肉瘤样癌（Sarcomatoid carcinoma）是一组含有肉瘤或肉瘤样（梭形细胞和巨细胞）成分的差分化NSCLC。按2004年WHO分类可分为五个亚群：多形性癌、梭形细胞癌、巨细胞癌、癌肉瘤和肺母细胞瘤。

1.多形性癌（Pleomorphic carcinoma）

肿瘤可以完全由恶性梭形细胞和巨细胞组成，也可以同时含有腺癌、SCC和LCC等差分化的NSCLC成分。后一种情况，梭形细胞和巨细胞成分至少占肿瘤的10%以上。免疫组化显示NSCLC成分表达CK和EMA，梭形细胞和巨细胞成分表达波形蛋白，偶可局灶性表达CK、EMA和α-SMA。

2.梭形细胞癌（Spindle cell carcinoma）

肿瘤仅由恶性梭形细胞组成，无明确腺癌、SCC、LCC或巨细胞癌成分。梭形细胞排列成束状和巢状，常可同时表达CK、CEA、波形蛋白和TTF1。肿瘤内可有散在的淋巴细胞和浆细胞浸润，当炎症细胞浸润显著时，需与炎性肌纤维母细胞瘤鉴别。

3.巨细胞癌（Giant cell carcinoma，GCC）

肿瘤完全由多形性单核和（或）多核瘤巨细胞组成，也不含有腺癌、SCC和LCC成分。瘤细胞大、核单个或多个，明显畸形。瘤细胞相互松散排列，常有大量炎症细胞，尤其中性粒细胞浸润，瘤细胞细胞质内常可含有炎症细胞。GCC中巨细胞也可同时表达CK、波形蛋白和TTF1。

4.癌肉瘤（Carcinosarcoma）

肿瘤由NSCLC成分和有明确分化真正肉瘤成分组成。NSCLC成分中最常见的是SCC，其次是腺癌和LCC；肉瘤成分为恶性软骨、骨或横纹肌等。NSCLC成分表达CK和EMA，软骨肉瘤成分表达S100蛋白，横纹肌肉瘤成分表达结蛋白、myoD1和myogenin。

5.肺母细胞瘤（Pulmonary blastoma）

一种含有类似分化好的胎儿性腺癌的原始上皮成分和原始间叶成分的双相型肿瘤，可以视为一种特殊类型癌肉瘤。恶性腺体相似于胎儿细支气管的小管状结构，小管衬覆单层或假复层无纤毛柱状上皮，糖原染色阳性。小管周围绕以胚胎性间充质，为小卵圆形或梭形细胞，偶尔可含有骨肉瘤、软骨肉瘤或横纹肌肉瘤成分。肺母细胞瘤的原始上皮成分的免疫组化染色表达上皮性标记物（CK、EMA和CEA），也可表达神经内分泌标记物（如CgA）和特殊激素标记物（如降钙素、蛙皮素和胃泌素释放多肽等）；原始间叶成分可表达波形蛋白和α-SMA，此外，软骨和横纹肌成分分别表达S100蛋白和结蛋白。