که TE طول جزئیات دقیق‌تری را نشان می‌دهد. در بررسی تومور‌ها، TR کوتاه فعالیت تومور را می‌کند، اما TR طول اطلاعاتی درباره رشد و نفوذ تومور به بافت‌های همجوار فراهم می‌آورد. منبع این تفاوت‌های سیگنال، تجمع متفاوت آب و چربی در بافت‌هاست، زیرا اتم‌های هیدروژن در محیط چربی برهم‌کنش‌های متفاوتی با محیط آبی دارند.
می‌دان مغناطیسی اصلی در MRI چگونه شکل می‌گیرد؟
دستاز MRI می‌تواند به عنوان یک آهنربای بسیار قدرتمند در نظر گرفته شود. افزایش شدت می‌دان مغناطیسی، سیگنال‌های دریافتی را تقویت کرده و کیفیت تصویر را بهبود می‌بخشد. دستگاه‌های MRI می‌توانند می‌دان‌هایی تا ۲۰ تسلا تولید کنند، اگرچه دستیابی به این مقادیر چالش‌های فنی جدی دارد. دستگاه‌های اولیه MRI از آهنربا‌های دائمی استفاده می‌کردند که تنها تا ۰٫۵ تسلا می‌رسیدند و کیفیت تصویر محدود بود.
پژوهشگران برای رسیدن به می‌دان‌های قوی‌تر، به آهنربا‌های الک‌تریکی روی آوردند، اما سیم‌های معمولی در جریان‌های بالا ذوب می‌شدند و نمی‌توانستند می‌دان ۱٫۵ تسلا را برقرار کنند. راه‌حل نهایی، استفاده از سیم‌پیچ‌های ابررسانا بود. مقاومت ابررسانا‌ها در دمای نزدیک صفر مطلق (۲۷۳- درجه سانتی‌گراد) به صفر می‌رسد، بنابراین جریان الک‌تریکی در آن‌ها به طور نامحدود ادامه دارد. در نتیجه، سیم‌پیچ ابررسانا در MRI تنها نیاز به سیستم خنک‌سازی دارد و بدون اتصال مستقیم به منبع تغذیه خارجی، به صورت دائمی می‌دان مغناطیسی قوی تولید می‌کند.
