光学显微镜是医生们十分常用的检查工具，常可放大几十倍到几百倍，因此痰液中许多肉眼不能看到的成分，只要置于显微镜下，便原形毕露了。这十分有利于疾病的正确诊断。

检查时医生常用牙签选取新鲜痰中脓样或带血的部分，将它均匀地涂在干净的特制玻璃片（医生们叫它为载片）上，有时痰液太浓要加一滴生理盐水稀释，然后加上一小块特制的玻（盖片），置于显微镜载物台上，一般先用低倍镜（常为100倍以下）再用高倍镜（常可放大到400倍）观察。在显微镜下可看到的痰中所含成分有：

1.红细胞

呈圆形、较小。凡肺、气管、支气管因某些原因出血皆可出现，所以显微镜下看到红细胞是有某种病变的表现。

2.白细胞

人们常称白细胞为人体健康的“卫士”。它们除了在血液中运行外，还可游走出血管、以便消灭病菌等有害物质，因此有时在正常情况下，它们也可少量地出现于痰液内，此时无临床意义。然而若是大量地出现，而且以中性分叶核（白细胞的一种，分叶核表示是成熟的白细胞）为主时，则提示有呼吸道炎症（尤其是脓性炎症）的存在。

3.上皮细胞

（1）圆形上皮细胞  这种细胞覆盖于呼吸道的表面，但由于所在部位不一，上皮细胞有不同的形态。一种是，呈圆形或椭圆形，它们来自肺泡，比上述的白细胞大2～4倍，这种细胞可以吞噬外来异物，因为细胞内常有灰尘、煤烟或炭色素等黑色颗粒。在正常情况下，这种细胞很少出现在痰内，若多量出现，多提示肺部有炎症，若大量出现则多出于肺组织碎解，提示有组织破坏性疾病。

（2）柱状上皮细胞  顾名思义，这种细胞呈狭长柱形，有时可看到细胞的一端有纤毛。这些细胞多来源于支气管。正常痰内是极少见的，若多量出现于痰内时，提示有支气管炎、气管炎或支气管哮喘等疾病。

（3）扁平状的细胞，或称为鳞状上皮细胞  呈多边形，或不规则形，大多扁而平。细胞可以很大。它们主要来自口腔和上呼吸道。正常痰内可以少量出现，若增多时，则常提示有急性喉炎、咽炎或其他上呼吸道炎症。

4.其他成分

由于呼吸系统的疾病颇为复杂，因此痰中有时会出现某些特殊的成分。这对揭示疾病性质，进行正确的疾病诊断是很有帮助的。

（1）色素细胞  人体中，除了“健康卫士”白细胞外，还有其他一些细胞也有吞噬包括细菌等微生物在内的外来异物的功能。其中有一种叫单核细胞，还有一种叫巨噬细胞，它们也可吞噬外来物质，并在吞噬某些物质后往往在细胞浆内含有色素，这便称为“色素细胞”。例如一个心功能不全而呈肺淤血患者的痰中，其色素细胞吞噬有“含铁血黄素”，因此这种细胞也称为“心力衰竭细胞”。对于一个长期大量吸烟者，或是长期接触炭末、烟尘者来说，其体内吞噬细胞中会含有炭颗粒，此时在痰内可发现“载炭细胞”。

（2）弹力纤  这是一种细长而弯曲的纤维组织，粗细常很均匀，有折光性，多呈双层轮廓线，其末端往往有分叉。这种成分多由肺泡、细支气管、血管组织等遭病变破坏而脱落下来，并随痰排出。常见于肺脓肿、肺癌以及空洞型肺结核等。

（3）结晶  支气管哮喘以及肺吸虫病患者的痰中往往可观察到一种特殊的结晶成分，它无色透明，两端尖细，呈八面形晶状体。

（4）螺旋体  有时在显微镜下可观察到一种螺旋状的黏液丝，其中间有无色而发亮的中心纤维，外周则包绕一层柔细的纤维。这种结构称为螺旋体。可见于支气管哮喘、支气管炎等疾病。

（5）放线菌块  在患有肺放线菌病的患者患者痰中，有时可见一种呈黄色的类似硫磺颗粒的结构，其大小近似大头针头部。在显微镜下仔细观察可见其中心部分有密集堆积并呈放线状排列的霉菌颗粒，其末端宽大，形似三角烧瓶。

（6）寄生虫或寄生虫卵  若在痰中找到肺吸虫卵，则肺吸虫病的诊断当可确立无疑。偶或在痰液中可见到钩虫蚴、蛔虫、或是阿米巴滋养体，当然相应的寄生虫病也可确立了。

一般痰液检查都是将痰液直接涂在载片上，不经特殊处理而观察的。有时为了看得更清楚，或为了更好地鉴别受查标本的性质，还要将这种痰涂片进行特殊的染色处理。一般都要以乙醇或甲醇等固定液固定，然后用特殊的染色液染色，再置于显微镜下观察。常用的染色方法有瑞氏染色、革兰染色、巴氏染色及抗酸性染色等。其中瑞氏染色或巴氏染色用于更好地观察痰液中的细胞。经染色的痰液可以观察各种血细胞、上皮细胞以及癌细胞。革兰染色用于观察各种细菌，如葡萄球菌、肺炎双球菌、卡他球菌、白喉杆菌、绿脓杆菌、肺炎杆菌等。但为了准确地鉴定细菌以及对病菌进行药物敏感试验，有时要作细菌培养。至于抗酸性染色主要是为了检查肺结核杆菌，因为一般染色方法是不适用于结核杆菌的。有时为了提高阳性检出率还要进一步作结核杆菌漂浮和浓集，这样阳性率会更高。