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磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）全名是核磁共振成像技术（nuclear magnetic resonance imaging，NMRI），是利用人体组织中某种原子核的核磁共振现象，将所得射频信号经过电子计算机处理，重建出人体某一层面的图像的诊断技术。核磁共振是自旋的原子核在磁场中与电磁波相互作用的一种物理现象，包括两种学说：Bloch氢原子核磁矩（magnetic moment）进动学说和Purcell氢原子核能级跃迁学说。
MRI图像是数字化图像，是重建的模拟灰度图像，具有窗技术显示，并能进行各种图像后处理；但是，MRI图像上的灰度并非表示组织和病变的密度，而是代表它们的MRI信号强度，反映的是弛豫时间的长短。弛豫指在核磁共振和磁共振成像中磁化矢量由非平衡态到平衡态的过程。横向弛豫分量很快衰减到零，称横向弛豫（transverse relaxation），所用时间为横向弛豫时间（T2）；纵向弛豫分量缓慢增长到最初值，称纵向弛豫（longitudinal relaxation），所用时间为纵向弛豫时间（T1）。
MRI图像具有多个成像参数，包括：反应T1弛豫时间的T1值、反应T2弛豫时间的T2值及反应质子密度的弛豫时间值等。MRI图像若主要反应的是组织间T1值差别，为T1加权像（T1 weighted image，T1WI）；如主要反应的是组织间T2值差别，为T2加权像（T2 weighted image，T2WI）；如主要反应的是组织间质子密度弛豫时间差别，为质子密度加权像（protom density weighted image，PDWI）。人体不同组织及其病变具有不同的T1、T2值和质子密度弛豫时间，因此，在T1WI、T2WI和PDWI像上产生不同的信号强度，表现为不同的灰度。MRI检查根据这些灰度变化进行疾病诊断；因此，组织间及组织与病变间弛豫时间的差别，是磁共振成像诊断的基础。组织信号越强，图像上相应部分就越高；组织信号越弱，图像上相应部分就越暗；但是，在T1WI和T2WI图像上，弛豫时间T1值和T2值的长短与信号强度的高低之间关系有所不同：短的T1值（简称为短T1）呈高信号，如脂肪组织；长的T1值（简称为长T1）为低信号，如脑脊液；短的T2值（简称为短T2）为低信号，如骨皮质；长的T2值（简称为长T2）为高信号，如脑脊液。
MRI图像具有多种成像序列，其中最常应用的是经典的自旋回波（gradient echao，GRE）序列、反转恢复（inversion recovery，IR）序列和平面回波成像（echo planar imaging，EPI）等。在这些成像序列中，改变成像的具体参数，可获得各功能的成像序列和更多的成像方法。这些成像序列和成像方法具有不同的成像速度，并具有不同的组织对比，例如与SE序列相比，GRE序列显著提高了成像速度，但降低了图像的信噪比，并增加了磁化率伪影；又如，同属SE序列的T2WI和重T2WI像，由于所采用的成像具体参数不同，脂肪组织在前者呈中高信号，而在重T2WI像上仅静止的或慢速流动且富有游离水的液体呈高信号，其他组织，包括脂肪均呈低信号表现，并可据此进行磁共振水成像（MR hydrography，MRH）检查。
MR图像基于成像原理和多参数成像的特点，具有较高的组织分辨力。一些特定的成像序列和成像方法有利于进一步确认病变的组织学特征，例如亚急性出血和脂肪组组织在T1WI、T2WI均呈高信号，然而用频率选择性脂肪抑制（frequency-selective fat-suppression）技术，组织特征性被抑制为低信号，而亚急性出血仍然为高信号；又如，富含脂质是肾上腺瘤的组织学特征，但常规SE序列T1WI和T2WI上常难与其他类型肾上腺肿瘤鉴别，应用GRE序列分别获取水质子和脂肪中质子处于同相位（in phase，IP）和反相位（opposed phase，OP）图像，肾上腺肿瘤在OP图像上信号强度明显下降，而不同于其他类型肾上腺肿瘤。
基于MR原理，流动的液体，如血流的信号表现复杂，受流体的流速、流动类型和成像序列等多种因素的影响。在SE序列图像上，高速血流由于流空（flow void）效应表现为信号丢失，而呈低信号；而在大多数GRE序列图像上，血流因流入相关增强（flow-related enhancement）效应而呈高信号。流体的流速还可以诱导流动的质子发生相位改变。流入相关增强效应和流速诱导的流动质子的相位改变分别为磁共振血管成像（magnetic resonance angiography，MRA）时间飞跃（time of flight）法和相位对比（phase contrast）法成像的物理基础。
MR增强检查是通过给予对比剂，人为地改变组织与病变间T1值或T2值对比，即T1WI或T2WI图像的信号强度对比，以利于病变的检出和诊断。最常用对比剂为含钆（gadolinium，Gd）的顺磁性螯合物，其主要缩短T1值，增加T1WI图像上病变与正常组织间的信号强度对比。
