核磁共振成像（MRI)目前普遍應用于醫學檢測成像中，具有無輻射損傷的安全性，可任意方位斷層掃描等技術靈活性，加以涵蓋質子密度、弛豫、加權成像以及多參數特征的優勢，已成為當代臨床診斷中zui有力的檢測手段之一，然而臨床發現某些不同組織或腫瘤組織的弛豫時間相互重疊,導致診斷困難。因此人們開始研究造影劑，增強信號對比度、提高圖像分辨率。其作用主要是通過注射造影劑來改變組織局部弛豫特性，提高成像對比度，從而提高診斷的準確性。
靶向造影劑是一類化學合成的其密度高于活體組織的物質，造影劑本身不產生信號，通過改變體內局部組織中水質子的弛豫效率，與周圍組織形成對比，從而達到造影目的。
帶有磁性的物質如Fe、Mn、Gd等，具有多個不成對的電子，當這些物質接近共振中的氫原子時，能有效地改變質子所處的磁場，造成T1和T2弛豫時間明顯縮短。造影劑能改變體內局部組織中水質子的弛豫速率，提高正常與患病部位的成像對比度和分辨率，為病變定位和診斷提供更多的信息（圖1和圖2所示）。
MRI造影劑又為順磁性或超順磁性物質，能同氫核發生磁性的相互作用，他們進入動物體內，將引起縱向弛豫速率（1/T1)和橫向弛豫速率（1/T2)的改變，在順磁物質的作用下，其抗磁和順磁貢獻具有加和性，即：
(1/Ti)觀察=(1/Ti)抗磁+(1/Ti)順磁,(其中i=1,2)
在不存在溶質之間相互作用的情況下，溶劑的弛豫速率與所加的順磁物質的濃度（mol/L)成線性關系，即：
(1/Ti)觀測=(1/Ti)抗磁+求和ri[C],(其中i=1,2)
其中ri為順磁物質的弛豫效率（Relaxivity，單位mmol/L·s），求和是針對溶液中造影劑的種類而言，T1類型造影劑，如Gd類配合物，成像時相關部位變亮，又稱為陽性造影劑；T2類型造影劑，如基于Fe3O4離子的超順磁性造影劑，成像時相關部位變暗，又稱為陰性造影劑。
