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1.胸水细胞学检查 根据临床观察，胸水细胞学检查对诊断恶性胸水的准确度为40%～87%。有许多因素可影响细胞学检查：①如果胸水不是由于恶性肿瘤转移至胸膜所致，而是继发于其他疾病，例如充血性心衰、肺栓塞、肺炎或低蛋白血症，则胸水的细胞学检查不会是阳性。②原发肿瘤的性质决定胸水检查的结果，例如肺鳞状上皮细胞癌所引起的胸腔积液，通常由于支气管梗阻或淋巴管堵塞，胸水细胞学检查多为阴性；淋巴瘤病人的细胞学检查有75%阳性，而霍奇金病只有25%为阳性。胸水细胞学检查的阳性率腺癌较肉瘤高。③采送的标本愈多，阳性结果的百分率愈高。④如胸水的细胞块和胸水残渣都送作检查，则其阳性率较只用一种为高。⑤阳性诊断的百分比与实验室技术员的技巧有关。
2.胸膜穿刺活检 一般认为，胸水细胞学检查确定诊断较之胸膜穿刺活检更有效，但在某些病例，胸水细胞学检查阴性，而胸膜穿刺活检阳性。针刺胸膜活检确诊为胸膜恶性病变者约占40%～75%病例。在临床实践中，对怀疑为胸膜恶性病变者先作诊断性胸穿，如为渗出液，应先作细胞学检查，当检查结果为阴性，则应为此病人作穿刺胸膜活检，同时再送一次胸水标本作细胞学检查。
3.其他诊断化验 近年来，建议在胸水中测定各种肿瘤标志以便作出恶性胸液的诊断，包括癌胚抗原、免疫抑制酸性蛋白、糖类抗原IgG、组织多肽抗原、α-胎蛋白、α-酸化糖蛋白和β2-小球蛋白。一般认为，这些肿瘤标志平均含量，在恶性胸腔积液高于良性积液，但由于在两组标志之间常有交叠，故这些标志的任何一种含量的升高，均不能以此作为恶性胸腔积液诊断的依据。近年，用一组单克隆抗体对胸水细胞作免疫化学染色，对诊断恶性胸水很有希望，此方法有待开发。
分析胸水细胞内的染色体有时奏效。恶性细胞有更多的染色体和有标志的染色体，即结构畸形的染色体。染色体分析较之常规细胞学检查在诊断胸膜折血病、淋巴瘤和胸膜穿刺活检阴性，但仍高度怀疑恶性胸水时，胸水细胞的染色体分析可能有效。
4.胸膜活检 许多有渗出性胸水的病人，在作胸水细胞学检查，胸穿胸膜或其他化验检查均无诊断结果，在某些病人仍可能为恶性胸水。如胸水未引起症状，结核皮试阴性，胸水逐渐吸收，可建议观察3个月；如病人出现气短，症状日渐加重，体重减轻又有明显的癌瘤病史，应考虑开胸作胸膜活检。术中广泛用纱布摩擦胸膜表面，有效地作胸膜固定术。