灌注成像及动态增强MRI（dynamic contrast-enhanced MRI，DCE-MRI）成像技术应用的病理生理基础是不同组织器官或病变对对比剂的摄取和排出特性不同。有学者认为主要与以下三个因素有关：①组织或病变的血管化程度；②血管对对比剂的通透性；③细胞外间隙的大小。灌注成像的理论基础为核医学的放射性示踪剂稀释原理及中心容积定律，是指在静脉高压快速灌注对比剂后，对选定层面行同层动态扫描，以获取该层面感兴趣区的时间-信号曲线（time-signaldensity curve，TSC），在此基础上利用不同的数据模型计算出血流量（blood flow，BF）、血容量（blood volume，BV）、表面通透性（permeability surface，PS）、对比剂的平均通过时间（mean transit time，MTT）、对比剂峰值时间（time to peak，TTP）等参数，以此来评价组织器官的灌注状态，是一种功能成像技术。DCE MRI是指经静脉高压快速注射对比剂，使其呈弹丸状通过微循环，同时采用快速扫描成像序列对选定部位进行连续多次动态扫描，以获得时间系列图像的成像方法，通过随时间变化的信号征象，完整地显示对比剂进入和排出组织或病变的血流动力学过程，因此能反映组织或病变血液灌注状况，并间接反映组织或病变的微血管分布情况。DCE-MRI序列对磁共振机器磁场要求高（1.5T以上），早期主要应用于脑部疾病的研究；近年来DCE-MRI技术研已推广应用到其他多个器官及系统，如乳腺、肝脏、胰腺、肾脏、前列腺及肌肉骨骼系统等部位肿瘤性病变的诊断及鉴别诊断。大量研究结果显示，良恶性病变因其病变组织灌注状态不同，而形成不同的TSC曲线的形状及走势，动态增强的特征性参数值间存在差别，在良恶性病变的鉴别诊断中具有重要价值。
LAVA（liver acquisition with volume acceleration）是一种运用三维K空间填充的快速容积T1加权脂肪抑制成像技术，已广泛应用于临床。在常规腹部MRI动态增强扫描时，运用LAVA技术在动态追踪病灶的同时，亦可显示腹部血管。LAVA技术成像有3大特点：扫描速度快，脂肪抑制效能高，扫描范围广。LAVA扫描K空间采用顺序填充，其扫描速度加快的原因是它在进行3D容积采集时，在X轴、Y轴、Z轴3个方向采用不同的处理方法。正是LAVA技术的这些特点，使其既具有较好信噪比和无间隔的原始图像，又具有血管成像的优势。
弥散加权成像（diffusion weighted imaging，DWI）是一种能在活体上进行分子弥散测量，分析病变内部结构及组织成分，反映活体组织功能状态的功能性成像。DWI通过检测活体状态下不同组织内的水分子微观运动状态特性，达到从分子水平反映人体不同组织的空间组成信息和病理生理学状态下的不同组织之间交换水分的功能状态，以此反映人体不同组织内与含水量改变有关的形态学和生理学的早期改变。DWI通过DWI图和表观扩散系数（apparent diffusion coefficient，ADC）图来提供反映不同组织内细胞结构的完整性及稳定性的定性和定量信息，从而获得常规MRI检查不能得到获得组织形态学信息。用于DWI的序列很多，最早使用的扩散加权成像序列是自旋回波平面回波扩散加权成像序列（SE-EPI-DWI），早期主要应用于脑部疾病的研究，随着技术的发展，DWI在体部的应用的报道也较多，主要用于良恶性病变的鉴别及检测疗效的指标。大部分研究认为恶性肿瘤平均ADC值大于良性病变。DWI目前在颅脑方面的应用，特别是对超急性期脑梗死的诊断价值已得到肯定；DWI在腹部和其他脏器的应用尚处于探索阶段。
MRH利用静态液体具有长T2弛豫时间，使用重T2加权技术使实质器官及流动的血液呈低信号，而流动缓慢或相对静止的液体呈高信号，从而使含液体的器官显影。可以区分人体内静态液与周围软组织的水成像技术是MRH的基本原理。其中磁共振胰胆管成像（magnetic resonance cholangiopancreatography，MRCP）和磁共振尿路成像（magnetic resonance urography，MRU）随着成像技术地改进，MRH图像质量日益改善，对胰胆管和尿路梗阻病变的诊断能力不断提高。目前，快速自选回波（fast spin echo，FSE）和单次激发半傅里叶采集涡流自选回波（half-fourier acquisition single shot turbo spin-echo，HASTE）是MRH常用的两种序列，尤其是HASTE序列采用了单次激发和半数K空间数据采集技术，使每次成像仅需要屏息数秒，不仅明显减少了呼吸运动伪影，还可在激胆素或促胰液素刺激后作MRCP动态扫描，进行胰胆管的功能检查。
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（贾乾君 张水兴 陈文波 梁龙）