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组织病理学检查，准确的病理诊断对判定患者的预后及正确处理很重要。典型的子宫平滑肌肉瘤不难诊断。如肿瘤多呈弥漫性生长，无包膜，与周围组织无明显界限，切面灰黄或鱼肉样，软脆。镜检核分裂象每10个高倍视野下达10个或10个以上，细胞有明显的异型性和凝固性坏死。
1.阴道彩色多普勒超声检查：肿瘤组织受到血管内皮生长因子的作用，新生血管主要为内皮细胞，缺乏平滑肌，其血流阻力下降，在多普勒超声上表现出高舒张血流和低阻抗。Kurjak等(1995)采用阴道彩色多普勒超声鉴别诊断子宫肉瘤和子宫肌瘤。B超显示所有子宫肉瘤均有子宫形态不规则，子宫肌层回声有改变，有肉样团块侵入肌壁。多普勒检查所有子宫肉瘤都表现子宫动脉充盈，并在肿瘤周围和(或)中央区有新生血管形成，而子宫肌瘤仅有66%可见血管形成。子宫肉瘤肌壁血管的平均阻抗指数为0.37+/-0.03，子宫肌瘤为0.54+/-0.08。两者相比有明显统计学差别，作者提出以阻抗指数小于等于0.40为标准预测子宫肉瘤，其敏感性为90.91%，特异性为99.82%，用本法检查有可能区别子宫肉瘤与子宫良性病变。
2.诊断性刮宫：诊断性刮宫是早期诊断子宫肉瘤的方法之一，刮宫对子宫内膜间质肉瘤及恶性米勒管混合瘤有较大价值，对子宫平滑肌肉瘤的诊断价值较小，因为子宫平滑肌肉瘤病灶多位于肌壁间，诊刮很难刮出肉瘤组织。协和医院报道，诊刮阳性率为17%，北京大学报道为42.9%，因此，诊刮为阴性，亦不能排除诊断肉瘤的可能。