为啮齿动物设计的体内成像技术改变了啮齿动物模型在胎盘研究中的应用方式。这些技术有助于理解一个快速发育、具有动态生理特性且空间组织复杂的器官。用于研究啮齿动物胎盘的成像技术在所测量的生物信号、可实现的空间和时间分辨率以及实际应用要求方面存在很大差异。本文探讨了可用于啮齿动物胎盘体内成像的主要成像技术类别，强调了这些技术的重要应用，并评估了它们的优缺点。同时，我们也指出了该领域的一些新兴成像技术和未来发展方向。
首先需要明确的是，为啮齿动物设计的成像系统并不一定是临床仪器的微型版本。例如，用于获得高空间分辨率的超导磁共振（MRI）系统通常与临床设备大小和重量相当；同样，用于啮齿动物的超声系统在外观上几乎与临床产科系统无异。这些设备通常位于专门从事成像技术的中心，并配备有专业的技术人员来支持复杂的应用。推动这些系统设计的主要技术需求是所需的空间分辨率。啮齿动物的胎盘非常小——妊娠中期小鼠的胎盘直径仅几毫米。此外，还需要考虑多个时间尺度上的运动问题：胎儿的心脏周期在几百毫秒的时间尺度上产生运动；母体的呼吸运动（在麻醉状态下表现为喘息）则在1秒的时间尺度上发生；胎儿和胎盘在腹腔内的运动则在几分钟的时间尺度上发生。最后，对啮齿动物进行成像时几乎总是需要麻醉，因此总的成像时间受到最小化麻醉对胎儿影响的限制。像异氟醚这样的麻醉剂可以穿过胎盘，并且已知在妊娠早期（E0至E6期）使用会对胎儿生长产生影响[1]。在成像过程中，保持不同研究组之间的异氟醚和氧气水平恒定以及监测母体生理指标（如体温、心率和呼吸频率）非常重要。
不同的成像方式以不同的方式满足这些技术要求。磁共振（MRI）的信号主要来自与水分子结合的氢原子核，而信号的强度限制了成像的分辨率和速度。为啮齿动物设计的系统通过使用强度更高的磁体（高达15.2特斯拉[2]）来满足严格的分辨率要求。此外，这些系统使用贴合啮齿动物身体的专用天线（射频线圈），并可能配备专门的冷却系统以抑制电子噪声。即便如此，啮齿动物的MRI成像质量仍可能需要比人类更长的时间。
超声波在适应啮齿动物成像时可能提供了最佳的权衡方案。将临床产科检查中常用的3-8 MHz声波频率提高到20-70 MHz范围，可以显著提高空间分辨率。虽然这种频率下的超声波在组织深度上的衰减更快，但在啮齿动物成像中的成像深度需求较低。这些权衡使得获得的图像与临床检查结果非常相似。所有标准的超声模式（如用于测量血流的脉冲多普勒）在这些高频系统中都是可行的。此外，通过在整个妊娠期间进行多次成像，可以实现对胎儿的纵向观察，即使扫描时间长达30分钟[3]。然而，由于子宫在腹腔内的运动，后续时间点上识别特定胎儿变得困难，这促使人们开发了用于标记特定胎儿的回声标记物[4]。啮齿动物与人类产科超声的一个显著区别是，在啮齿动物使用的较高频率下血液的回声更强，从而降低了血管壁与血管腔之间的对比度。
光学方法由于啮齿动物体积较小，光衰减相应减少，因此在光声成像中具有优势。这种方法利用特定分子（如血红蛋白）对光的吸收特性来提高图像对比度，并通过声学测量在胎盘或胎儿内部精确定位这些信号。其他成像方式的适应性较差。例如，正电子发射断层扫描（PET）在啮齿动物中仍保持其优异的分子特异性和灵敏度，但在空间分辨率上受到实际限制，通常只能达到1-3毫米。同样，X射线计算机断层扫描（CT）由于需要较高的X射线剂量而受到限制，这导致活体动物的成像分辨率大约为80微米。此外，如果没有外源性造影剂，啮齿动物胎盘内不同组织之间的对比度较低。考虑到这些技术因素，我们回顾了特定成像技术在啮齿动物胎盘体内应用的情况。
