MRI成像的物理学基础是核磁共振现象：自旋磁矩不为零的原子核（如氢原子核）在外界静磁场中发生磁化，环绕静磁场的纵轴Larmor进动，产生静磁矩，在一定频率（Larmor共振频率）的射频脉冲（RF）作用下，吸收能量发生能级的跃迁，而射频脉冲停止后，跃迁的原子核通过弛豫回复到原来的能级状态，同时释放出能够被记录到的能量信号。选择不同的成像周期的重复时间（TR）参数和成像的回波时间（TE）参数，可以得到不同参数依赖的加权图象，如T1加权像，T2*加权像和质子密度像。
fMRI成像的时间可以短至几十毫秒，空间分辨率可以达到1毫米，能同时提供大脑结构像和功能像获得准确的空间定位，可以无创性地多次重复实验。但fMRI测量的信号不是直接的神经活动信号，其测量的血氧变化信号一般滞后于神经活动(4~8秒)响应延迟，目前能够达到的时间分辨率最多只能在数百毫秒数量级。

Siemens公司生产的Trio MRI系统，磁场强度3特斯拉(3T),具有磁体短小、磁场均匀性好、梯度磁场切换率高、稳定性好、噪音水平低等突出优点。与1.5T系统比较，其主要特点为：
　 ·高信噪比（SNR > 500:1）；
　 ·高分辨率 (< 0.5 mm)；
　 ·更快速的扫描；
　 ·更高的BOLD（血氧水平依赖）信号；

更大的谱距和信噪比（MR波谱信号，MRS）；
　 ·更好的血管造影成像；
　 ·更高的Perfusion（灌注成像）对比强度；
　 ·更强的Diffusion（弥散成像）信号。