Maligne neoplastiske læsioner, der stammer fra epithelvæv, karcinomer, udgør 80 % til 100 % af alle kræftformer hos mennesker, herunder nogle af de mest dødelige sygdomme som f.eks. livmoderhalskræft og ikke-småcellet lungekræft. Mange af disse karcinomer findes på let tilgængelige epitheloverflader, hvilket giver enestående muligheder for påvisning. Effektiv klinisk behandling af karcinomer er mulig ved tidlig påvisning på et tidspunkt, hvor fuld kirurgisk resektion er mulig, og før invasion af tilstødende væv eller betydelig intravasering i blodkar, der fører til metastase. En god prognose med langvarig sygdomsfri overlevelse er mere sandsynlig efter tidlig påvisning, når progressionen er begrænset. På nuværende tidspunkt er påvisning af karcinomer på epitheloverflader i vid udstrækning afhængig af rutinemæssig inspektion med det blotte øje (f.eks. hud og oropharynx) eller simple hvidt lysredskaber (f.eks. livmoderhals og tyktarm). Nye optiske værktøjer baseret på differentiel brydning, absorption, refleksion, spredning eller fluorescens af karcinomer i forhold til normalt væv gør det muligt at visualisere neoplasier uden mærkning. Forskellene i de iboende optiske egenskaber hos normalt og malignt væv kan imidlertid være subtile, og hvis man baserer sig på dem, kan det føre til en høj fejlprocent. Forbedret optisk kontrast, som molekylært målrettede midler giver, kan bruges til at forbedre tidlig påvisning; og da optisk billeddannelse og sensorværktøjer let kan kombineres, kan der udvikles integrerede systemer, der afbilder over en række skalaer eller registrerer flere parametre, for at hjælpe med tidlig påvisning. Diagnosen stilles på nuværende tidspunkt ved histologisk undersøgelse af vævsbiopsier efter identifikation af mistænkelige læsioner. Der er for nylig blevet udviklet miniature og håndholdte mikroskopiske billeddannelsesredskaber, og integration af disse redskaber med optisk overvågningsudstyr i bredfeltet giver mulighed for både hurtig påvisning og bekræftende histologisk undersøgelse på behandlingsstedet, som kan give vejledning til biopsi og/eller resektion. Der er beskrevet en lang række målrettede sonderingsstrategier med påviste fordele i prækliniske modeller og i et begrænset antal undersøgelser på mennesker. Her præsenterer vi eksempler på integrerede multimodale optiske billeddannelses- og sensoreringsværktøjer, der anvender kombinationer af intrinsisk og extrinsisk optisk kontrast til tidlig påvisning eller afgrænsning af karcinomer på epitheloverflader. Vi vil diskutere flere nye teknologier, der kan bruges til at detektere de mest almindelige karcinomer, der stammer fra epitelet i huden, mave-tarm- og urogenitaltrakterne og bronkoalveolerne.