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以磁共振现象为基础的医学影像学技术出现于20世纪70年代，并随之得到迅速发展。今天，磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）已经成为最先进的医学影像检查工具之一，广泛应用于临床并且仍在不断向前发展，有关的新技术不断出现，其设备的功能越来越多，生成的图像也越来越清晰。
磁共振成像是利用人体内选定的原子核（目前主要应用是氢原子核）在外加磁场及射频脉冲作用下产生共振信号，然后经计算机处理而产生图像的。磁共振成像系统主要由磁体、射频发射和接收线圈，梯度磁场线圈以及图像处理和显示系统等部分组成，磁体是其关键部件。按磁体的种类可分为永磁型、常导型和超导型三种。因为，超导型磁共振仪具有成像质量高，信息量大，成像速度较快等优点，故现已被多数医院作为首选装备。MRI原理很复杂，限于篇幅关系下面仅做一简单介绍。具有内在磁矩的原子核，如氢原子，可产生磁共振现象。如将它们置于一个很强的外磁场中，其磁矩方向部分会与外磁场方向相同，部分与其相反，当达到磁化平衡状态时，其总的磁化矢量方向与外磁场一致。另外，处于外磁场中的单个磁共振矩的方向并非完全平行于外磁场的方向，而是与其有一定的角度，并以一定的频率绕着其进动。如果再施加一个弱的激励电磁场（射频磁场），且其频率正好与原子核共振（进动）频率相同，则该原子核的总磁化矢量的方向会偏离外加主磁场的方向并且开始绕其进动，以螺旋方式倾倒。这一过程可以使邻近的探测线圈内产生电流信号。当停止射频磁场时，该信号由于弛豫的关系会随时间衰减，称为自由感应衰减。弛豫是指磁化矢量恢复到平衡状态的过程，它可以分为纵向弛豫和横向弛豫，前者指磁化矢量纵向部分的恢复，是按指数衰减从小到大的过程，用T 1 这个时间参数来描述，后者指磁化矢量横向部分的恢复，是从大到小的过程，T 2 是反映这一过程的时间参数。
磁共振成像的一个重要理论基础是原子核的进动频率与磁场强度成正比。使用梯度线圈来调整磁场的强度可使原子核的进动频率沿着选定的空间轴线以线性方式变化，并由此来确定它们的位置。层面选择、频率编码和相位编码技术都是使用梯度脉冲来对所得到的磁共振信号数据进行空间编码定位以获得具体解剖位置的信息。另外，形成磁共振成像过程中采集到的信号是由不同频率的信息组合在一起形成的，需要用傅立叶变换把它们区分开来以获取不同频率所对应的空间位置的信号强度，从而得到有关的解剖图像。
磁共振影像中的信号强度决定于组织的内在特性（如质子密度、弛豫时间、流动性）以及所使用的射频脉冲和梯度脉冲的时间调配和强度（即脉冲序列）。磁共振成像技术的灵活性很高，也很复杂，要想通过磁共振检查充分反映出病变的特征，需要考虑很多因素，包括磁场的强度、所要用的线圈、患者的体位、对所要检查部位的精确定位、成像的平面、是否要同时检查身体的两侧、是否要应用对比剂、是否要应用脂肪抑制或水抑制，层厚、视野和矩阵的大小、信号采集的次数以及可用来评估病变的最佳脉冲序列（它们都有自己特定的参数）。脉冲序列的选择很复杂，因为它们有很多种类，其信号采集的时间以及所形成的图像的信噪比、空间分辨率和组织对比都有很大不同，而且其命名也因制造厂家或所用磁体的不同而各不相同。常用的脉冲序列种类有自旋回波序列、反转恢复序列和梯度回波序列等，但实际上不同机构所用的成像序列的具体设置常常有很大的差异。对于具体的患者来说，确定磁共振检查的方法时还要受有关的临床和其他影像学资料的影响，有时根据初次检查的情况还要对检查方法做出调整以对病变做出准确的诊断。
前面已提到MRI目前主要依靠的是氢原子核发射的信号而成像的。这是因为氢原子核（质子）具有最强的磁矩，而且在人体中的含量也最丰富。骨骼肌肉系统的各种组织有不同的弛豫参数和质子密度，MRI图像具有良好的天然对比，能很好地显示骨、关节和软组织的解剖形态，加之其各种方向的切面图像，能显示X线片甚至CT不能显示或显示不佳的一些组织和结构如关节软骨、关节囊内外韧带、椎间盘和骨髓等（图3-3-1A～D）。MRI能很好分辨各种不同的软组织，在MRI图像上脂肪、肌肉、肌腱、神经、血管以及肿瘤组织都有不同的信号特点（表3-3-1）。MRI对软组织的病变较CT敏感，能显示X线片和CT不能显示或显示不好的一些病理变化如软组织水肿、骨髓病变、肌腱和韧带的变性等。MRI在诊断血管疾病方面也有很高的价值，对比剂增强MRI检查、磁共振血管成像和灌注成像等可以提供组织血供、血流动力学和血管等方面的信息。尤其是磁共振血管成像（MRA）可以不用对比剂而显示动脉和静脉，有利于了解病变的血供和病变与血管的关系以及血管本身的病变（图3-3-1E～F）。因此，MRI在骨骼肌肉系统得到广泛的应用。
