1.胸液性质的检查
(1)常规检查：恶性胸腔积液一般为渗出液。渗出性胸腔积液的特点是蛋白含量超过3g/100ml或比重超过1.016。在一些长期胸膜腔漏出液病人，由于胸腔内液体吸收的速率大于蛋白吸收的速率，胸液内蛋白浓度也会增高，易与渗出液相混淆，所以检查胸腔积液和血清中蛋白质和乳酸脱氢酶(LDH)水平，对于区分渗出液与漏出液有99%的正确性。胸腔积液具有下列一个或多个特征即为渗出液：①胸腔液体蛋白/血清蛋白>0.5;②胸腔积液LDH/血清LDH>0.6;③胸腔积液LDH>血清LDH上限的2/3。
大部分胸腔渗出液因含白细胞而呈雾状，渗出性胸腔积液的细胞学检查白细胞计数在(1～10)×109/L，白细胞计数<1×109/L为漏出液，而>1×109/L为脓胸。胸液中以中性粒细胞为主提示炎性疾病，以淋巴细胞为主时则多见于进展性结核病、淋巴瘤和癌症。红细胞计数超过1×1012/L的全血性胸液见于创伤、肺梗死或癌症。
胸液中葡萄糖水平低于血糖水平见于结核病、类风湿关节炎、脓胸及癌症。胸液pH值通常与动脉血pH值平行，但在类风湿关节炎、结核病和癌性胸液中通常低于7.20。
(2)细胞学检查：在癌性胸腔积液病人中，大约60%病人第1次送检标本中就能查到癌细胞，如果连续3次分别取样，则阳性率可达90%。在分次取样时抽取几个标本有助于提高诊断率，因为在重复抽取的标本中含有较新鲜的细胞，早期退变的细胞在前面的胸腔穿刺中被去除。癌症导致的胸腔积液的机制除了直接侵袭胸膜外，还包括淋巴管或支气管阻塞、低蛋白血症。应当注意的是淋巴瘤病人的胸腔积液细胞学检查不可靠。
2.胸膜活检 癌肿常累及局部胸膜，其胸膜活检阳性率约为46%，胸液细胞学联合胸膜活检可使阳性率达到60%～90%。
1.X线检查 少量胸腔积液时，液体积聚在胸膜腔的最低部位——肋膈角，X线胸像上可表现为肋膈角变平，此时估计胸腔积液量约在200ml。中等量胸腔积液时，立姿后前位X线胸像上可见到液体超过膈面以上，呈现内侧低、逐渐向外侧升高变陡的典型的渗液曲线。这一分界线是X线投照密度改变的过渡区，并不真正代表胸内液体存在的状态。渗液曲线的形成是由于靠近侧胸壁的液体恰好与X线呈切线关系，故液面的高度可以完全显示出来，而在由肺组织存在的胸腔的中部和内侧，液体存在于肺脏的前、后方，而且肺在胸液中悬浮的状态是纵隔侧较宽厚，越向外侧肺组织渐薄，即X线投照胸内液体的厚度在内侧最薄，而越向外侧越厚，同时有肺组织衬托，即使胸腔内积液的平面是在同样的高度，而X线胸像上显示液面自外向内逐渐变低。在侧位胸像上，中等量胸腔积液表现为横贯前后胸腔的弧形渗液曲线，前后方高，中间低。当病人接受胸腔穿刺检查和治疗后，气体可溢入胸腔，在X线胸像上表现为液气平面。大量胸腔积液时渗液曲线的弧形液面超过肺门上缘，X线胸像上仅在肺尖部的内侧见到以小部分透亮的肺组织，亦可表现为患侧完全不透亮;同时患侧胸廓饱满，肋间隙增宽，肋骨平举;心脏影向健侧移位，气管向健侧移位;在左侧大量胸腔积液时，膈肌拱形圆顶在呼气相向下逆转运动，而在吸气相膈肌拱形圆顶向上移动，形成膈肌的矛盾运动，这种现象仅发生在左侧，尤其是在胃泡明显时在透视下可以清楚地观察到。右侧膈肌下有肝脏可以阻止右侧膈肌的逆转。
2.胸部CT检查 可以清楚地显示胸腔内液体的存在以及液体量的多少。仰卧位时，液体积聚在胸腔背侧，可以见到肺脏被压缩的情况，Housefield单位为1～15，视胸液内容不同而有一些差异。同时，CT能对胸腔积液的病因有所提示，如肺内肿瘤、胸壁肿瘤，尤其是在患者接受人工气胸后进行CT检查可以提高肿瘤侵袭胸壁和纵隔诊断的准确性。一般来说，胸膜钙化常提示良性病变，如结核性胸膜炎、化脓性胸膜炎，胸膜间皮瘤病人偶见胸膜钙化斑;Montalvo提出4个有助于恶性肿瘤胸膜转移诊断的CT征象：①环状胸膜增厚;②结节状胸膜增厚;③壁层胸膜增厚>1cm;④纵隔胸膜受侵袭。
3.超声检查 胸腔积液在超声检查上呈液性暗区，同时能显示液平的宽度、范围、距体表的深度以及胸腔积液的内部结构、液体回声的特征、病变的范围以及与邻近组织的关系，另外，在超声的引导下，可以准确地进行胸液穿刺、进行胸膜或胸膜下肿物的穿刺活检。一般认为，超声诊断胸腔积液的准确性(92%)要优于X线胸像(68%)。
4.胸腔镜检查 ①抽吸、收集胸腔积液，做细胞学检查;②探查胸膜腔，并对胸膜、肺和心包的可疑病变进行活检，而其他检查方法不能很好地显示出这些小结节;③对可疑的纵隔或肺门淋巴结采样进行组织学检查或培养。另外，对癌性胸腔积液患者在进行胸腔镜检查的还可同时施行胸膜粘连术。
胸腔镜能在直视下准确获取病变组织，使其对各种胸膜恶性疾患的诊断有很高的敏感性，达到80%～100%，同时很少有假阴性结果。在一项胸腔镜、胸穿细胞学、闭式胸膜活检的比较研究中，Loddenkemper报告其诊断敏感性分别为95%、62%和44%。Menzies和Charbonneau在其102例不明原因胸液的前瞻性研究中报告，胸腔镜对胸膜恶性疾病的诊断的准确性为96%，敏感性为91%，特异性为100%。
胸腔镜在胸膜间皮瘤的诊断中能够在直视下准确取得标本，故诊断正确性极高。与开胸活检相比，胸腔镜能获取同样高质量的组织标本供诊断用，同时，胸腔镜亦可对恶性肿瘤进行准确的临床分期。
对癌症患者的VATS或胸腔镜检查总体来讲是有效和耐受良好的。但是，胸穿及闭式胸膜活检相对来讲创伤更小，可以在床旁进行，并且可对约2/3的患者作出明确诊断。临床将VATS用于那些胸穿或闭式胸膜活检不能明确诊断的患者。