Når pasienten er inne i MR-skanneren vil alle hydrogenkjerner fra vann rundt omkring i kroppen ha samme pressesjonsfrekvens. Hvis vi sender inn en rf-puls og deretter samler signalet som alle hydrogenspinnene avgir vil vi få ett signal; med èn verdi for intensitet, èn for frekvens og èn for fase. Etter Fouriertransfomasjon får vi da et bilde med èn piksel med én intensitetsverdi. For å lage fornuftige og gode bilder må signalene fra de ulike stedene i kroppen få hver sin unike adresse. Vi må adressere, eller kode, signalene i 3 dimensjoner. Dette gjøres gjennom 3 trinn:
Figur 1: De to sylindrene er skjematiske presentasjoner av MR-skannere, som begge er påsatt en magnetfeltgradient i z-retning. I venstre figur en bratt gradient, til høyre en slak. Hydrogenkjerner i ytterpunktene har mye større forskjell i Larmorfrekvens i figur til venstre (43,8 – 41,2 MHz = 2,6 MHz), hvor gradienten er bratt, i forhold til den høyre figuren (42,78 – 42,54 MHz = 0,24 MHz) hvor gradienten er slak. Midt i magnetene er Larmorfrekvensen 42.65 MHz, i begge to. (Etter Westbrook 2011, side 62.)
Med snittseleksjon bestemmer vi hvor snittet skal være og snittets tykkelse. Frekvenskoding og fasekoding koder for signalene inni snittet. Alle de 3 trinnene i bilde-dannelse gjøres med bruk av magnetfeltgradientene. En gradient er en endring over en avstand, i dette tilfellet en endring i magnetfeltstyrke. Denne endringen i magnetfeltstyrken fører til at hydrogenkjerner langs gradienten opplever forskjellige magnetfelt-styrker. Derfor får de også forskjellig pressesjons-frekvens (Larmorfrekvens).
Gradient står på når den første rf-pulsen settes på, denne kombinasjonen bestemmer posisjon og tykkelse av snitt. Bare kjernespinn med Larmorfrekvens innenfor frekvensområdet til rf-pulsen blir påvirka av rf-pulsen. For å avbilde et transversalt snitt må z-gradienten være på. En bratt gradient gir store variasjoner i frekvens over et lite område, og bare hydrogenkjerner i et tynt snitt påvirkes av RF-pulsen og vippes ned i transversal-planet. Motsatt av slak gradient; da vil hydrogenkjerner i et tykt snitt påvirkes av rf-pulsen. Bare kjerner med riktig frekvens påvirkes av RF-pulsen. Se Figur 2. En rf-puls rommer et bestemt frekvensområde. Det kan inneholde en lang rekke ulike frekvenser – da eksiteres et bredt snitt. Og omvendt – den kan inneholde et lite utvalg frekvenser – da eksiteres et tynt snitt.
Figur 2: Stemmegaffelen til venstre er satt i sving. Når den plasseres i nærheten av 3 andre stemmegafler, vil den bare skape resonans hos stemmegaffel med samme frekvens (den mørkeblå), de to andre er upåvirka.
Figur 3: Et tenkt snitt, 3 x 3 voksler. Signal fra voksel i midten er uendret, fordi gradient = 0 for både frekvens og fase. Langs frekvens-aksen har signalene fått lavere og høyere frekvens fra høyre til venstre, men de har samme fase. Langs fase-aksen har signalene samme frekvens, men fase er systematisk forskjøvet.
Frekvenskoding og fasekoding er illustrert i Figur 3; som viser signal fra et tenkt snitt med 3 x 3 voksler. Under avlesing av signalet må signalene gis en posisjonsbestemt frekvens, sånn at det kan identifiseres hvor de kommer fra inne i det valgte snittet. Det påføres derfor en ny gradient i den ene retningen i snittet under avlesing av signal. Langs den ene aksen i snittet får signal fra alle voksler en egen frekvens, avhengig av posisjon. I den ene enden blir magnetfeltet svakere, og kjernespinnene får lavere pressesjons-frekvens. Magnetfeltet øker langs denne aksen, det er lik B0 midt på, og øker mot den andre enden.I den tredje og siste retningen – den andre retningen i snittet vårt – brukes gradienter til å kode posisjon for signalene ved å gi signalene forskjellig fase. Dette gjøres ved at gradient står på en kort stund sånn at kjernespinnene i den ene retningen presseserer raskere, mens kjernespinnene i motsatt ende presseserer treigere. Når denne gradienten slås av får de alle kjernespinn igjen den samme pressesjonsfrekvens langs aksen – men nå har de forskjellig fase. Jo lenger unna midten, jo større faseforskyvning.
Rådata fra MR-opptaket lagres i K-space, eller K-rommet på norsk, før de Fourier-transformeres til MR-bildet. K-space er et systematisk data-lager, hvor data fra hver enkelt fasekoding lagres som en linje i den ene dimensjonen. Denne linja er inneholdt spennet med frekvenskoding fra avlesing av signal. For å få bilder med god oppløsning brukes for eksempel 512 fasekodingstrinn, og 512 linjer i K-space. Midt i K-space er signal med lave frekvens og faseforskjeller. Disse signalene er sterke, og i senter av K-space ligger signal-intensiteten og bilde-kontrast. Ute i kantene lagres signal med høye frekvens og faseforskjeller. Disse signalene er svake, og gir detaljer og skarphet til bildene. Når data i K-space Fourier-transformeres, ivaretas amplitude som signalintensitet, mens frekvens og fase-informasjon brukes å tilordne hvor i snittet signalet kommer fra – dvs. til koding av signal. Det er viktig å merke seg at posisjon for data fra snittet og posisjon for data i K-space ikke er direkte sammenlignbart; For eksempel så er data fra midt i snittet lagret i hele K-space, og midt i K-space har data fra hele snittet. Det er IKKE sånn at data fra midt i snittet er lagret midt i K-space