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结核性胸膜炎初期，血中白细胞总数可增高或正常，中性粒细胞占优势，尔后白细胞计数正常，并转为淋巴细胞为主。红细胞沉降率增快。
胸液外观多呈草黄色，透明或微浊，或呈毛玻璃状。少数胸液可呈黄色、深黄色、浆液血性乃至血性。比重1.018以上，Rivalta试验阳性。pH约7.00～7.30。有核细胞数(0.1～2.0)×109/L，急性期以中性粒细胞占优势，而后以淋巴细胞占优势。蛋白定量30g/L以上，如大于50g/L，更支持结核性胸膜炎的诊断。葡萄糖含量<3.4mmol/L，乳酸脱氢酶(LDH)>200U/L，腺苷脱氨酶(ADA)>45U/L，干扰素-γ>3.7μ/ml。癌胚抗原(CEA)<20μg/L，流式细胞术细胞呈多倍体。目前有报道测定胸腔积液的结核性抗原和抗体，虽然结核性胸膜炎者其胸腔积液的浓度明显高于非结核性者，但特异性不高，限制其临床应用。胸腔积液的结核杆菌阳性率低于25%，如采用胸腔积液离心沉淀后涂片、胸腔积液或胸膜组织培养、聚合酶链反应(PCR)等，可以提高阳性率。胸腔积液间皮细胞计数<5%。
1.胸膜活检 针刺胸膜活检是诊断结核性胸膜炎的重要手段。活检的胸膜组织除了可行病理检查外，还可行结核菌的培养。如壁层胸膜肉芽肿改变提示结核性胸膜炎的诊断，虽然其他的疾病如真菌性疾病、结节病、土拉菌病(tuaremia)和风湿性胸膜炎均可有肉芽肿病变，但95%以上的胸膜肉芽肿病变系结核性胸膜炎。如胸膜活检未能发现肉芽肿病变，活检标本应该做抗酸染色，因为偶然在标本中可发现结核杆菌。第1次胸膜活检可发现60%的结核肉芽肿改变，活检3次则为80%左右。如活检标本培养加上显微镜检查，结核的诊断阳性率为90%。也可用胸腔镜行直视下胸膜活检，阳性率更高。
2.X线检查 胸腔积液在300ml以下时，后前位X线胸片可能无阳性发现。少量积液时肋膈角变钝，积液量多在500ml以上，仰卧位透视观察，由于积聚于胸腔下部的液体散开，复见锐利的肋膈角。也可患侧卧位摄片，可见肺外侧密度增高的条状影。中等量积液表现为胸腔下部均匀的密度增高阴影，膈影被遮盖，积液呈上缘外侧高，内侧低的弧形阴影。大量胸腔积液时，肺野大部呈均匀浓密阴影，膈影被遮盖，纵隔向健侧移位。
结核性胸腔积液有些可表现为特殊类型，常见的有：①叶间积液：液体积聚于一个或多个叶间隙内。表现为边缘锐利的梭形阴影或圆形阴影，在侧位胸片上显示积液位置与叶间隙有关。②肺下积液：液体主要积聚于肺底与膈肌之间，常与肋胸膜腔积液同时存在。直立位时，表现为患侧膈影增高，膈顶点由正常的内1/3处移到外1/3处，中部较平坦。左侧肺底积液表现为膈影与胃泡之间的距离增大，患侧肋膈角变钝。如怀疑肺下积液，嘱患者患侧卧位20min后作胸透或胸片检查，此时液体散开，患侧肺外缘呈带状阴影，并显出膈肌影。带状阴影越厚，积液越多。③包裹性积液：系胸膜粘连形成的局限性胸腔积液。肋胸膜腔包裹性积液常发生于下部的后外侧壁，少数可发生在前胸壁。X线征象直立位或适当倾斜位时可显示底边贴附于胸壁，内缘向肺野凸出的边界锐利、密度均匀的梭形或椭圆形阴影，阴影边缘与胸壁呈钝角。④纵隔积液：系纵隔胸膜腔的积液。前纵隔积液表现为沿心脏及大血管边沿的阴影，右前上纵隔积液阴影颇似胸腺阴影或右上肺不张阴影。取右侧卧位，左前斜30°位置20～30min后，摄该体位的后前位胸片，显示上纵隔阴影明显增宽。前下纵隔积液须与心脏增大阴影或心包积液相鉴别。后纵隔积液表现为沿脊柱的三角形或带状阴影。
3.超声波检查 超声探测胸腔积液的灵敏度高，定位准确，并可估计胸腔积液的深度和积液量，提示穿刺部位。亦可以和胸膜增厚进行鉴别。