电子显微镜检查迄今尚未发现可据以诊断肿瘤和恶性肿瘤的特异性的超微结构改变。因此要鉴别是否为肿瘤和肿瘤的良恶性仍主要靠光镜观察。但电镜在确定肿瘤细胞的分化程度，鉴别肿瘤的类型和组织发生上可起重要作用。例如鉴别分化差的癌及肉瘤；区分各种恶性小圆细胞肿瘤，如神经母细胞瘤、Ewing肉瘤、胚胎性横纹肌肉瘤、恶性淋巴瘤及未分化小细胞癌。
在电镜下，癌细胞之间常见较多的桥粒连接或桥粒样连接，因而可与肉瘤相区别。在恶性小圆细胞肿瘤中，各类肿瘤也有其超微结构特点，如神经母细胞瘤常见大量树状细胞突，在瘤细胞体及胞突中均可查见微管和神经分泌颗粒；Ewing肉瘤的瘤细胞常分化差，胞浆内细胞器很少，但以大量糖原沉积为其特点：胚胎性横纹肌肉瘤可见由肌原纤维和Z带构成的发育不良的肌节；小细胞癌常可见细胞间连接和胞浆内神经分泌颗粒；恶性淋巴瘤除可见发育不同阶段淋巴细胞的超微结构特点外，不见细胞连接、神经分泌颗粒、树状胞突和糖原沉积，从而可与其他小圆细胞肿瘤区别。
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