上皮組織由来の悪性腫瘍であるがんは、子宮頸がんや非小細胞肺がんなど最も死に至る病気を含め、すべての人間のがんの80％から100％を占めています。 これらのがんの多くは、上皮の表面から容易にアクセスできる場所に存在するため、ユニークな発見の機会があります。 癌の効果的な臨床管理は、外科的完全切除が可能な時期に、隣接組織への浸潤や転移につながる血管への著しい浸潤の前に、早期発見することで可能となる。 早期発見により進行が抑制されれば、長期無病生存の良好な予後が得られる可能性が高くなります。 現在、上皮表面の癌の検出は、主に肉眼によるルーチン検査（例：皮膚、中咽頭）または単純な白色光ツール（例：子宮頸部、大腸）に頼っている。 正常組織に対する癌の屈折、吸収、反射、散乱、蛍光の差に基づく新たな光学的手段により、ラベルなしで新生物を可視化することができるようになった。 しかし、正常組織と悪性組織の本質的な光学的特性の違いは微妙であり、これらに依存すると見逃し率が高くなる可能性がある。 また、光学イメージングとセンシングツールを容易に組み合わせることができるため、様々なスケールでイメージングしたり、複数のパラメータを検出したりする統合システムを開発し、早期発見に役立てることができる。 現在のところ、診断は疑わしい病変を特定した後、組織生検によって行われている。 最近、小型で携帯可能な顕微鏡画像診断装置が開発され、これらの装置と広視野光学監視装置との統合により、ポイントオブケアでの迅速な検出と確認組織学的検査が可能となり、生検や切除のガイダンスとすることができる。 前臨床モデルや限られた数のヒト試験において、様々な標的プローブ戦略が報告されており、その有用性が実証されている。 ここでは、上皮表面の癌の早期発見やマージン描出のために、固有および外来光学コントラストを組み合わせて使用する統合マルチモダリティ光学イメージングおよびセンシングツールの例を紹介する。 皮膚、消化管、泌尿生殖器、気管支肺胞の上皮から発生する最も一般的な癌の検出に使用できるいくつかの新技術について説明する。