Bösartige neoplastische Läsionen, die aus Epithelgewebe entstehen, Karzinome, machen 80 bis 100 % aller menschlichen Krebserkrankungen aus, darunter einige der tödlichsten Krankheiten wie Gebärmutterhals- und nicht-kleinzelliger Lungenkrebs. Viele dieser Karzinome treten an leicht zugänglichen Epitheloberflächen auf, die einzigartige Möglichkeiten zur Erkennung bieten. Eine wirksame klinische Behandlung von Karzinomen wird durch eine frühzeitige Erkennung ermöglicht, d. h. zu einem Zeitpunkt, zu dem eine vollständige chirurgische Resektion möglich ist und bevor es zu einer Invasion in angrenzendes Gewebe oder zu einer signifikanten Intravasion in Blutgefäße kommt, die zu einer Metastasierung führt. Eine gute Prognose mit langfristigem krankheitsfreiem Überleben ist wahrscheinlicher, wenn das Karzinom frühzeitig erkannt wird und das Fortschreiten begrenzt ist. Derzeit beruht die Erkennung von Karzinomen an Epitheloberflächen weitgehend auf der routinemäßigen Inspektion mit dem bloßen Auge (z. B. Haut und Oropharynx) oder einfachen Weißlichtgeräten (z. B. Gebärmutterhals und Dickdarm). Neue optische Verfahren, die auf der unterschiedlichen Brechung, Absorption, Reflexion, Streuung oder Fluoreszenz von Karzinomen im Vergleich zu normalem Gewebe basieren, ermöglichen eine markierungsfreie Visualisierung von Neoplasien. Die Unterschiede in den intrinsischen optischen Eigenschaften von normalem und bösartigem Gewebe können jedoch sehr subtil sein, und wenn man sich darauf verlässt, kann es zu einer hohen Fehlerquote kommen. Da sich optische Bildgebungs- und Erkennungsinstrumente leicht kombinieren lassen, können integrierte Systeme entwickelt werden, die Bilder in verschiedenen Maßstäben liefern oder mehrere Parameter erkennen, um die Früherkennung zu verbessern. Die Diagnose wird derzeit durch die histologische Untersuchung von Gewebebiopsien gestellt, nachdem verdächtige Läsionen identifiziert wurden. Miniaturisierte und tragbare mikroskopische Bildgebungsgeräte wurden vor kurzem entwickelt, und die Integration dieser Geräte mit optischen Weitwinkel-Überwachungsgeräten ermöglicht sowohl eine schnelle Erkennung als auch eine bestätigende histologische Untersuchung am Ort der Behandlung, die eine Anleitung zur Biopsie und/oder Resektion bieten kann. Es wurde eine Vielzahl gezielter Sondenstrategien beschrieben, deren Nutzen in präklinischen Modellen und in einer begrenzten Anzahl von Humanstudien nachgewiesen wurde. Hier stellen wir Beispiele für integrierte multimodale optische Bildgebungs- und Erkennungsinstrumente vor, die Kombinationen aus intrinsischem und extrinsischem optischen Kontrast für die Früherkennung oder Randabgrenzung von Karzinomen an Epitheloberflächen nutzen. Es werden mehrere neue Technologien vorgestellt, die für die Erkennung der häufigsten Karzinome des Epithels der Haut, des Magen-Darm-Trakts, des Urogenitaltrakts und der Bronchoalveolen eingesetzt werden können.