核磁共振成像（nuclear magnetic resonance imaging，NMRI，又名：磁共振成像）是利用原子核在磁場內與外加射頻場發生共振而產生影像的一種成像技術。磁共振成像是隨著計算機技術的飛速發展以及在X線CT的臨床應用基礎上發展起來的一種醫學數字成像技術，既能顯示人體形態學結構，又能顯示原子核水平上的生化信息，還能顯示某些器官的功能狀態，以及無輻射等諸多優點，已越來越廣泛地應用于臨床各系統的檢查診療中。隨著MRI技術的不斷改進，其功能日趨完善，應用范圍不斷拓寬，是醫學影像學領域發展最快、最有潛力的一種成像技術。核磁共振成像儀（nuclear magnetic 共振 imager）是因這項技術而產生的儀器。它是繼CT后醫學影像學的又一重大進步，自80年代應用以來，以極快的速度得到發展。
磁共振系統的典型結構，主要包括磁體子系統、梯度場子系統、射頻子系統、數據采集和圖像重建子系統、主計算機和圖像顯示子系統、射頻屏蔽與磁屏蔽、MRI軟件等。MRI是通過對靜磁場中的人體施加某種特定頻率的射頻（radio frequeney，RF）脈沖，使人體組織中的氫質子受到激勵而發生磁共振現象，當終止射頻脈沖后，質子在弛豫過程中感應出MR信號：經過對MR信號的接收、空間編碼和圖像重建等處理過程，即產生MR圖像。人體內氫核豐富，而且用它進行磁共振成像的效果最好，因此MRI常規用氫核來成像。
1973年化學家保羅·克里斯琴·勞特伯和物理學家彼得·曼斯菲爾德爵士在荷蘭的中心實驗室搭建完成了最初的磁共振成像系統，并對充滿液體的物體進行了成像，得到了著名的核磁共振圖像“諾丁漢的橙子”。紐約大學的雷蒙德·達馬迪安教授團隊研制的醫用核磁共振設備于1977年7月3日得到了第一幅人體磁共振圖像——胸部軸位質子密度加權圖像，標志著MRI技術在醫學領域應用的開始。中國科學院蘇州生物醫學工程技術研究所在磁共振理論研究與應用研發方面不斷取得新突破：2019年研發的開源磁共振波譜成像模擬平臺Spin-Scenario填補領域空白。
分類
場強大小
按照場強大小分為高場、中場、低場磁共振；高場一般為場強高于1.0T的磁共振；中場為場強高于0.5T而低于1.0T的磁共振；低場一般為低于0.5T的磁共振。
磁體類型
按照磁體類型一般分為：永磁型磁共振、常導型磁共振和超導型磁共振。
永磁型磁共振維護費用小；逸散磁場小，對周圍環境影響小；造價低；安裝費用也較少；一般只能產生垂直磁場；場強范圍一般在0.15~0.35T；磁場隨溫度漂移嚴重，磁體需要很好的恒溫；磁場不能關斷，對安裝檢修帶來困難；磁體沉重；且隨著場強增大，磁體厚度增大，更加沉重。
常導型磁共振生產制造較簡單，造價低；可產生水平或垂直磁場；重量輕；檢修方便，磁場均勻度也很高；場強一般在0.1~0.4T；運行耗費較大，通電線圈耗電達60kW以上；還需配用專門的供電設備和水冷系統。
超導型磁共振場強范圍0.3~9T；磁場均勻性高；穩定性好；圖像質量好；運行耗費很高，制冷劑主要是液氦的費用很高；運輸、安裝、維護費用也很高。
主要市場上的磁共振以高場和低場為主，高場一般為超導型，低場一般為永磁型；且低場永磁型磁共振往往做成開放式，有Ｃ形式或立柱式；高場超導磁共振往往做成圓形孔腔式或站立式的磁共振。常導磁共振一般也做成圓形孔腔式。還有些公司推出了某些部位如頭顱、四肢或關節專用檢查的磁共振設備，其形態變化較靈活。
