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无论CT、X线等诊断方法无论多么准确，毕竟仍是“隔岸观火”，癌症的诊断必须有病理学证 实，必须在显微镜下直接看到肿瘤细胞才能最后确诊。由于其他检查方法的不断发展，病理学检查 方法也有了很大的进步，例如在做内镜检查的同时，可以取出少量组织细胞进行检查；利用CT、磁共振成像或超声仪，可以为活检取材提供准确的定位，由此也提高了病理学诊断的价值。
细胞诊断学也称临床细胞学或细胞病理学，自建立至今已有百余年的历史了。最早建立的是脱落细胞学方法，以后又建立了针吸细胞学和现代的分析和定量细胞学。脱落细胞学是从靠近浅表的空腔器官的排出物或分泌物中，检查脱落上皮细胞的方法。我们知道，人体各个器官组织总有新陈代谢的过程，大部分细胞在生长代谢过程中会衰者、死亡，最后脱落，这部分脱落的细胞由小部分增生繁殖的新生的细胞所替代，周而复始，年复一年，日复一日。尽管 肿瘤细胞具有不死性，但肿瘤细胞在其生长过程中，细胞之间的联系变得“淡漠”松弛，易于发生 脱落；此外，肿瘤生长过程中也会发生中央区细胞供血不足而坏死、脱落，如果这些细胞是位于靠近浅表的空腔器官，可以随分泌物或排出物而排出，如痰内可以查到支气管肺癌的细胞，阴道分泌 物中的子宫颈和阴道癌肿的细胞。
60年代，我国的沈琼教授建立了食管拉网的细胞学检查方法。该 方法是让病人吞入一个纤维网，当网到达食管时将网拉出，收集网上的细胞，在显微镜下观察脱落细胞。这种方法简便易行，病人痛苦少，且癌的检出率高，可达90％，井可在癌尚处于原位癌阶段 即可诊断，如果采用分段多次拉网，还可进行癌的定位诊断。我国西北地区是食管癌的高发区，由于近年来在当地运用了食管拉网的细胞学检查方法，进行了若干次大规模的普查，食管癌的死亡率 大幅度下降。同样，目前在妇女子宫颈癌的普查中，脱落细胞学检查也是必不可少的检查方法。脱落细胞学检查方法比较局限，只能检出靠近浅表的空腔器官排出物中的肿瘤细胞。也就是说，如果肿瘤位置较深，或是在非空腔性器官，这种方法就无能为力了。当然，“天无绝人之路”。
近二三十年来，针吸细胞学方法也迅速发展起来，它是用一支注射器样的针管，将针头刺入体内的肿物 中抽吸少量细胞，涂在玻璃片上进行显微镜观察。近年来，由于影像学及超声波仪器的迅速发展和广泛使用，医生可在超声彼、CT或X线透视的引导下，迅速准确地取出细胞，使针吸细胞学的准确 性有了很大的提高。 细胞学的方法比较简单，在防癌普查中可发现早期癌和癌前病变，为治疗和随诊提供指导性的建议。但是细胞学诊断的可靠性并不是绝对的。因为细胞学检查取材量少，涂片中只有细胞而无组织结构 关系，因此仅靠少量细胞进行诊断既局限也易误诊，因此其准确率低于病理学诊断。
近年来，由于免疫学的发展，人们将免疫细胞化学方法用于临床肿瘤细胞的检查。从前面我们知道， 正常细胞突变后，自身的抗原性改变，细胞表面或组织中可产生肿瘤抗原，细胞内酶及细胞的一些标志也改变。免疫细胞化学（也称免疫组织化学）方法，就是利用免疫反应检查细胞内或组织中的某些肿瘤抗原成分、细胞内酶的变化、细胞标志的改变等。 由于细胞学诊断带有一定的局限性，大多数肿瘤无法通过细胞学诊断而确诊，因此肿瘤的诊断最终要靠病理学来证实。
肿瘤的病理学诊断，能够区别是真正的肿瘤或是瘤样改变，确定肿瘤的良恶性 及组织学类型、分化程度，以及恶性肿瘤的扩散与转移等等，并为治疗及判断预后提供重要依据。病理学诊断的组织材料，主要依赖于临床活检。位于体表皮肤、口唇、口腔粘膜、鼻咽及子宫颈等 处的肿瘤，可以直接用活检钳钳取组织；也可以在内窥镜检查的同时，钳取食管、胃及膀肌内等处的组织。将取来的组织浸泡在甲醛液中固定，经过石蜡包埋后用刀切成薄片，染色，显微镜下观察， 进行肿瘤的恶性程度、组织分型等分析（见前述）。如果医生怀疑病人身体深部器官患有肿瘤而不能诊断时，可能会进行开胸或开腹探查，直接采取组织。然后将取下的组织迅速地进行冰冻，用刀 将组织切成薄片，立即染色，镜下观察，最快的可在手术探查取材后的半小时，即可得到结果。这种方法称为冰冻切片染色方法，根据需要可以采用常规的染色方法，也可以采用组织化学方法。这种方法有利于快速作出病理诊断，以使医生在手术台上即可决定下一步的手术方案。
例如，如果医生怀疑一位妇女患了乳腺癌，却又无法与乳腺小叶增生区别，可能会建议作探查术。如果发现是非转移性癌，当时即可进行肿瘤切除，并做小范围的淋巴结清扫；如果乳癌已经转移到腋窝淋巴结，则除了切除肿瘤以外，尚须做大范围的乳癌根治术；如果只是乳腺小叶增生，则只做一般性的切除 术即可。但这种病理诊断只能大致判断组织标本是否为肿瘤，而无法进行组织分型等比较明确的诊断，因此也有误诊的可能。
根据多年病理工作者们的经验，临床上约有85％的病理标本能作出正确诊断，但仍有15％的病例不 易作出确切诊断。难于作出确切诊断的原因可能与肿瘤分化程度过低，找不到“母细胞”的蛛丝马 迹（任何肿瘤细胞都应保留有其起源组织的某些特点）有关，例如食管的鳞状上皮癌，细胞分化较好，肿瘤胞中保留了鳞状上皮细胞的特点；而分化较差的食管癌肉瘤，镜下观察见不到典型的细胞 特征，给诊断带来困难；另一个原因可能与取材不当有关，如取材时挤压等人为地损伤，组织结构看不清，制片技术不精，造成镜下观察分析困难。前者可寻求专家帮助及会诊以提高诊断率，而后 者则需提高操作者的技术水平及工作责任心来解决。
综合以上各种肿瘤检查方法，无论是古老的，还是现代的，无论是简单的，还是复杂的，都有它们 各自的优点，也有它不可克服的局限性。但是，将这些各具特色的诊断手段结合在一起，便能互相取长补短，得到很高的准确诊断。当然最重要的一点，还是希望能在癌症的早期得到诊断，因为只 有早期诊断，才能得到早期治疗，使治愈成为可能。待到癌症发展到了晚期，那多少有些晚矣。所以，无论再好的诊断都必须建立在一个基础上，就是提高个人对癌症的警觉性，注意身体出现的异 常情况，早期发现，早期治疗。
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