Le lesioni neoplastiche maligne derivate dal tessuto epiteliale, i carcinomi, rappresentano dall’80% al 100% di tutti i tumori umani, comprese alcune delle malattie più mortali come il cancro cervicale e il cancro del polmone non a piccole cellule. Molti di questi carcinomi si presentano su superfici epiteliali facilmente accessibili, offrendo opportunità di rilevamento uniche. Un’efficace gestione clinica dei carcinomi è resa possibile dalla diagnosi precoce, in un momento in cui è possibile la resezione chirurgica completa e prima dell’invasione dei tessuti adiacenti o di una significativa intravasazione nei vasi sanguigni che porta alle metastasi. Una buona prognosi con sopravvivenza libera da malattia a lungo termine è più probabile dopo una diagnosi precoce quando la progressione è limitata. Attualmente, l’individuazione dei carcinomi sulle superfici epiteliali si basa in gran parte sull’ispezione di routine a occhio nudo (per esempio, pelle e orofaringe) o su semplici strumenti a luce bianca (per esempio, cervice e colon). Gli strumenti ottici emergenti basati sulla rifrazione differenziale, l’assorbimento, la riflessione, la diffusione o la fluorescenza dei carcinomi rispetto ai tessuti normali permettono la visualizzazione senza etichetta della neoplasia. Tuttavia, le differenze nelle proprietà ottiche intrinseche dei tessuti normali e maligni possono essere sottili, e basarsi su queste può portare ad alti tassi di errore. Il maggiore contrasto ottico offerto dagli agenti a bersaglio molecolare può essere utilizzato per migliorare la diagnosi precoce; e dato che l’imaging ottico e gli strumenti di rilevamento possono essere facilmente combinati, i sistemi integrati che immaginano su una gamma di scale, o rilevano più parametri, possono essere sviluppati per aiutare la diagnosi precoce. La diagnosi è, al momento, fatta dall’esame istologico di biopsie di tessuto dopo l’identificazione di lesioni sospette. Recentemente sono stati sviluppati strumenti di imaging microscopico in miniatura e palmari, e l’integrazione di questi strumenti con dispositivi di sorveglianza ottica ad ampio campo offre sia una rapida individuazione che un esame istologico di conferma al point-of-care, che può fornire indicazioni per la biopsia e/o la resezione. Un’ampia varietà di strategie di sonde mirate sono state descritte con beneficio dimostrato in modelli preclinici e in un numero limitato di studi umani. Qui, presentiamo esempi di imaging ottico multimodale integrato e strumenti di rilevamento che utilizzano combinazioni di contrasto ottico intrinseco ed estrinseco per la rilevazione precoce o la delineazione dei margini per i carcinomi sulle superfici epiteliali. Discuteremo diverse nuove tecnologie che hanno uso nel rilevamento dei carcinomi più comuni che derivano dall’epitelio della pelle, del tratto gastrointestinale e urogenitale, e dei broncoalveoli.