一般來講，低場永磁型以出診斷圖像為主要目的，圖像質量已經能夠滿足診斷要求；高場超導型主要以功能磁共振為主，圖像質量是其基礎。
醫療用途
磁共振成像的多參數成像、任意截面成像、出色的軟組織對比度、不受骨像干擾、沒有電離輻射或其他危害等特有的優越性，使它越來越多地應用到各個組織各種病變的臨床診斷中。主要應用于中樞神經系統、心血管系統、頭頸部、肌肉關節系統、縱隔腹腔盆腔、FMRI、介入MRI等方面的成像。
臨床應用技術
相對于其他影像技術的單參數成像，磁共振的圖像對比反映的是組織間的多種物理參數的差別。在臨床中為了得到最高的診斷價值，往往還需要獲取諸如脂肪抑制圖像、水抑制圖像（又稱黑水圖像）、水圖像等。
1.質子密度權重像：圖像灰度對比主要反映組織氫質子密度差別的圖像。臨床上一般較少使用質子密度像。獲取該種圖像的序列參數為長TR短TE（GRE序列用較小翻轉角）。
2.T1權重像：圖像灰度對比主要反映組織T1時間差別的圖像，一般臨床上使用T1權重像反映組織的生態解剖情況。獲取該種圖像的序列參數為短TR短TE（GRE序列用較大翻轉角）。
3.T2權重像：圖像灰度對比主要反映組織T2時間差別的圖像，一般臨床上使用T2權重像反映組織的病變情況。獲取該種圖像的序列參數為長TR長TE。
4.T2*權重像：圖像灰度對比主要反映組織T2*時間差別的圖像，一般臨床上使用T2*權重像反映組織的病變情況。一般使用梯度回波序列（GRE）獲取該種圖像，序列參數為長TR長TE，較大翻轉角。
5.脂肪抑制圖像：由于脂肪在T1、T2、Pd權重像上均顯示出很高的亮度來，其高亮度很可能將病灶的信號掩蓋了，不能突出顯示病灶。為了突出顯示出病灶，往往要采取脂肪抑制技術，比如腹部、頸部、椎管的成像往往采用該技術。較常用的脂肪抑制技術有短翻轉恢復序列和脂肪預飽和技術。
6.水抑制圖像：由于水具有長T1和長T2，因此在T2權重像上顯示出很高的亮度來，看病變均采用T2權重像，其高信號很可能將病灶的信號掩蓋了，不能突出顯示病灶。同樣為了突出顯示出病灶，需要采取水抑制技術，比如顱腔成像往往采用該技術。較常用的脂肪抑制技術有FLAIR，采用超長TR，超長TE，TR=6000~10000ms，Tl=1300ms，TE=105ms。
磁共振偽影
磁共振成像是幾大醫學影像技術中原理最復雜、涉及面最廣的技術，是最具潛力的技術，但同時也是出現偽影最多的影像技術。所謂偽影是指在磁共振掃描或信息處理過程中，由于某一種或幾種原因出現了一些人體本身并不存在的致使圖像質量下降的影像，也稱假影或鬼影。由于可能產生偽影的原因很多，所產生的偽影形狀和表現也各不相同，因此只有正確認識偽影產生的原理，見識各種偽影的圖像特征，才可以有效地限制、抑制甚至消除偽影，提高圖像質量，提高診斷價值。
根據偽影產生的原因，可將偽影分為原理偽影、參數偽影、裝備偽影、運動偽影、金屬異物偽影五大類。
1.原理偽影：是指在磁共振成像過程中由于磁共振成像原理必然導致的偽影，它往往不可能完全消除，只能是調節參數盡量減輕偽影的影響。臨床中出現的主要有化學位移偽影、磁化敏感非均勻性偽影、激勵回波偽影等。
2.參數偽影：在掃描過程中由于不正確的參數設置導致的偽影。主要包括卷褶偽影、截斷偽影、部分容積偽影、層間干擾偽影等；這些偽影基本上都可以通過設置正確的參數得以消除。
