小动物核磁成像是一种无辐射、无创的新型分子成像方法，已被广泛用于基础医学、药物研发、认知及材料科学等多个领域。因为它可以加速从基础到临床的转化，所以它被称为“转化医学的神器”。近年来，国内外一些著名的大学和研究机构都开始配备高场核磁共振成像仪器，以提高其科研能力和水平。
如此庞大的一台精密仪器，又是如何工作的？它和临床上使用的核磁共振仪有何不同？影像资料的格式是什麽？怎麽进行分析？能为我们的科研工作提供什么帮助？本项目拟以非图像研究者的视角，从小动物MRI的原理和特性、医学科学研究中常见的小动物MRI的扫描顺序和应用实例、小动物MRI的数据格式和分析方法等三个层面来揭示小动物MR的奥秘。在这一部分中，我们将对小动物MRI的工作原理和特性做一简单的介绍。
磁共振设备的场强越高，扫描速度越快、图像分辨率越高，对于细节的显示越清晰。目前小动物磁共振成像设备的市场还是主要被Bruker、Agilent等国外大厂垄断；庆幸的事，在国家的大力扶持下，2020年联影医疗与中国科学院精密测量科学与技术创新研究院合作研制出我国首台9.4T超高场动物磁共振设备，补齐了我国在生命科学仪器领域的短板（图2）。
图2.主流的小动物磁共振成像设备
与小动物超声，小动物CT，小动物光学成像等相比，小动物MRI具有什么优点与局限？无电离性：小型动物的核磁共振成像装置，不会对身体造成伤害，是设备维修经理必须具备的条件。
小动物磁共振图像软组织对比度好：主要应用于检测实体脏器，如脑、心脏、肝脏、肾脏、肌肉等，如果与关节线圈结合，还可以对关节病变进行分析。
多参量成像：针对小动物的不同成像机理，采用不同的扫描顺序，利用不同的组织特性差异，实现对不同动物模型的成像评估。例如，针对高脂血症小鼠的腹部和肾脏周围的脂肪沉积，采用T1加权成像；对于小鼠的肿瘤，可以采用T2加权成像。
图3.小动物磁共振多参数成像。a.高脂小鼠模型腹后壁及肾周脂肪T1加权成像。b.胶质瘤模型小鼠治疗前后T2加权成像。
实现任意方位断层扫描：小动物磁共振成像是断层成像的一种，可以在不改变动物体位的情况下实现任意方位层面成像，能够更加清晰的显示我们所需要观察的组织结构（图4）。
图4.转基因大鼠脑轴位（a）、失状位（b)、冠状位（c）T2加权成像。
不需要对比剂：在大部分病例中，平扫不需添加任何增强剂就能得到满意的效果，特别是它能在非侵入状态下进行，与X射线和CT相比有显著的优点。
小动物MRI不仅可以清晰地显示结构损伤，而且可以无损伤地进行功能影像。利用核磁共振能谱成像（MRS）获取脑内内源性代谢产物，利用弥散张量成像（DTI）可获取白质纤维束方向及完整度等信息。
运动灵敏：小动物MRI具有对运动异常灵敏的特点，而动物无法像人类那样自主闭气，所以，在探测肝脏、心脏等易受到呼吸及心跳作用的器官时，必须结合呼吸门与心电门控技术来去除影像中的运动伪像。
小动物MRI所获得的资料，如同临床上所使用的核磁共振影像资料，均以DICOM格式储存。为了方便地观察和计算肿瘤体积、缺血面积、室壁厚度等方面的数据，建议采用RadiAntDICOMViewer（收费）和BeeDICOMViewer（自由）软件。要做更高层次的脑功能分析，如BOLD、DTI等，需要Linux、matlab等；要深入研究图像组学，则需要掌握Python、R语言等程序。