传统上，显微镜载玻片是平的，不是二维的，但肯定只是一小块材料的快照。然而，世界呈现在三维空间中，观察“整体”物体而不仅仅是一个切片的能力变得越来越重要。

三维显微术的应用正在蓬勃发展，这在很大程度上是计算能力相应提高的结果。

3D显微镜涵盖了一系列成像技术，如超声断层扫描术、微型计算机断层扫描术（CT）、微正电子发射断层扫描术（PET）、光声成像和其他与高分辨率但仅二维解决方案相比是大体积低分辨率解决方案的成像技术。

毫不奇怪，这些技术在各种医学和外科诊断专业中最有用。有些可以用于活体手术，而另一些则在实验室环境中更有用。

医学和三维机器人显微镜

当使用机器人3D显微镜这个术语时，通常指的是机器人辅助显微镜。外科机器人可视化系统，如用于神经外科的蔡司KINEVO 900，利用3D 4K数字混合可视化技术，当KINEVO 900用作外窥镜并具有3D视图时，允许整个手术团队详细查看手术，并有可能执行微血管缝合和其他显微外科操作。

它也限制了在手术过程中重新定位和重新聚焦的需要，从而节省了手术期间的重要时间。

modusv是一种机器人数字显微镜（基本上是机械臂上的3D显微镜），它将最先进的工程技术与最先进的光学、视频处理和机器人自动化相结合，为外科医生和临床医生提供一种全新的外科手术方法。

立体三维可视化提供了自然的深度感知和逼真的手术视图，在困难的手术任务中，为外科医生提供了眼睛水平显示器上增强的视觉信息。modusv具有12.5倍的光学变焦，比标准显微镜的视场体积大得多，并且增强了视频处理，为任何手术入路提供了通畅、清晰的视野。

外科医生可以控制无菌手术区内的系统设置，包括光学和机器人，使用语音命令来实现不间断的手术流程。它使用Synaptive的跟踪手术器械功能和modusv机器人免提运动来提供自动对焦控制，从而消除了在手术过程中手动调整焦距的需要。

同时，3Scan的团队，一家由麻省理工学院的两名毕业生科迪·丹尼尔和托德·哈夫曼创立的公司，正在将高容量机器人3D成像引入病理学领域，在病理学领域，它有巨大潜力提供比标准2D显微镜更多的信息的详细3D图像。

病理学通常包括用手切割组织样本，将每个样本放在两块玻璃之间，并在显微镜下进行研究。一个人通常每小时可以处理12个样本切片，3D扫描可大大加快此过程。

它的刀口扫描显微镜（KESM）工具使用自动金刚石刀以每小时1000片的速度切割样本，并立即扫描每片切片的图像。扫描是分层的，以创建一个具有微米级分辨率的三维组织模型。

三维机器人显微镜的新应用

虽然大多数3D机器人显微镜用于医疗领域，但3D机器人显微镜却在一个非常不同的环境中使用，以监测世界海洋的健康状况。

浮游生物是水体健康变化的自然指标，在控制地球上的空气和水的质量方面起着重要作用。它们也是海洋食物链的起点。

令人担忧的是，根据2010年发表在《自然》杂志上的研究，我们知道自1950年以来，浮游生物数量已经下降了40%以上，这可能是由于全球气温的上升。然而，研究它们仍然是一个挑战，因为它需要收集所需数量的浮游生物样本，并在死后不受损的情况下运送到实验室。

IBM解决这个问题的方法是部署人工智能（AI）控制的游泳机器人显微镜，通过云端联网，跟踪和监测浮游生物在自然环境中的行为。IBM说，这些显微镜依靠一个成像芯片来捕捉浮游生物在芯片上游动时的阴影，“产生一个关于其健康状况的数字样本，而不需要聚焦（因为没有透镜）。”

此外，高性能、低功耗的人工智能技术可以在本地分析和解释数据，“实时报告任何异常情况，以便立即采取行动。”

显微镜正被三维和人工智能的应用所改变，这一点也不奇怪。

随着这项技术在分辨率和与图像判读相关的算法方面的成熟，它将成为一种越来越强大的工具，不仅在医学和生物科学领域，而且在纳米尺度上监测地球的健康状况。