磁共振成像的物理基础
原子核内的质子带正电荷并具有自旋特性，可视为小磁体。在无外加磁场时，质子排列杂乱，磁力相互抵消。进入强外磁场后，质子沿磁场方向平行或反平行排列，平行方向为低能态，质子数占优，整体产生与主磁场方向一致的纵向磁化矢量。不同组织磁化矢量不同，这是MRI组织对比的起源。
射频脉冲是垂直于主磁场的交变磁场，其频率必须与质子进动频率一致（Larmor频率），才能发生共振。共振时低能态质子吸收能量跃迁到高能态，纵向磁化减小，横向磁化形成。射频脉冲停止后，质子释放能量恢复原状，此过程称为弛豫，包括纵向弛豫（T1）和横向弛豫（T2）。
常用序列与图像加权
T1加权成像主要突出组织纵向弛豫差别，采用短TR（<500ms）和短TE（<30ms），有利于观察解剖结构。T2加权成像主要突出横向弛豫差别，采用长TR和长TE，病变多呈高信号。质子密度加权成像反映组织质子含量差别，信噪比高。
反转恢复序列中，STIR用于压脂，FLAIR用于压水。自由水在FLAIR上呈低信号，结合水呈高信号，有助于区分囊性病变与水肿。DWI通过施加扩散敏感梯度脉冲检测水分子随机运动，细胞毒性水肿时水分子扩散受限，DWI呈高信号，ADC值降低。
正常组织与常见成分的MR信号
水分为自由水和结合水。自由水如脑脊液、囊液，T1WI低信号、T2WI高信号，FLAIR低信号；结合水如黏液、脓液、水肿，T1WI信号高于自由水，FLAIR高信号。脂肪在T1WI高信号，T2WI中等高信号，脂肪抑制序列可使其信号降低。
钙化因氢质子少，通常T1WI和T2WI均呈低信号，但信号可复杂，与钙盐成分、颗粒大小等有关。MRI对小于1cm的钙化不敏感，CT是检测钙化的首选。血流一般因流空效应呈低信号，但在流入增强效应、缓慢血流、梯度回波序列等情况下可呈高信号。
出血的MR信号演变
出血的信号变化取决于血红蛋白的氧化状态和红细胞完整性。超急性期（数分钟至数小时）血液未凝固，呈长T1长T2信号。急性期（2天内）红细胞内去氧血红蛋白具有顺磁性，T2WI呈低信号，T1WI信号变化不明显。
亚急性期早期（3-6天）周边出现正铁血红蛋白，T1WI周边高信号，T2WI低信号；亚急性期晚期（1-2周）红细胞溶解，细胞外正铁血红蛋白使T1WI和T2WI均呈高信号，周边含铁血黄素环在T2WI上呈低信号。慢性期（3周后）血肿液化，T1WI低信号、T2WI高信号，周边含铁血黄素低信号环持续存在。
功能成像与临床应用
DWI在脑肿瘤中可评估细胞密度：高级别胶质瘤实性部分DWI高信号，ADC值低；低级别胶质瘤DWI多呈低信号。ADC最低区域常提示肿瘤级别最高。MRS通过化学位移检测代谢物，NAA是神经元标志物，Cho反映细胞增殖，Lac无氧酵解时升高，Lip提示坏死。胶质母细胞瘤Cho峰明显升高，DNT轻度升高。
SWI利用磁敏感差异成像，静脉为低信号，出血呈明显低信号，钙化为低信号，对海绵状血管瘤的检出优于常规T2WI。DTI可显示脑白质纤维束，包括连合系、联络系和投射系，用于评估肿瘤与纤维束的关系。ASL以动脉血水质子为内源性示踪剂，无创评估灌注，适用于肾功能不全者。