3.裝備偽影：由于機器設備的某個或幾個硬件的質量問題產生的偽影，主要有射頻非均勻性偽影、射頻干擾偽影等；這些偽影可以通過精確的安裝調試，使各項指標達到標準范圍，使得圖像上不體現出偽影來。
4.運動偽影：由于受檢者身體某部位生理性或自主性的運動導致的偽影。一般包括胸腹部的呼吸運動、心臟及大血管的搏動、腦脊液的波動以及血液的流動、吞咽運動、某些內部臟器的蠕動、眼球的轉動等造成的偽影。這些偽影一般不可能完全消除，只能通過受檢者的竭力控制，或加一些輔助控制設施得以減輕偽影的影響。
5.金屬異物偽影：磁共振成像對金屬很敏感，受檢者體內外的任何形狀、大小的鐵磁性金屬都能對圖像產生嚴重的變形扭曲，甚至根本出不來圖像。臨床常見的產生偽影的金屬包括體外的發夾、胸針、胸罩鉤、拉鏈，一些包含鐵磁性成分的飾品如發膠、睫毛膏、眼影、口紅等，體內的外科用金屬夾、骨釘、固定用鋼板、手術設備殘片以及節育環等。
基本原理
MRI是通過對靜磁場中的人體施加某種特定頻率的射頻（radio frequeney，RF）脈沖，使人體組織中的氫質子受到激勵而發生磁共振現象，當終止射頻脈沖后，質子在弛豫過程中感應出MR信號：經過對MR信號的接收、空間編碼和圖像重建等處理過程，即產生MR圖像。人體內氫核豐富，而且用它進行磁共振成像的效果最好，因此MRI常規用氫核來成像。
磁共振成像的過程較為復雜，但又是理解MRI圖像的基礎，可分解為以下步驟。
1.人體氫質子（1H）在強外磁場內產生縱向磁向量和1H進動 人體內富含1H，1H具有自旋特性而產生磁矩，猶如一個小磁體。通常，它們無序排列，磁矩相互抵消；當進入強外磁場內，1H磁矩依外磁場磁力線方向有序排列，而產生縱向磁矢量。1H在繞自身軸旋轉的同時，還圍繞外磁場方向做錐形運動，猶如旋轉中的陀螺，稱為進動（procession），進動的頻率與外磁場場強呈正比。
2.發射特定的RF脈沖引起磁共振現象 向強外磁場內的人體發射特定頻率（1H進動頻率）的RF脈沖，1H吸收能量而發生磁共振現象，同時產生兩種改變：一種是吸收能量的1H呈反磁力線方向排列，致縱向磁向量變小、消失；另一種是1H進行同相位進動，由此產生橫向磁矢量。
3.停止RF脈沖后1H恢復至原有狀態并產生MR信號 停止發射RF脈沖后，1H迅速恢復至原有的平衡狀態，這一過程稱為弛豫過程（relaxation process），所需時間稱為弛豫時間（relaxation 時間）。有兩種弛豫時間：一種是縱向磁矢量恢復的時間，為縱向弛豫時間（longitudinal relaxation time），亦稱T1弛豫時間，簡稱T1；另一種是橫向磁向量的衰減和消失時間，為橫向弛豫時間（transverse relaxation time），亦稱T2弛豫時間，簡稱T2。發生共振的1H在弛豫過程中，就會產生代表T1值和T2值的MR信號。
4.采集、處理MR信號并重建為MRI圖像 對于反映人體組織結構T1值和T2值的MR信號，經采集、編碼、計算等一系列復雜處理，即可重建為MRI灰階圖像。
MRI圖像上的黑白灰度對比，反映的是組織間弛豫時間的差異，而不同于X線、CT和超聲圖像上的灰度概念。MRI檢查有兩種基本成像：一種是主要反映組織間T1值的差異，稱為T1加權成像（T1 weighted imaging，T1WI）；另一種是主要反映組織間T2值的差異，稱為T2加權成像（T2 weighted imaging，T2WI）。人體內各種組織及其病變，均有相對恒定的T1值和T2值。MRI檢查就是通過圖像上反映T1值和T2值的黑白灰度及其改變，來檢出病變并進行診斷的。
