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(左)正常细胞染色体

(右)异常细胞染色体

每一个正常细胞核内均有23对染色体，并有固定数量不变的DNA含量（7pg）。占人体90%的细胞处于细胞周期中的静止期（GO），其DNA指数（DI）为1。只有当细胞增殖时才有DNA含量的增加。G1期是细胞增殖周期中的第一个阶段，此时细胞尚未开始增殖，DI仍为1。S期为DNA复制期，DNA倍增，DI为1~2。G2期为有丝分裂期，DI为2（14pg）。M期为有丝分裂期，细胞分裂为二个子细胞，DNA含量又恢复到7pg。DNA是细胞生长、分化和繁殖的基础。致癌因子引起基因的突变所导致DNA含量的改变，都可被现代的DNA定量分析系统所检出。细胞形态学改变如核增大、染色质染色加深、核形态不规则等外在表现，均提示细胞DNA的变化。
细胞核DNA含量不能直接用细胞图像分析系统测量，故先用Feulgen染色法对细胞核染色，Feulgen染色中的Schiff试剂可与DNA分子特异性结合而着色，从而根据染色深浅及着色颗粒在核内分布等因素决定DNA含量。即染色越深，染色质倍数越大，DNA量愈大。由于显微镜测定的细胞只反映了其二维结构，这是因为一般显微镜不能测定细胞内的三维结构，因此所测DNA含量不能完全反映染色质的倍数。为了避免误差，在测定DNA含量时，用DNA指数来表示。即：DNA指数=被测细胞DNA含量的数字/正常细胞DNA含量在G0/G1期间峰值的数字。
DNA异倍体的出现是遗传基因变异所致的，也是染色体异常改变的标志。DNA细胞图像分析仪通过对DNA含量测定来掌握和了解肿瘤细胞遗传基因变异过程。因此，DNA异倍体的定量分析可作为一种评估肿瘤愈后的指标。在大多数子宫颈鳞状细胞癌及HSIL（high-grade squamous intraepithelial lesion）病例中均可发现DNA倍体异常细胞。异倍体细胞的出现象征着染色体结构和数量出现异常变化，也是细胞恶变的早期特征。有人报道在HSIL病例中如有DNA倍体异常细胞，最终可发展成致浸润性子宫颈癌。因此，这类病例要进行相应的临床处理。
DNA作为遗传物质，其结构和功能的异常，是细胞恶变的分子基础。在癌变过程中，染色体异倍体的出现起非常重要的作用。最近有关对CIN（cervical intraepithelial neoplasia）的研究证实，通过原位杂交的方法检测出伴有1号和7号染色体异常的宫颈磷状细胞病变，最终均有可能发展为子宫颈癌。Heselmeyer等用比较基因杂交（comparative genomic hybridization,CGH）分子细胞遗传学方法在子宫颈高级别不典型增生，原位癌及浸润癌病例中发现HPV16型感染后可在染色质3q位点上出现变异基因。1997年发表的另一项研究结果表明，子宫颈浸润性鳞状上皮癌II-IV期的病例中也发现上述类似情况。子宫颈癌最常见的变异为染色质3q位点上有增加基因。随着子宫颈癌的进一步发展，其它染色质变异也可发生，如在1q和5p位点上的基因片段增加，在3q36~37位点上的基因缺失。此外，在子宫颈癌的病例中，可发现许多不同片段的染色质基因的增多或缺失。
从细胞遗传学观点来看，染色质变异根据肿瘤发展阶段的不同而有不同的表现。首先，在光镜下观察到个别染色体的变异，用DNA细胞图像分析仪检测可发现少量异倍体细胞分布在二倍体细胞周围。随着肿瘤进一步发展，与肿瘤相关的异常染色体出现，用DNA细胞图像分析仪可发现大量DNA含量相近的异倍体细胞。肿瘤进一步发展到晚期，染色体变异程度加重，DNA细胞图像分析仪可检测出大量DNA含量不一的异倍体细胞。

细胞的异倍体与恶性度是密切相关的，几乎在所有的实体肿瘤中都能证实这一点。Duensing等人研究发现高危型HPV感染所引起的染色体异常是通过二条途径，一是经PRb通路，影响病毒蛋白E7在细胞周期中完成中心体一分为二的过程；另一途径是通过抑制P53在细胞周期中的作用位点。另有研究表明，中心体的异常与子宫颈病变的程度及DNA倍体异常相关。CIN1到CIN2，CIN3直至浸润型子宫颈癌均与细胞中心体异常复制的数量有关，相应的DNA含量分布图也有从正常到异常的明显改变。
综上所述，DNA异倍体改变是子宫颈癌病变的一个客观、早期、特异性的指标，并能预测具有恶性发展趋势的上皮病变。