普通临床应用的MR成像源自人体内的氢原子核运动。氢原子的质子带正电，其运动像地球一样不停地绕轴旋转，叫作自旋运动。根据法拉第定律，电荷的运动必然伴随着磁性的产生，因此，可以将氢质子看作是一个小磁体。一般情况下，人体内无数个氢质子处于杂乱无章的排列状态，磁矩互相抵消不显磁性。但是，如果进入磁场内，体内的氢质子的磁性就有趋向，其磁性指向与这个磁场方向一致，且趋向的强度与此磁场强度成正比。磁共振设备就是一个磁场，MR检查时就相当于患者进入了一个磁场内（主磁场）。这时，患者体内的氢质子也就产生了磁性。氢质子自旋运动频率由其本质决定，在一定的磁场强度下有一定的运动频率。同时，氢质子的运动参数还有振幅和相位。当人体进入主磁场后，用特定的射频脉冲进行激发，射频脉冲的频率与氢质子自旋运动频率一致时，即发生共振现象。氢质子共振时吸收能量，磁矩发生偏转趋向对抗主磁场，相位趋向达到一致，振幅融合加大。此时，如果撤消射频脉冲，氢质子就会释放出能量，恢复到原来的运动状态。运动恢复的过程叫作弛豫。人体各种组织内的氢质子由于所处生理生化环境的不同，其弛豫所需的时间有所不同，所以不同组织就有不同的弛豫时间。组织的弛豫时间有两个方面：纵向弛豫时间，即反映自旋核把吸收的能量传递到周围晶格所需的时间，以T1弛豫时间反映；横向弛豫时间，即反映自旋核之间互相碰撞造成相位散乱所需的时间，以T2弛豫时间反映。
磁共振检查就是将人体置于磁场中，通过控制射频脉冲照射（扫描），不断使人体组织内的氢质子产生共振和弛豫，然后通过线圈接收体内质子发出的信号信息（频率、相位和振幅），对这些信息进行数学分析、处理，然后计算出每一位置的信号强度，得出数字矩阵。数字矩阵用灰度表示就是MR图像。所以，MR图像的灰度以信号强度高低来描述（图1－5）。
人体内的氢质子进入磁场内，其磁向量与主磁场趋向一致，可以用一个坐标系来表示，即磁向量方向与Z轴方向一致。当外界施加一个射频脉冲的频率与氢质子的振动频率一致时，产生共振现象，氢质子得到能量，表现为磁向量方向趋向X，Y轴平面，并且相位一致。此时，如果撤消这个射频脉冲，氢质子就会释放能量，恢复到原来的运动状态。释放能量的过程叫弛豫，弛豫放出的能量信号被接受，其中包含有频率、相位和振幅的变化信息，利用这些信息，计算机运用傅立叶变化等数学过程的计算处理，制成数字化的MR图像。
磁共振检查时，应用不同程度、不同时间间隔的射频脉冲和不同的信号接收方式，再加上某些诸如各种梯度磁场干预等手段，能够制作出多种多样的图像。一般来说，强调组织T1弛豫时间差别的图像叫作T1加权像（T1WI），强调组织T2弛豫时间差别的图像叫作T2加权像（T2WI）。在T1WI，弛豫时间短的组织呈高信号（白），弛豫时间长的组织呈低信号（黑）；在T2WI，弛豫时间短的组织呈低信号，弛豫时间长的组织呈高信号。水的T1，T2弛豫时间都很长，所以在T1WI为低信号，在T2WI为高信号。
不能区别T1弛豫时间差别，也不能区别组织T2弛豫时间差别的图像，一般反映组织质子密度的差别，叫作质子加权像（PWI）。流动状态下的质子，如血管影等在各种MR扫描序列中表现比较复杂，一般来说流动快的质子如动脉，为低信号或无信号（流空效应），流动慢的质子可以是高信号（流动增强效应）。当然，流动快或慢是相对而言，在梯度回波序列，血管的流速相对很短的重复时间（TR）都是慢的，所以动脉血管也呈高信号。
每次扫描检查完成一次图像生成的过程，就是一个MRI序列。磁共振成像有多种序列，最基本的有自旋回波序列、梯度回波序列和翻转回波序列。在这几个序列的基础上，运用各种快速成像技术、回波方式、信号采集形式等，MRI不断衍生出更新的成像技术。自旋回波序列T1WI和快速自旋回波序列T2WI是日常临床检查的常规扫描序列，特点是图像质量高。快速自旋回波序列中的T2加权效果特别强烈的序列，只有液体显示信号，也叫作水成像，临床上被用于胰、胆管（MRCP）、尿路（MRU）、脑池（MRC）和脊髓（MRM）的磁共振造影。梯度回波序列的特点是扫描速度快，利于薄层扫描，常被用于动态增强扫描和磁共振血管造影；翻转回波序列T1加权效果最好，区分出各类质子的T1弛豫时间差别最精确，常被用于选择性抑制某些质子的成像，比如脂肪抑制序列和液体抑制序列（FLAIR）就利用了翻转回波技术。
图1－5 磁共振成像原理
人体进入磁场，质子显示磁性；磁矢量与主磁场方向一致；施加90°射频脉冲后，产生共振现象，磁矢量偏转90°；终止射频脉冲，弛豫过程开始，释放出共振时产生的能量；附近置一线圈，接收能量信号；计算通过处理信号信息，制做出磁共振图像
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