系統結構
磁共振系統的典型結構，主要包括磁體子系統、梯度場子系統、射頻子系統、數據采集和圖像重建子系統、主計算機和圖像顯示子系統、射頻屏蔽與磁屏蔽、MRI軟件等。
磁體子系統
磁體子系統用以產生均勻穩定的靜磁場B0的主磁場，是磁共振系統的關鍵組成部分。其主要參數有：磁場強度、磁場均勻性、磁場穩定性、孔腔大小、逸散磁場等；其中磁場強度越高，信號幅度越高，圖像信噪比會越高；磁場均勻性越好，圖像分辨率越高。磁體可有永磁型、常導型、混合型和超導型4種。
梯度場子系統
梯度場子系統是指與梯度磁場有關的一切單元電路，提供給系統線性度滿足要求的、可快速開關的梯度場，以便動態地修改主磁場，實現成像體素的空間定位，是MRI系統的核心部件之一。由梯度線圈、梯度控制器、數模轉換器、梯度放大器、梯度冷卻系統等組成。其主要參數有有效容積、線性、梯度場強度、梯度變換率和梯度上升時間等；有效容積越大，可成像區域越大；線性越好，圖像質量越好。
射頻子系統
射頻子系統是MRI系統中實施射頻激勵并接收和處理RF信號的功能單元，不僅要根據掃描序列的要求發射各種翻轉角的射頻波，還要接收成像區域內氫質子的共振信號。射頻子系統包括射頻發射單元和信號接收單元：射頻發射單元是在時序控制器的作用下，產生各種符合序列要求的射頻脈沖的系統；射頻接收單元是在時序控制器的作用下，接收人體產生的磁共振信號的系統。
數據采集和圖像重建子系統
數據采集和圖像重建子系統信號采集的核心是A/D轉換器，轉換精度和速度是重要指標。在MRI系統中，一般用16位的A/D轉換器進行MR信號的數字化，經一定的數據接口送往接收緩沖器等待進一步處理。射頻子系統和數據采集子系統被合稱為譜儀系統。A/D轉換所得數據不能直接用來進行圖像重建，還需要進行數據處理，即拼接帶有控制信息的數據。然后通過專用圖像處理計算機進行圖像處理。圖像重建的運算主要是快速傅里葉變換，重建速度是MRI系統的重要指標之一。
主計算機和圖像顯示子系統
MRI系統中，計算機的應用非常廣泛，各種規模的計算機、單片機、微處理器構成了MRI系統的控制網絡。主計算機介于用戶與MRI系統的測量系統之間，其功能主要是控制用戶與磁共振子系統之間的通信，并通過運行掃描軟件來滿足用戶的所有應用要求。具體包括：掃描控制、患者數據管理、歸檔圖像、評價圖像以及機器檢測等功能。同時，隨著醫學影像標準化的發展，還必須提供標準的網絡通信接口。
射頻屏蔽與磁屏蔽
射頻屏蔽與磁屏蔽用于把外界和磁共振掃描系統之間嚴格屏蔽開來的系統，防止彼此之間的干擾和危害。磁共振的屏蔽一般都采用銅片或銅板來完成。
MRI軟件
MRI軟件包括系統軟件、磁共振操作系統、磁共振圖像處理系統；系統軟件指主計算機進行自身管理、維護、控制運行的軟件，即計算機操作系統。磁共振可使用Windows 2000、Windows XP、WindowsNT、unix；磁共振操作系統包括患者信息管理系統、圖像管理系統、掃描控制系統、系統維護、報告打印、圖片輸出等；磁共振圖像處理系統指圖像重建軟件以及對圖像進行一系列后處理，包括柔和、平滑、銳化、濾波、局部放大等處理功能的軟件。
