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1.病原体检查 回归热螺旋体，在患者发热期的外周血液内，一般容易查到。薄的血涂片中，用革兰染色为阴性，瑞氏或吉姆萨染色呈红色或紫色。于暗视野显微镜下，可见其以旋转和移行的方式灵活前进或后退，并向两侧摇摆。骨髓涂片也可找到螺旋体。培养基须含血液、腹水或肾组织。在微氧条件下可以增生，但易衰退，不易传代保存。因而多用动物接种，虱传者可用小白鼠或鸡胚，蜱传类可用豚鼠。
近年来在埃塞俄比亚乡村诊所，有人报道用优质血沉棕黄层(qualitative buffy coat，QBC)技术离心，并用荧光显微镜检测回归热包柔螺旋体;与此先后在西非也有人报道，因该处蜱传回归热患者的血涂片中，螺旋体数目少，难以确诊，遂也提出采用QBC技术检测病原体，认为此法敏感性明显提高，而推荐使用。
伴有神经疏螺旋体患者，脑脊液压力及蛋白均可升高，细胞数可增加，也可查到螺旋体。有时尿沉淀螺旋体也可阳性。
2.血及尿常规 虱传回归热患者发热期血白细胞计数升高，在(10～20)×109/L之间，间歇期则恢复正常，分类变化不大。蜱传者白细胞计数多正常;血小板可减少。发作次数多者贫血明显，但出、凝血时间正常。有黄疸者，血胆红素升高。
尿中可见少量蛋白、细胞及管型。
3.血清免疫学检查 可采用免疫荧光抗体试验(IFAT)和蛋白印迹等方法检测特异性抗体，如果第二次效价升高4倍，则有助于诊断。但因抗原多变异，致使抗体效价阳性率不高。又因其与其他微生物有雷同抗原，致使少数患者血清可发生康氏或华氏反应阳性。虱传回归热可与变形杆菌OXk发生凝集反应，但效价较低。
4.腰穿脑脊液可发现螺旋体。
5.发热期取血或骨髓涂片染色镜检或暗视野检查可发现螺旋体。