具有三維成像能力的內窺鏡可以幫助外科醫生精確定位病變組織。增加螢光成像可以使癌變組織亮起，以便於切除，或者突出解剖學中需要避開的關鍵部位。在The Optical Society（OSA）雜誌《Optics Express》上，來自中國科學院的Chenyoung Shi及其同事描述並演示了新型多模態內窺鏡。可以同時獲取三維可見光和近紅外螢光圖像。它的光學設計結合了人類視覺的高解析度3-D成像和螳螂蝦同時檢測多種波長光的能力。目前只是一個概念性的演示，但在不久的將來有望替代現有的內窺鏡。
現有的螢光三維內窺鏡需要外科醫生在操作過程中切換工作模式才能看到螢光圖像，新開發的三維內窺鏡可以同時採集可見光和螢光三維圖像，不僅可以提供更多的視覺信息，還可以大大縮短手術時間，降低手術風險。
新型多模態內窺鏡利用兩套光學系統形成雙目設計，與人眼很像，實現了高解析度的三維成像。不過，在這種情況下，光學設計既可以像人眼一樣容納可見光，也可以容納螢光成像所需的近紅外波長。這種光線由一個受螳螂蝦複眼啟發的傳感器檢測，它不僅可以檢測多光譜信息，還可以識別偏振光。該傳感器通過使用具有不同光譜和偏振反應的像素來檢測電磁光譜的多個部分。
為了獲得高質量的三維圖像，雙目光學系統必須有兩個參數完全相同的光學系統，這對光學元件的加工精度提出了嚴格的要求，研究人員利用精密的光學處理技術來實現這一精度，並與基於晶片的光譜技術相結合，使這種多模態三維內窺鏡成為可能。
研究人員對新內窺鏡進行了測試，分析了解析度、螢光成像以及同時獲得近紅外和可見光顏色信息的三維圖像的能力。該內窺鏡表現良好，在可見光下實現了高達每毫米7條線對的解析度，與目前使用的最好的三維內窺鏡相同，在近紅外照明下實現了每毫米4條線對。
然後，他們使用內窺鏡獲取三種濃度的靛青綠的可見色和近紅外螢光圖像。這種近紅外螢光標籤已被FDA批准，用於標記腫瘤組織。雖然人眼無法分辨這三種樣本，但使用多模態三維內窺鏡可以清晰地分辨出來。研究人員還通過使用內窺鏡對一個有許多交叉部件的玩具進行成像，測試了內窺鏡的三維成像性能。該內窺鏡能夠產生3D圖像，即使長時間觀看也不會引起眼睛疲勞。
研究人員計劃使用該三維內窺鏡進行更多的生物和臨床成像。他們還計劃加入更多的波長和感應偏振的能力，以提供更多的視覺信息。
論文標題為《Bio-inspired multimodal 3D endoscope for image-guided and robotic surgery》。