Karakteristik hidrogen ialah pada inti atomnya terdiri dari proton dan neutron. Inti atom hidrogen berputar terus menerus seperti gasing, proton dan distribusi muatannya memberikan sifat magnetis. Proton memiliki muatan positif, berperilaku sebagai dipol magnetik dan memiliki momen magnetik.
Tubuh manusia terdiri dari 70% air dan hidrogen yang berlimpah.
Muatan inhomogenitas pada skala subnuklir menghasilkan medan magnet pada neutron. Medan magnet neutron sama dengan proton, tetapi berlawanan arah. Oleh karena itu, pasangan terjadi di dalam nukleus dan menetralkan momen magnetik-nya. Proton yang tidak berpasangan menentukan momen magnetik inti nuklir. Berikut adalah Gambar 1 yang menjelaskan mengenai karakteristik hidrogen pada proton berpasangan dengan yang tidak berpasangan:
Gambar 1. (A) Proton berpasangan dan (B) proton tidak berpasangan pada nukleus (Thayalan, 2014).
Jika jumlah total proton (P) dan neutron (N) dalam nukleus adalah genap, momen magnet adalah nol. Jika N adalah genap dan P adalah ganjil atau N adalah ganjil dan P adalah genap, proton nuklir non-integer dapat menghasilkan momen magnetik.
Karenanya, ¹H, ¹⁶O, ²³N, dan ³¹P merupakan inti senyawa dalam tubuh manusia yang cocok untuk pencitraan MRI. Namun, nilai atom hidrogen lebih tinggi dari inti senyawa lainnya dalam jumlah banyaknya isotop, momen magnet, konsentrasi fisiologis, dan sensitivitas relatif. Berikut adalah Tabel 1 sifat fisik dari berbagai inti untuk pencitraan MRI:
| Nukleus | Jumlah Isotop (%) | Momen Magnetik | Konsentrasi Relatif Fisiologi | Sensitivitas Relatif | Rasio Gyromagnetik (Mhz/T) |
|---|---|---|---|---|---|
| 1H | 99.98 | 2.79 | 100 | 1 | 42.58 |
| 31P | 100 | 1.13 | 7.5 x 10-2 | 6 x 10-5 | 17.2 |
| 23Na | 100 | 2.22 | 0.08 | 1 x 10-4 | 11.3 |
| 16O | 99.0 | 0.0 | 50 | 0 | 5.8 |
Sumber:
Thayalan, K. 2014. The Physics of Radiology and Imaging. Edisi Pertama. Jaypee Brothers Medical Publisher. New Delhi.