表3-3-1 自旋回波图像上各种组织的灰度
图3-3-1 MRI不同序列显示膝关节正常结构
A.T 1 WI矢状位；B.T 2 WI矢状位；C.STIR；D.Proset；E～F.下肢动脉MRA正侧位像
在观察分析骨骼肌肉系统的MRI图像时，要善于利用MRI多参数成像和多平面成像的特点，获取其他影像学方法难以得到的解剖细节和组织特性的信息。首先要熟悉肌骨系统在各种成像平面上的解剖学表现以及正常组织在各种脉冲序列上的信号特点。其次还要掌握各种基本病理改变的信号特点，要能够从信号表现上推断病变的性质，如病变是囊性还是实性、其中有无骨质增生硬化、有无坏死、出血、钙化、骨化，有无纤维和脂肪的成分，病变周围有无水肿，骨髓的改变如何等。另外还可通过磁共振动态增强、血管成像等技术所提供的病灶血供情况进一步推断其性质。虽然MRI可提供很多有关病变的信息，在做诊断时仍然要结合临床以及X线片、CT等其他影像学表现进行综合分析。MRI在显示骨结构的细节方面尚不如CT清晰和明确，对软组织中的骨化和钙化的辨识能力也不及CT。MRI和CT在骨骼肌肉系统疾病诊断中的应用是一种互补的关系。另外，MRI设备和检查费用较昂贵，费时也较多，空间分辨力也不及X线片；病变的信号改变与X线及CT征象一样大多缺乏特异性，在鉴别诊断上仍有一定的限制。
图3-3-2 DWIBS
A.腹部淋巴瘤横断面DWIBS黑白翻转图像，图中所示低信号肿块影为融合的淋巴结；B.腹部淋巴瘤冠状MIP重建翻转图，可立体地显示肿瘤组织的分布；C.纵隔淋巴结转移MIP重建翻转图；D.DWI的全身成像及图像翻转像显示肺癌全身多处肿瘤转移的病灶分布
弥散加权成像（diffusion-weighted imaging，DWI）技术是通过采用梯度磁场自旋回波技术成像反映人体组织内水分子布朗运动的特点，近年来在骨骼肌肉系统病变诊断中应用很多，利用病变组织中水分子运动速度的改变产生的信号与正常组织间的差别，很敏感地发现病灶以及根据ADC值的改变有助于判别病变组织特性，其中背景抑制体部弥散加权成像（diffusion-weighted whole body imaging with background body signal suppression，DWIBS）和体素内不相干运动（introvoxel incoherent motion，IVIM）是近年来投入临床应用的DWI新技术。DWIBS是临床上广泛应用的体部弥散加权成像的技术，是在自由呼吸下，采用敏感性编码快速扫描技术、SE-EPI（平面回波成像）以及STIR（短TI翻转恢复）进行薄层扫描，以获得高分辨DWI图像的方法。以往体部DWI存在两大缺陷，即信-噪比（SNR）太低和脂肪抑制不充分。DWIBS采用SENSE技术，可以明显减少回波次数，使图像变形明显减轻，而且在自由呼吸下扫描时间明显延长，可进行多次激发使图像的SNR明显提高，这也使得薄层扫描成为可能。薄层扫描是三维重建的必要条件，因此DWIBS的图像又可进行MIP和MPR处理，获得高质量的三维重建图像。采用STIR代替以往的SPIR作为脂肪抑制序列，不但能够充分抑制脂肪信号，在腹部成像时还可以抑制肠道内短T 1 的内容物，使背景信号抑制得更为彻底。现有研究表明在DWIBS图像上，前列腺、睾丸、子宫内膜、卵巢、脾脏、扁桃体、淋巴结及外周神经等正常结构以及肿瘤、脓肿等病变组织可以显示，表现为高信号强度，而血管、肌肉、脂肪和大部分组织器官均被抑制呈现为低信号强度，这使得DWIBS可以更敏感、清楚地显示病变。目前DWIBS技术已经用于体部淋巴结成像（图3-3-2）、外周神经成像以及全身肿瘤筛查等的研究。对DWIBS图像及其MPR和MIP重建图像进行黑白翻转，可获得类似PET的效果图像，因而又被称为“类PET”和“弥散PET”，但DWIBS与PET相比无电离辐射，且花费明显低于PET，有望作为全身恶性肿瘤筛查的新技术。IVIM技术同时对分子的弥散运动（diffusion）以及毛细血管的流动灌注（perfusion）具有敏感性，IVIM DWI可以得到校正灌注因素后的实际扩散系数，较传统DWI单指数运算出的ADC值更真实地反映组织的生物学特征。IVIM在骨骼肌肉系统的应用尚待临床积累经验后进一步评价。