磁共振成像（MRI）是利用核磁共振（NMR）原理加上梯度磁場來探測發射的電磁波并繪制物體內部結構圖像的技術。MRI的原理可以簡單概括為：根據需要將樣品分成幾層薄層。每一層都可以分成一個小體積，稱為體素。為每個體素校準一個標記，這個過程稱為編碼或空間定位。對某一層施加射頻脈沖后，接收并解碼該層的NMR信號，得到各體素的核磁共振信號。最后，根據體素與編碼體素之間的對應關系，得到體素信號的大小，并顯示在屏幕的相應像素上。其中，信號大小用不同的灰度級別表示。信號大的像素亮度高，信號小的像素亮度低。這樣，就可以得到反映每個體素NMR信號大小的圖像，即MRI圖像。
MRI是近年來發展迅速的一項醫學診斷技術，已廣泛應用于各種疾病的發現和早期診斷。其中，磁共振成像造影劑是這一技術的重要組成部分。MR中的對比取決于質子自旋密度，以及縱向（T1）和橫向（T2）弛豫時間（圖1），對比劑可以顯著增強T1加權或T2加權圖像。臨床上使用的釓螯合物縮短T1，從而增加了濃度依賴性的弛豫度r1（T1的倒數），從而在MR中產生增亮效果?；蛘?，超順磁性氧化鐵納米顆?？梢钥s短T2（增加r2），導致信號減少，從而產生變暗效果。另外還有一種來自磁場不均勻性的減相效應，稱為T2，通常比T1短。
圖 1. 釓配合物與水的相互作用，導致水質子松弛
磁共振成像造影劑
常用的MRI造影劑及其基本分類的總結如下：
• 釓基造影劑
基于釓（III）的造影劑分為三大類：細胞外液（ECF）造影劑、血池造影劑（BPCAs）和器官特異性造影劑。
• 錳基造影劑
錳增強MRI（MEMRI）使用錳離子（Mn2+），這種造影劑在動物實驗中有應用。Mn2+通過鈣（Ca2+）通道進入細胞，因此，這組造影劑可用于功能性腦成像。先前的一項MRI研究表明，氧化石墨烯納米片和氧化石墨烯納米帶的Mn2+碳納米結構復合物是非常有效的MRI造影劑。
• 氧化鐵造影劑
氧化鐵造影劑有兩種：超順磁性氧化鐵（SPIO）和超小超順磁性氧化鐵（USPIO）。超順磁造影劑由氧化鐵納米顆粒的懸浮膠體組成。在成像過程中應用時，它們會降低吸收造影劑的組織中T2信號的強度。SPIO和USPIO在一些肝臟腫瘤的診斷中取得了成功的結果。
這組造影劑的納米尺寸和顆粒形狀允許不同的生物分布和應用，這是其他造影劑所無法觀察到的。目前，納米顆粒氧化鐵是臨床實踐中使用的一種流行且獨特的納米顆粒劑。然而，由于復雜的現代分子和細胞成像技術，使疾病特異性生物標志物在微觀和分子水平上可見，其他納米顆粒作為潛在的MRI造影劑也得到了更多的關注。由于納米技術的巨大進步，新型納米顆粒MRI造影劑已被開發出來，其造影劑的造影劑能力以及其他功能得到了進一步提高。
• 鐵鉑造影劑
與氧化鐵納米粒子相比，超順磁性鐵鉑粒子（SIPPs）具有顯著改善的T2弛豫特性。SIPP已被磷脂包裹，以創建多功能SIPP隱形免疫膠束，以特異性靶向人類前列腺癌細胞。據我們所知，這些造影劑仍在研究中，尚未在人體中進行研究。
一般來說，MRI造影劑有三種基本類型，根據不同的標準進行分類。
1. 根據MRI造影劑的磁性中心，MRI造影劑可分為順磁性物質、超順磁性物質和鐵磁性物質三大類。
2. 根據藥代動力學特點，MRI造影劑可分為以下三類：非特異性細胞外造影劑、細胞結合及細胞內造影劑、血池造影劑。
3. 根據造影劑是否帶電荷，順磁共振成像造影劑可分為以下兩種：非離子造影劑和離子造影劑。
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