根据瘤细胞的不同形态，葡萄膜黑色素瘤可有5种病理类型：
(1)梭形细胞型：最常见，由不同比例的梭形A型或梭形B型瘤细胞组成，单纯由梭形A型细胞组成的葡萄膜黑色素瘤非常少见，完全由梭形A型细胞组成的黑色素性肿物很可能属于色素痣，一般认为瘤体内梭形A型瘤细胞比例越高，预后越好，虹膜黑色素瘤多属此类，有些肿瘤内瘤细胞围绕血管排列呈束状，或类似神经鞘瘤，呈栅栏状排列，故将此种排列形态的黑色素瘤称为“束状型黑色素瘤”(fascicular type melanoma)，由于此种排列的瘤细胞主要是梭形A或B型瘤细胞组成，故其可能属于梭形细胞型黑色素瘤的一种特殊排列方式，预后亦相同。
(2)混合细胞型：由不同比例的梭形和上皮样黑色素瘤细胞组成，这2型瘤细胞比例的多寡与预后关系密切，梭形瘤细胞成分比例较大的肿瘤预后较好;反之，预后较差，因此，临床病理检查可将此型分为梭形细胞为主型，梭形-上皮样瘤细胞均等混合型及上皮样瘤细胞为主型3种亚型。
(3)上皮样瘤细胞型：一般将绝大部分由上皮样黑色素瘤细胞组成的黑色素瘤归入此型，单纯由上皮样瘤细胞组成黑色素瘤的比较少见，故当瘤体中上皮样瘤细胞比例>80%时，应考虑为上皮样瘤细胞型黑色素瘤，此型预后较差，弥漫性扁平状生长的脉络膜黑色素瘤多属上皮样瘤细胞型。
(4)坏死型：较少见，特点为瘤体内有大量坏死的瘤细胞，瘤细胞坏死的原因可能与供血不足或自身免疫性反应有关，坏死的瘤细胞可引起眼内炎性反应，易被误诊为葡萄膜炎或眼内炎。
(5)气球状细胞型：很少见，肿瘤大部分由“气球状”瘤细胞组成，其可能为瘤细胞转变为变性瘤细胞的一种过渡形态。
此外，葡萄膜黑色素瘤瘤细胞之间的间质成分稀少，除含有大量血管外，一般无明显的纤维性成分，在梭形细胞型黑色素瘤细胞间含有较丰富的网状纤维，而上皮样瘤细胞之间网状纤维含量较少。
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