傳統上，顯微鏡載玻片是平的，不是二維的，但肯定只是一小塊材料的快照。然而，世界呈現在三維空間中，觀察“整體”物體而不僅僅是一個切片的能力變得越來越重要。

三維顯微術的應用正在蓬勃發展，這在很大程度上是計算能力相應提高的結果。

3D顯微鏡涵蓋了一系列成像技術，如超聲斷層掃描術、微型計算機斷層掃描術（CT）、微正電子發射斷層掃描術（PET）、光聲成像和其他與高分辨率但僅二維解決方案相比是大體積低分辨率解決方案的成像技術。

毫不奇怪，這些技術在各種醫學和外科診斷專業中最有用。有些可以用于活體手術，而另一些則在實驗室環境中更有用。

醫學和三維機器人顯微鏡

當使用機器人3D顯微鏡這個術語時，通常指的是機器人輔助顯微鏡。外科機器人可視化系統，如用于神經外科的蔡司KINEVO 900，利用3D 4K數字混合可視化技術，當KINEVO 900用作外窺鏡并具有3D視圖時，允許整個手術團隊詳細查看手術，并有可能執行微血管縫合和其他顯微外科操作。

它也限制了在手術過程中重新定位和重新聚焦的需要，從而節省了手術期間的重要時間。

modusv是一種機器人數字顯微鏡（基本上是機械臂上的3D顯微鏡），它將最先進的工程技術與最先進的光學、視頻處理和機器人自動化相結合，為外科醫生和臨床醫生提供一種全新的外科手術方法。

立體三維可視化提供了自然的深度感知和逼真的手術視圖，在困難的手術任務中，為外科醫生提供了眼睛水平顯示器上增強的視覺信息。modusv具有12.5倍的光學變焦，比標準顯微鏡的視場體積大得多，并且增強了視頻處理，為任何手術入路提供了通暢、清晰的視野。

外科醫生可以控制無菌手術區內的系統設置，包括光學和機器人，使用語音命令來實現不間斷的手術流程。它使用Synaptive的跟蹤手術器械功能和modusv機器人免提運動來提供自動對焦控制，從而消除了在手術過程中手動調整焦距的需要。

同時，3Scan的團隊，一家由麻省理工學院的兩名畢業生科迪·丹尼爾和托德·哈夫曼創立的公司，正在將高容量機器人3D成像引入病理學領域，在病理學領域，它有巨大潛力提供比標準2D顯微鏡更多的信息的詳細3D圖像。

病理學通常包括用手切割組織樣本，將每個樣本放在兩塊玻璃之間，并在顯微鏡下進行研究。一個人通常每小時可以處理12個樣本切片，3D掃描可大大加快此過程。

它的刀口掃描顯微鏡（KESM）工具使用自動金剛石刀以每小時1000片的速度切割樣本，并立即掃描每片切片的圖像。掃描是分層的，以創建一個具有微米級分辨率的三維組織模型。

三維機器人顯微鏡的新應用

雖然大多數3D機器人顯微鏡用于醫療領域，但3D機器人顯微鏡卻在一個非常不同的環境中使用，以監測世界海洋的健康狀況。

浮游生物是水體健康變化的自然指標，在控制地球上的空氣和水的質量方面起著重要作用。它們也是海洋食物鏈的起點。

令人擔憂的是，根據2010年發表在《自然》雜志上的研究，我們知道自1950年以來，浮游生物數量已經下降了40%以上，這可能是由于全球氣溫的上升。然而，研究它們仍然是一個挑戰，因為它需要收集所需數量的浮游生物樣本，并在死后不受損的情況下運送到實驗室。

IBM解決這個問題的方法是部署人工智能（AI）控制的游泳機器人顯微鏡，通過云端聯網，跟蹤和監測浮游生物在自然環境中的行為。IBM說，這些顯微鏡依靠一個成像芯片來捕捉浮游生物在芯片上游動時的陰影，“產生一個關于其健康狀況的數字樣本，而不需要聚焦（因為沒有透鏡）。”

此外，高性能、低功耗的人工智能技術可以在本地分析和解釋數據，“實時報告任何異常情況，以便立即采取行動。”

顯微鏡正被三維和人工智能的應用所改變，這一點也不奇怪。

隨著這項技術在分辨率和與圖像判讀相關的算法方面的成熟，它將成為一種越來越強大的工具，不僅在醫學和生物科學領域，而且在納米尺度上監測地球的健康狀況。