单核-吞噬细胞系统靶向性对比剂即超顺磁性氧化铁粒子类磁共振对比剂，该类对比剂直径40～400nm，表面用葡聚糖包裹。血液中直径在30～5 000nm的颗粒主要经网状内皮系统的吞噬细胞清除，这些细胞分布于肝脏、脾脏、骨髓和淋巴结内，其中在肝脏内起作用的主要是内皮细胞和Kupffer吞噬细胞。具有正常吞噬功能的网状内皮系统只存在于正常的肝实质内，而在肝内病灶组织中则没有或极少（腺瘤、局灶性结节增生等良性病变内通常含有一定数目的Kupffer细胞；一些恶性病变，如转移性肝癌、胆管细胞性肝癌，不含Kupffer细胞；绝大多数的HCC病灶内没有Kupffer细胞，但某些分化程度较高的HCC病灶也偶尔有具有吞噬功能的吞噬细胞）。这就是这类MRI对比剂在肝内呈现选择性生物分布的基础。超顺磁性氧化铁颗粒即T ₂对比剂的总称，静脉注射后该类对比剂进入肝脏及脾脏的网状内皮细胞，产生短T ₂效应，在肝脏Kupffer细胞可摄取对比剂颗粒。由于正常肝脏存在Kupffer细胞，可摄取对比剂而在MRI上呈现低信号，肿瘤内一般无或含较少Kupffer细胞，注入对比剂后信号降低不显著。因此对比剂能增加肿瘤与肝实质间的对比，从而提高肝脏肿瘤的检出率。

单核-吞噬细胞系统靶向性对比剂属于T ₂对比剂，即通过缩短肝脏组织的横向弛豫时间，降低肝实质在T ₂加权像上的信号强度，因而又称为负向强化或“黑化”（negative enhancement or “black-out”）对比剂。其缩短T ₂弛豫时间的原理在于SPIO对外加磁场具有高敏感性，在较弱的磁场中，磁化中心即按外加磁场排列获得巨大的磁矩，撤除外加磁场后，无净剩磁。在组织中，带有很强磁矩的SPIO粒子局部扩增外加磁场，使磁场不均匀，水分子弥散穿过不均匀磁场时加速了质子的失相位，使组织的横向弛豫时间（T ₂）明显缩短，信号减低。SPIO在主要缩短组织T ₂的同时也缩短组织的纵向弛豫时间（T ₁），它的T ₂与T ₁弛豫活性的比值（R2∶R1）为4∶1。

SPIO中起主要对比增强作用的成分为氧化铁（Fe ₃O ₄和γ-Fe ₂O ₃），Fe ₃O ₄和γ-Fe ₂O ₃均属铁磁质，是由Fe ³⁺与Fe ²⁺在碱性条件下生成的氢氧化铁氧化而成（图1-1-2、图1-1-3），产物主要为Fe ₂O ₃（亦可写为Fe ₂ + Fe ₃ ³⁺O ₄，又称磁铁矿，magnetite），当反应条件进一步强化，部分Fe ₃O ₄可生成γ-Fe ₂O ₃（又称磁赤铁矿，maghemite）。

Fe ³⁺与Fe ²⁺还可产生其他的氧化铁化合物，包括氢氧化铁（Fe-hydroxides）、氧化氢氧化铁［iron（Ⅲ）hydroroxide oxide］、三氧化二铁［iron（Ⅲ）oxide］，上述附加反应生成物包含不同的亚型（分为a、β、γ和η等亚型），绝大多属于反铁磁质，极大影响着SPIO的强化效能。因而在制备氧化铁（主要成分Fe ₃O ₄和γ-Fe ₂O ₃）的过程中应严格控制反应条件，尽可能减少其他氧化铁产物的产生。

MION是一种超细Fe ₃O ₄晶体，属反光晶石结构，设计MION的目的是将MION作为顺磁性分子标记，用于单抗或受体介导的磁共振靶成像。MION为六角形，电子致密粒径4.6nm ± 1.2nm，内含3 064个铁原子，平均每一个粒子表面结合25 ± 6个右旋糖酐T10分子，血浆半衰期4小时，其R1为16.5/（mmol·s），R2为34.8/（mmol·s）。当组织内含有下列浓度的MION时，50nmol Fe/g肝组织（GRE序列，a = 70°，TB/TE为200/25）或60nmol Fe/g（SE序列，TR/TE为800/20）相当于10 ^13～14个氧化铁粒子/g肝组织）即可明确检出组织的信号变化；而用Gd ³⁺作为顺磁性标记时，可检出的最低Gd ³⁺浓度为0.1mmol/g组织，为氧化铁粒子浓度10～20倍以上浓度。

INN为endorem或ferumoxides，是最早进入临床应用的SPIO类对比剂，使用剂量为1 515μmol Fe/kg，用50%葡萄糖100ml稀释，30分钟内静滴完毕。有效强化时间达4～6小时，给药后80%的SPIO被肝脏Kupffer细胞所摄取。肝恶性肿瘤由于缺乏Kupffer细胞，故缺乏SPIO的分布。其MRI信号减弱不明显，而正常肝实质、肝局灶性结节增生等因含有Kupffer细胞，会摄取大量SPIO，导致MRI信号下降。从而提高了病灶与肝背景的对比。近年来发现菲立磁在部分分化较好的肝细胞癌或Kupffer细胞仍有部分残留时，也会信号下降。