За последние годы отмечен существенный прогресс в визуализационных методиках, позволяющих получать изображение сердечно-сосудистой системы в виде различных сечений. К ним относятся магнитно-резонансная томография и компьютерная томография, в частности КТ с электронным лучом и мультидетекторная КТ. КТЭ/1 генерирует изображение сечения через грудную клетку в пределах доли секунды. Этот метод широко используется для выявления кальция в коронарных артериях и обеспечивает доказательство наличия атеросклеротического заболевания. Такое применение в настоящее время представляется спорным. Нет убедительных данных, что выявленный с помощью КТЭ/1 кальций в коронарных артериях является диагностическим или прогностическим индикатором ишемической болезни сердца. Однако КТЭЛ имеет несколько других потенциальных применений, которые мы будем обсуждать в этом разделе.

МРТ относится к новейшим технологиям визуализации. Хотя этот метод обеспечивает контрастное изображение высокой разрешающей способности без введения контрастного средства, большинство имеющихся сегодня МРТ систем нужно синхронизировать, чтобы получить изображения высокого качества, демонстрирующие сокращения сердца. Новые системы, появившиеся на рынке лишь недавно, позволяют регистрировать изображения с высокой скоростью, не требуя электрокардиографической синхронизации. Однако на сегодня синхронизированные МРТ исследования сердца обеспечивают более высокую контрастность и разрешающую способность изображений. Синхронизированное МРТ исследование либо получение МРТ изображений в «реальном времени» являются оптимальным средством визуализации сердца и оценки его сократительной функции. МР ангиография — эффективный метод быстрой оценки аорты и периферических артерий, при выполнении которого можно продемонстрировать изображения как в двухмерном, так и трехмерном режиме. МР спектроскопия позволяет оценивать биохимические характеристики миокарда путем образования спектра из ядер водорода и фосфора. Фосфорная спектроскопия может генерировать спектр, демонстрирующий относительные концентрации двух высокоэнергетических фосфатов — аденозинтрифосфата и фосфокреатина. Относительное снижение концентрации ФКр по сравнению с АТФ свидетельствует об ишемии миокарда.

Когда атомное ядро содержит нечетное количество субатомных частиц, оно обладает свойством, известным как «спин», или вращение. Можно получить изображение того, как ядро вращается вокруг своей оси, подобно вращению Земли. Когда электрические заряды перемещаются, генерируется магнитное поле. Внутренние магнитные поля атомных ядер могут взаимодействовать с магнитными полями, примененными извне. Чувствительные атомные ядра, помещенные в пределах внешнего магнитного поля, будут выстраиваться либо в направлении этого поля, либо против него. Законы квантовой механики диктуют, что для любого макроскопического количества материала несколько большее количество ядер будет выстраиваться в направлении внешнего поля, чем против него. Таким образом, материал, помещенный во внешнее магнитное поле, будет приобретать определенную величину силы магнитного поля. Более сильные поля приводят к тому, что большее количество ядер выстраивается в определенном направлении. Если эти ядра потревожить, например, путем применения радиочастотного поля, то это нарушит порядок их выстраивания во внешнем магнитном поле. Если действие РЧ энергии прекратить, потревоженные ядра будут продолжать прецессировать.

Прецессирование — это относительно медленный «колебательный» феномен, который можно наблюдать, например, когда ребенок вертит юлу или гироскоп. Подобным образом ядра со своим внутренним «спином» и моментом магнитного поля будут прецессировать во внешнем магнитном поле. Частота этого прецессирования зависит от силы магнитного поля и характеристик ядра данного элемента. Радиочастотное поле должно быть применено на частоте прецессирования). Феномен ядерно-магнитного резонанса проявляется, когда субстанция с магнитно-чувствительными ядрами, помещенная в сильное магнитное поле, мгновенно облучается РЧ энергией при резонансной частоте. Ядра всех этих атомов обычно изобилуют и являются стабильными, то есть они не радиоактивны. Хотя фактически все МРТ изображения получают из ядра водорода, исследователи создали изображения сердца из менее обильных источников сигнала, таких как природное распределение Натрия-23. Во время процесса свободного прецессирования, ядра «подают» сигнал, который можно определить. Этот радиочастотный сигнал регистрируется РЧ катушкой, размещенной рядом с исследуемым образцом.

Единицами силы магнитного поля являются гаусс и тесла. Сила магнитного поля Земли составляет приблизительно 0,5 Гс. Типичная доступная на рынке МРТ система, которая может использоваться для сердечно-сосудистых исследований, имеет силу поля от 15 000 до 30 000 Гс. Обычно силу магнитного поля в МРТ системах выражают в единицах тесла. Таким образом, 15 000 Гс эквивалентны 1,5 Тл.