安全風險
禁忌證
1.帶胰島泵者；
2.帶心電起搏器者；
3.體內有鐵磁性金屬止血夾者；
4.病情危急不宜作檢查者；
5.金屬、磁性血管支架者；
6.安裝義肢的患者；
7.人工髖關節的患者；
8.裝有義齒的患者須取下義齒才可做頜面掃描；
9.宮內有節育環的婦女需取出節育環才可做部掃描；
10.另對疑為鈣化病灶一般不做磁共振檢查；
11.對肺部病變（縱隔除外）一般不做磁共振檢查。
MRI對比劑使用注意事項
1.核對受檢者基本信息及增強檢查申請單要求，確認增強檢查為必需檢查。
2.評估對比劑使用禁忌證及風險，受檢者簽署對比劑使用風險及注意事項知情同意書。
3.增強檢查結束后，受檢者需留觀15~30分鐘， 無不良反應方可離開。病情許可時， 受檢者應多飲水以利對比劑排泄。
4.孕婦一般不宜使用對比劑，除非已決定終止妊娠或權衡病情依據需要而定。
5.盡量避免大量、重復使用對比劑，尤其對于腎功能不全患者，以減少發生遲發反應及腎源性系統纖維化的可能。
6.雖然釓對比劑不良反應發生率較低，但仍需慎重做好預防及處理措施。
檢查前準備
1.核對申請單，確認受檢者信息、檢查部位、目的和方案。
2.確認有無MRI檢查禁忌證。
3.對于有相對禁忌證及危重患者，做好急救準備。
4.告知受檢者檢查流程、注意事項及呼吸配合等。
5.受檢者檢查前更衣，確認無鐵磁性金屬物品(如推車、病床、輪椅、手機、手表、鑰匙、首飾、硬幣等)被帶入掃描室。
6.嬰幼兒、躁動等不合作患者檢查前給予藥物鎮靜。
7.做好增強檢查前準備工作。
8.做好MRI檢查意外救治準備工作。
9.根據具體檢查項目做好相應檢查前準備。
管理類別
發展歷史
早在20世紀30年代，物理學家伊西多·拉比就發現，在磁場中的原子核會沿磁場方向呈正向或反向有序平行排列，而施加無線電之后，原子核的自旋方向發生翻轉。這是人類關于原子核與磁場以及外加射頻場相互作用的最早認識。1946年，美國哈佛大學的珀塞爾和斯坦福大學的布洛赫發現，將具有奇數個核子（包括質子和中子）的原子核置于磁場中，再施加以特定頻率的射頻場，就會發生原子核吸收射頻場能量的現象，這就是人們最初對核磁共振現象的認識。為此他們兩人獲得了1952年度諾貝爾物理學獎。
在磁共振現象被發現之初，因成像條件苛刻、成像時間長等缺陷，應用范圍受到較大限制，雖然在1950年歐文·哈恩就發現了雙脈沖下磁共振自旋回波現象，但直到1968年理查德·恩斯特團隊改進激發脈沖序列和分析算法，大大提高信號的其靈敏度以及成像速度后，磁共振技術才逐步成熟，理查德·恩斯特本人也因此榮獲1991年的諾貝爾化學獎。
現代核磁共振成像技術在歐洲和美國以獨立的技術路線分別開展。歐洲方面：1973年化學家保羅·克里斯琴·勞特伯和物理學家彼得·曼斯菲爾德爵士在荷蘭的中心實驗室搭建完成了最初的磁共振成像系統，并對充滿液體的物體進行了成像，得到了著名的核磁共振圖像“諾丁漢的橙子”。
荷蘭中心實驗室于1978年組建“質子項目”研究團隊，該團隊研制出了0.15T的磁共振系統，并于1980年12月3日，得到了第一幅人類頭部核磁共振圖像和第一幅第二維傅里葉變換后的圖像。保羅·克里斯琴·勞特伯教授與彼得·曼斯菲爾德爵士教授因其在磁共振醫學成像領域的貢獻，共同獲得了2003年的諾貝爾生理學或醫學獎。
