胸腔积液的出现，会有很多疾病引起，所以，全面检查对治疗十分有利。胸片和胸部CT一般积液量在ml左右即可见到肋膈角变钝。包裹性积液局限于一处，不随体位改变而变动。胸部CT在显示积液的同时，还能显示肺内、纵隔和胸膜病变的情况，能提示积液的病因。
胸部超声检查，在胸膜脏层和壁层之间出现可随呼吸而改变的无回声区，是胸腔积液超声检查特征。胸部超声检查可估计积液量的多少，还可鉴别胸腔积液、胸膜增厚、液气胸等。对包囊性积液可提供较准确的定位诊断，有助于胸腔穿刺抽液。
胸腔穿刺抽液检查，一是外观。二是比重、黏蛋白定性、蛋白质含量和细胞数检查。三是葡萄糖和pH值：测定胸液葡萄糖含量有助于鉴别胸腔积液的病因。四是酶：如乳酸脱氢酶、淀粉酶、腺苷脱氨酶等酶活性的测定，用于区分漏出液和渗出液，或鉴别恶性胸腔积液和结核性胸腔积液。
五是脂类：积液中脂质的测定有助于鉴别乳糜胸和假性乳糜胸。六是胆红素：测定胸腔积液和血清胆红素的比值（大于0.6）有助于渗出液的诊断。七是病原体：胸液涂片查找细菌及培养，有助于病原诊断。
经皮胸膜活检时，在B超或CT引导下进行经皮胸膜活检，对积液的病因诊断有重要意义。胸腔镜或开胸活检，对上述检查不能确诊者，必要时可经胸腔镜或开胸直视下活检，是诊治胸腔积液最直接准确的方法。然后根据临床症状、体征及影像学检查，确定是否存在胸腔积液。然后鉴定胸腔积液的性质，即区别漏出液和渗出液。最后根据伴随症状、各项检查结果和漏出液或渗出液所涉及的病因范围，进一步寻找证据，明确病因。
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