Le immagini di perfusione consentono di utilizzare le modificazioni di segnale che avvengono durante il rapido passaggio di un mezzo di contrasto paramagnetico attraverso il letto vascolare fornendo informazioni sul flusso ematico cerebrale.[159] L'uso di sequenze ultrarapide (nell'ordine dei millisecondi) consente di acquisire immagini e monitorare il primo passaggio del mezzo di contrasto poiché esiste una correlazione lineare tra riduzione dell'intensità del segnale in T2 e concentrazione del contrasto che viene persa in pazienti con flusso ematico cerebrale alterato.
Due tipi di RM perfusione hanno trovato applicazione clinica utilizzando i mezzi di contrasto paramagnetici (gadolinio, Gd) o i cambiamenti endogeni in deossiemoglobina (tecnica bold).
Il mezzo di contrasto, se la barriera emato-encefalica è intatta, rimane nel compartimento vascolare e induce un campo magnetico locale nel letto vascolare decrescente dal centro del vaso fino ad una breve distanza fuori di esso. Se il tessuto è perfuso, ci sarà una transitoria perdita di segnale nelle immagini T2*.[170] Aree non perfuse produrranno quindi un segnale più intenso rispetto alle aree perfuse. Con le tecniche ultraveloci il bolo può essere seguito eseguendo delle sequenze seriali ogni 1-2 sec sino ad ogni 1-2 min.
Le immagini ottenute con la tecnica "bold" valutano i cambiamenti nella concentrazione in deossiemoglobina che avviene in condizioni di flusso alterato.
Alcuni limiti della perfusione con l'uso di mezzi di contrasto stanno nel fatto che essi richiedono un valido accesso venoso e possono essere presenti artefatti dovuti ai seni paranasali. Inoltre la necessità di tempo per l'elaborazione dei dati limita l'uso della RM di perfusione nella valutazione immediata dell'ictus acuto. Mancano infine dei parametri ottimali di perfusione per valutare le lesioni ischemiche. Comunque tali limiti sono progressivamente superati dal continuo sviluppo di tali metodiche.