原理概述
核磁共振成像是随着电脑技术、电子电路技术、超导体技术的发展而迅速发展起来的一种生物磁学核自旋成像技术。医生考虑到患者对“核”的恐惧心理，故常将这门技术称为“磁共振成像”。
核磁共振成像的“核”指的是氢原子核，因为人体的约70%是由水组成的，MRI即依赖水中氢原子。
当把物体放置在磁场中，用适当的电磁波照射它，以改变氢原子的旋转排列方向，使之共振，然后分析它释放的电磁波，由于不同的组织会产生不同的电磁波讯号，经电脑处理，就可以得知构成这一物体的原子核的位置和种类，据此可以绘制成物体内部的精确立体图像。
原子核在进动中，吸收与原子核进动频率相同的射频脉冲，即外加交变磁场的频率等于拉莫频率，原子核就发生共振吸收，去掉射频脉冲之后，原子核磁矩又把所吸收的能量中的一部分以电磁波的形式发射出来，称为共振发射。共振吸收和共振发射的过程叫做“核磁共振”。
数学运算
原子核带正电并有自旋运动，其自旋运动必将产生磁矩，称为核磁矩。研究表明，核磁矩与原子核的自旋角动量S 成正比，即
式中γ 为比例系数，称为原子核的旋磁比。在外磁场中，原子核自旋角动量的空间取向是量子化的，它在外磁场方向上的投影值可表示为
m为核自旋量子数。依据核磁矩与自旋角动量的关系，核磁矩在外磁场中的取向也是量子化的，它在磁场方向上的投影值为
对于不同的核，m分别取整数或半整数。在外磁场中，具有磁矩的原子核具有相应的能量，其数值可表示为
式中B为磁感应强度。可见，原子核在外磁场中的能量也是量子化的。由于磁矩和磁场的相互作用，自旋能量分裂成一系列分立的能级，相邻的两个能级之差。用频率适当的电磁辐射照射原子核，如果电磁辐射光子能量恰好为两相邻核能级之差，则原子核就会吸收这个光子，发生核磁共振的频率条件是：
式中为频率，为角频率。对于确定的核，旋磁比可被精确地测定。可见，通过测定核磁共振时辐射场的频率，就能确定磁感应强度；反之，若已知磁感应强度，即可确定核的共振频率。