超微结构观察是指运用透视及扫描电子显微镜对组织、细胞及一些病原因子的内部和表面超微结构进行更细微的观察，即从亚细胞(细胞器)或大分子水平上认识和了解细胞的病变。由于电子显微镜的分辨能力较普通光学显微镜要高千倍以上，因此，对病变的形态学观察也要细致得多，是观察细胞形态最好的方法。用于肿瘤的诊断，可以帮助确定一些光学显微镜下难以确定的肿瘤；用于肿瘤的研究，可以将肿瘤细胞的形态学改变与代谢变化联系起来，如可以清晰地分辨凋亡细胞与坏死细胞等，从而加深了对肿瘤生物学行为的认识。
乳腺癌的超微结构主要表现为癌细胞核增大，而细胞浆变小，仅为薄薄的一层，围绕着核的边缘；核的形态不规则，严重畸形，核膜可从侧面内陷成沟；细胞核内染色质增多，还可见到一些特殊颗粒如核小体、染色质周围颗粒及核质间颗粒等。细胞浆内细胞器增多，特别是粗面内质网明显增多且出现不同程度的膨胀；线粒体变大，线粒体内嵴变少，排列紊乱，甚至消失；还可见到蜂窝状分泌粒等。细胞膜上桥粒少且分化差；多无基底膜。
由于超微结构检查费用较高，操作相对比较复杂，且临床通过光镜检查已能比较准确地作出形态学诊断，故不宜作为乳腺癌的常规检查手段，目前仅作为研究之用。
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