上世纪90年代，功能成像的出现及发展使医学影像学由过去以解剖学为基础，向病理生理学及分子形态学进行转变。特别是磁共振功能成像具有无辐射且软组织分辨力高的优点，在临床上被广泛使用。功能性磁共振成像（fMRI）狭义而言，指的是血氧水平依赖磁共振成像（BOLD）；广义而言，除BOLD之外，还包括灌注加权成像（PWI）、扩散加权成像（DWI）及磁共波谱分析（MRS）。
BOLD——神外医生的好帮手
血氧水平依赖磁共振成像（BOLD）是通过脑动脉内去氧血红蛋白的含量变化，对脑皮质局部功能活动变化进行MRI成像的一种脑功能影像学检查手段。其主要原理为当脑皮质局部某一区域内神经元受到刺激引发兴奋时，兴奋区局部血管扩张，血流量增加，因而血中氧合血红蛋白相对去氧血红蛋白明显增加。去氧血红蛋白是一种顺磁性物质，它可明显缩短T2弛豫时间，于T2 加权像上呈明显低信号改变。利用相应区域信号强度变化来反应局部灌注情况，可达到脑皮质功能定位成像的目的。
BOLD可以使神经外科医生在手术前了解病灶与功能区之间的解剖关系，这对手术切除范围来说非常重要。术中对功能区的保护可以明显提高患者的生存质量。对手术后功能损伤的患者，通过BOLD 的研究可以发现其他皮层的替代作用。另外BOLD可用于神经外科术中导航。
PWI——准确识别肿瘤良恶
所谓灌注即指血流通过毛细血管网的过程。通过对局部灌注的测量，可以了解局部组织的生理功能和能量代谢的情况。磁共振灌注加权成像（PWI）是指用来反映组织的微血管灌注分布、血流灌注情况的磁共振检查技术。目前依据其成像原理可大致分为两种类型，即对比剂首过灌注成像、动脉血质子自旋技术。
PWI在很多器官的缺血性病变的诊断和治疗评价方面有着重要的作用，如脑、肾脏、心脏等。器官缺血后，一般表现为血管灌注的降低（血流量、血容量降低，达峰时间延长）。在脑缺血性病变中，PWI与DWI相结合产生的缺血半暗带区一般认为属于可逆性损伤，通过溶栓治疗可以恢复原有的生理功能。
不同类型的肿瘤一般来说，有其特定的血供特点，特别是良恶性肿瘤的血管特点不同，因此PWI在良恶性肿瘤的鉴别诊断中有重要作用。如乳腺癌的首过灌注明显强于良性病变，胰腺癌则表现为低灌注。
DWI——水分子协助成像
磁共振扩散加权成像（DWI）是利用水分子的自由热运动（布朗运动）的原理成像。在活体组织中，水分子的扩散运动包括细胞外、细胞内和跨细胞运动以及微循环灌注，其中细胞外水分子运动和灌注是组织DWI信号衰减的主要原因。不同的组织水分子的扩散能力是不同的，为了表明差别，通常用表观扩散系数（ADC）来表示。
通过DWI信号的高低及ADC值的差异，可以帮助鉴别颅内炎症、肿瘤等病变，特别是对淋巴瘤、脑脓肿等疾病的鉴别诊断具有重要的意义。通过ADC值的测量对于瘤周水肿和肿瘤浸润范围进行鉴别，可以指导手术的切除范围。
MRS——评估化疗效果
磁共振质子波谱分析（MRS）是一种无创的研究活体细胞的生化成分的方法。MRS是使用一个外加磁场激发一个体素组织内的原子核，并使原子核之间的弛豫特征发生微小变化，即出现化学位移。MRS是利用这种不同化合物原子核间的相互作用，以及原子核周围电子间的相互作用所产生的磁场引起的化学位移的不同，可用于鉴别化合物或代谢产物。
一般来说，肿瘤性病变的代谢及细胞生成比较旺盛，因此细胞膜的组成成分——胆碱复合物的含量明显增加，因此肿瘤性病变的MRS显示胆碱峰明显增高，借此可以鉴别肿瘤性与非肿瘤性病变。恶性肿瘤较良性肿瘤的代谢旺盛，因此胆碱复合物含量增加更明显，这在脑、乳腺、肝脏、前列腺等肿瘤的良恶性鉴别中起到了重要作用。在脑组织中有神经元的代谢产物天门冬氨酸，通过MRS观察天门冬氨酸的有无，可以进行脑内脑外肿瘤、转移性肿瘤的鉴别。