在美國，紐約大學的雷蒙德·達馬迪安教授團隊則在醫學成像方面，拔得頭籌，他們研制的醫用核磁共振設備于1977年7月3日到了第一幅人體磁共振圖像——胸部軸位質子密度加權圖像，標志著MRI技術在醫學領域應用的開始。
人們在發現核磁共振現象之后很快就產生了實際用途，早期核磁共振主要用于對核結構和性質的研究，如測量核磁矩、電四極距、及核自旋等，化學家利用分子結構對氫原子周圍磁場產生的影響，發展出了核磁共振譜，用于解析分子結構，隨著時間的推移，核磁共振譜技術不斷發展，從最初的一維氫譜發展到碳譜、二維核磁共振譜等高級譜圖，核磁共振技術解析分子結構的能力也越來越強，進入1990年代以后，人們甚至發展出了依靠核磁共振信息確定蛋白質分子三級結構的技術，使得溶液相蛋白質分子結構的精確測定成為可能。后來核磁共振廣泛應用于分子組成和結構分析，生物組織與活體組織分析，病理分析、醫療診斷、產品無損監測等方面。
在短短50年的時間內，磁共振成像技術獲得了長足的發展，已成為影像學四大常規檢查手段之一（四大常規手段：磁共振成像，X射線成像，超聲成像與核醫學成像）。相比而言，磁共振成像對軟組織分辨能力高，無輻射損傷的優勢使其在嬰幼兒發育和骨骼韌帶勞損等方面獲得了無可替代的應用。
中國科學院蘇州生物醫學工程技術研究所在磁共振理論研究與應用研發方面不斷取得新突破：2019年研發的開源磁共振波譜成像模擬平臺Spin-Scenario填補領域空白，登上國際磁共振學會的官方期刊JMR封面，并獲包括烏得勒支大學、慕尼黑工業大學在內的多家國內外研究機構使用；研發的小型高均勻度Halbach陣列磁體技術水平達到國內領先，已成功應用于桌面式核磁波譜儀；研發完成超低場磁共振成像系統，實現對含磁性植入物的組織高質量成像；聯合蘇州大學附屬兒童醫院研發完成兒童發育性髖關節發育脫位磁共振定量評估系統，實現疾病的早期診斷、術前規劃與術后評估和長期動態監測等環節的完整覆蓋。
美國弗吉尼亞大學華人科學家王成波領導的研究小組開發出一種新型氦氣彌散核磁共振成像技術，在2008年5月17日前于加拿大舉行的第16屆國際核磁共振學會年會上獲得青年科學家臨床醫學獎。與會專家認為，這種新技術有望推進肺部疾病的研究和治療，具有應用前景。
發展方向
在發展方向上，磁共振系統不斷追求極限工作條件與更有針對性的勵磁序列。在高磁場強度方面，醫院主流的磁共振設備場強已超過1.5T，7T的磁共振系統也已商業化，并在腦神經疾病檢查、腦功能與神經科學研究方面獲得廣泛的應用；在低場強方面，部分科研機構開展了主磁場μT量級的超低場磁共振設備研究工作，以滿足牙齒種植，裝有心臟起搏器等特殊患者的檢查需求；在體積極限方面，基于霍爾巴赫（Halbach）磁體的小型磁共振檢測設備已經把體積縮小到桌面大小，重量可控制在40Kg以內，在食品檢測與地質探測等領域獲得廣泛的應用；在勵磁序列方面，功能磁共振（fMRI）序列，彈性成像序列，波譜成像序列已在部分商用機型上配置，以滿足醫學診斷方面的特殊需求。
參考資料 >
核磁共振成像儀.圖片.2023-10-31
磁共振成像.國家藥品監督管理局.2023-10-06
磁共振成像技術發展簡史丨科學史.中科院之聲.2023-10-06
“拍核磁”，究竟拍的是什么？.今日頭條-中國工程科技知識中心.2023-10-06
寧波諾丁漢大學將英國最強醫學影像中心引入中國.今日頭條-浙江日報.2023-10-06