在活体小鼠脑部光声多模态实时采集过程中，主要涉及光声成像技术与其他模态（如荧光成像、超声成像等）的融合应用，以下以高速大视野光声/荧光多模态显微成像仪器（LiTA-HM）和超快功能性光声显微镜（UFF-PAM）为例，介绍具体的采集过程：

一、基于LiTA-HM的采集过程

1.设备准备：

LiTA-HM是一种高速大视野光声/荧光多模态显微成像仪器，它融合了光学分辨率光声显微成像（OR-PAM）与共聚焦荧光显微成像（CFM）技术。

设备具备6微米的空间分辨率、6毫米×5毫米的成像视野以及每秒1.25帧的成像速度，能够在硬件层面实现双模态图像同步获取与精确配准。

2.小鼠准备：

选择活体小鼠作为实验对象，通常需要进行一定的预处理，如麻醉、固定头部等，以确保实验过程中小鼠的头部保持稳定。

在小鼠头部安装适当的成像窗口或透镜，以便光声和荧光信号能够顺利穿透并到达探测器。

3.成像采集：

启动LiTA-HM设备，调整激光参数和成像参数以适应小鼠脑部的成像需求。

通过多面转镜与阵列换能器技术，实现光声和荧光信号的同步采集。光声信号由脉冲激光照射生物组织时产生的超声波信号构成，反映了组织的光吸收特性；荧光信号则由特定的荧光探针标记产生，提供了关于神经元活动或其他生物过程的信息。

实时获取小鼠全脑皮层范围内的神经元活动和微血管多种参量的同步、动态、高分辨成像数据。

4.数据处理与分析：

对采集到的光声和荧光图像进行同步配准和融合处理，以获得更全面的脑部信息。

利用图像处理和分析软件对融合后的图像进行进一步处理和分析，如提取血管结构、计算血氧饱和度、监测神经元活动等。

二、基于UFF-PAM的采集过程

1.设备准备：

UFF-PAM是一种超快功能性光声显微镜，它利用了基于受激拉曼散射（SRS）的双波长激光激发、水浸式12面多边形扫描仪、高灵敏度超声换能器和基于深度学习的图像处理等关键技术。

设备在11×7.5×1.5mm³的视场上实现了2Hz的三维成像频率，具有约10μm的高空间分辨率。

2.小鼠准备：

与LiTA-HM类似，选择活体小鼠作为实验对象，并进行必要的预处理。

3.成像采集：

启动UFF-PAM设备，调整激光参数和成像参数以适应小鼠脑部的成像需求。

通过双波长激光激发产生光声信号，并利用水浸式12面多边形扫描仪实现快速扫描和成像。

实时捕捉小鼠大脑皮层的快速形态和功能变化，包括血管收缩、舒张、全脑范围的氧饱和改变等。

4.数据处理与分析：

利用基于深度学习的图像处理算法对采集到的光声图像进行上采样和去噪处理，以提高图像质量。

对处理后的图像进行进一步分析，如提取血管动态变化信息、计算血流动力学参数等。

总结

活体小鼠脑部光声多模态实时采集时，先对小鼠进行麻醉固定并脱毛处理以减少干扰，随后将光声成像探头耦合于脑部区域，通过系统同步激发激光与超声探测，实时获取光声信号并融合超声等模态数据，经算法重建生成脑部结构、血流分布及代谢信息的动态图像，全程监测生理状态以保证数据准确性。