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肿瘤部位的疼痛是本病的突出症状，乃因肿瘤组织侵蚀和溶解骨皮质所致。
1.疼痛 肿瘤部位发生不同程度的疼痛是成骨肉瘤非常常见和明显的症状，主要由于膨胀的肿瘤组织破坏骨皮质，刺激骨膜神经末梢引起。疼痛可以由最初时的间歇性几周以后发展为持续性，疼痛的程度也可以有所增强。下肢疼痛可出现避痛性跛行。
2.肿块 病情发展后，局部可出现肿胀，可以在肢体疼痛部位触及肿块，伴有明显的压痛。肿瘤增长迅速者甚至 可以从外观上发现肿块的存在。肿块表面皮肤可以出现温度增高和浅表静脉显露现象，肿块表面和附近软组织可以有不同程度的压痛。随着骨化程度的不同，肿物的硬度各异。瘤体增大，造成关节活动受限和失用性肌肉萎缩。
3.跛行 由于肢体疼痛而引发的避痛性跛行，随着病情的进展而加重，患病时间稍长者可以出现关节活动受限和肌肉的失用性萎缩。
4.全身状况 明确诊断时，一般患儿的全身状况也较差。全身症状为发热、不适、体重下降、贫血以至衰竭。个别病例肿瘤增长很快，早期就发生肺的转移瘤，致全身状况恶化。经瘤体部位的病理骨折使症状更加明显。
X线检查：骨肉瘤具有典型的X线所见，其特点是骨破坏兼有新骨形成。肿瘤多居长管状骨的干骺端中心部，表现为丧失正常骨小梁而出现境界不清的破坏区。无论新骨、肿瘤骨或死骨，致密度均增高。
肿瘤侵蚀骨皮质而有明显破坏和新生骨。骨外膜揭起后拉长的血管与骨干垂直。沿血管产生新骨形成“日光放射”状阴影。掀起的骨膜与骨干之间形成三角形新生骨称“考德曼套袖状三角”。这种变化并非骨肉瘤所特有，在骨髓炎和尤文肉瘤也可见到。肿瘤晚期在X线片上可看到超出骨皮质的软组织阴影，偶可见病理骨折。
某些病例有碱性磷酸酶升高，这说明肿瘤骨的成骨作用增强。
根据临床表现和实验室和辅助检查结果可诊断。