Magnetna rezonancija (MR) omogućava bolju rezoluciju neuralnih struktura od CT–a. Ova razlika je klinički najznačajnija prilikom vizualizacije sljedećih struktura:
CT slike tih regija često su prožete trakastim artefaktima koje uzrokuju kosti. MR je osobito korisna u dijagnostici promjena kralježnice (npr. tumor, apsces) koje pritišću kralježničnu moždinu i zahtijevaju hitnu intervenciju. Magnetna rezonancija je također bolja za otkrivanje demijelinizacijskih plakova, ranog moždanog udara, supkliničkog moždanog edema, kontuzije mozga, prijeteće transtentorijalne hernijacije, promjena kraniocervikalnih zglobova i siringomijelije.
MR normalnog mozga (sagitalno)
MR je kontraindicirana ako bolesnik
Ima srčani stimulator ili srčane/karotidne stentove manje od 6 tjedana
Ima feromagnetične klipse na aneurizmi ili druge metalne predmete koji se mogu pregrijati ili pomaknuti unutar tijela zbog intenzivnog magnetnog polja.
Vizualizacija upalnih, demijelinizacijskih i neoplastičnih promjena može zahtijevati intravensku primjenu kontrastnog sredstva (npr. gadolinij). Iako se smatra da je gadolinij znatno sigurniji od kontrastnih sredstava koje se koriste za CT, zabilježena je pojava nefrogene sistemske fibroze (nefrogene fibrozirajuće dermopatije) kod bolesnika s poremećajem bubrežne funkcije i acidozom. Prije korištenja gadolinija u bolesnika s bubrežnom bolešću, kliničari se trebaju posavjetovati s radiologom i nefrologom.
Postoji nekoliko MR tehnika; Izbor tehnike ovisi o tkivu, lokalizaciji i predmnijevanom poremećaju:
Difuzijska MR (DWI) omogućava brzo otkrivanje ranog stadija ishemičnog moždanog udara te pomaže u diferenciranju cerebralnog apscesa i tumora. Također može pomoći u dijagnosticiranju Creutzfeld-Jacobove bolesti.
Perfuzijska MR (PWI) može pomoći u detekciji područja hipoperfuzije kod ranog ishemijskog moždanog udara, no ne može pouzdano razlikovati područja sa benignom oligemijom od onih sa hipoperfuzijom koja dovodi do ozljede tkiva uslijed infarkta.
Difuzijske tenzor sekvencije (DTI) su proširenje DWI pomoću kojih se prikazuju putevi bijele tvari u 3 dimenzije (traktografija) i mogu se koristiti za praćenje integriteta CNS puteva zahvaćenih starenjem i bolešću.
Dvostruke inverzijske sekvencije (DIR) koriste se u istraživačkim centrima, a mogu otkriti demijelinizaciju sive tvari bolje od drugih MR tehnika; demijelinacija sive tvari sada se smatra čestom u multiploj sklerozi.
Funkcionalna MR (fMRI) pokazuje koji se dijelovi mozga aktiviraju (prikazano kroz povećani protok oksigenirane krvi) uslijed određenog kognitivnog ili motoričkog zadatka, ali još uvijek se definira njena primjena u kliničkoj praksi.
Magnetna angiografija (MRA) koristi MR s ili bez radiokontrasta za prikaz cerebralnih krvnih žila te velikih arterija i njihovih ogranaka u glavi i vratu. Premda nije zamijenila cerebralnu angiografiju, MRA se koristi kad cerebralnu angiografiju nije moguće izvesti (npr. kad bolesnik odbija ili je povećan rizik). Kao provjera faktora rizika za moždani udar, MRA ima tendenciju preuveličavanja težine arterijske stenoze, stoga se ovom tehnikom najčešće ne propusti dijagnoza okluzivne bolesti velikih arterija.
Angiografija osjetljiva na podložnost (SWAN) može biti korisna u procjeni krvarenja. Omogućuje bolju vizualizaciju i velikih i malih krvnih žila, mikrohemoragija i naslaga kalcija i željeza u mozgu.
Magnetna venografija (MRV) koristi MR za prikaz glavnih vena i duralnih sinusa kranijuma. MRV otklanja potrebu za cerebralnom angiografijom u dijagnostici cerebralne venske tromboze, a također je korisna za praćenje rezolucije tromba, čime pomaže u odluci o dužini trajanja antikoagulantne terapije.
Magnetna rezonancijska spektroskopija može mjeriti metabolite u određenim regijama mozga i tako razlučiti tumor od apscesa i moždanog udara.