X線診斷 為診斷肺癌最常用之手段，其陽性檢出率可達90％以上。
較早期肺癌的X線表現有：
1、孤立性球形陰影或不規則小片浸潤。
2、透視下深吸氣時單側性通氣差，縱隔輕度移向患側。
3、呼氣相時出現侷限性肺氣腫。
4、深呼吸時出現縱隔擺動。
5、如肺癌進展堵塞段或葉支氣管，則堵塞部遠端氣體逐漸吸收出現節段不張，這種不張部如併發感染則形成肺炎或肺膿腫。
較晚期肺癌可見：
1、肺野或肺門巨大腫物結節：無鈣化，分葉狀，密度一般均勻，邊緣有毛刺、周邊血管紋理扭曲，有時中心液化，出現厚壁、偏心、內壁凹凸不平的空洞。倍增時間短，當腫物堵塞葉或總支氣管出現肺葉或全肺不張，胸膜受累時可見大量胸液，胸壁受侵時可見肋骨破壞。
2、CT檢查：在肺癌的診斷與分期方面，CT檢查是最有價值的無創檢查手段。CT可發現腫瘤所在的部位和累積範圍，也可大致區分其良、惡性。以往認為鈣化是良性病變的影像學特徵，但在<3cm的肺陰影中，7％的惡性腫瘤也有鈣化。CT還可以清晰顯示肺門、縱隔、胸壁和胸膜浸潤，用於肺癌的分期。腹部CT對於觀察腹內諸臟器如肝、腎、腎上腺等有無轉移非常有幫助。
3、核磁共振(MRI)：MRI在肺癌的診斷和分期方面有一定價值，其優點在於可以在矢狀和冠狀平面顯示縱隔的解剖，無需造影清晰地顯示中心型腫瘤與周圍臟器血管的關係，從而判斷腫瘤是否侵犯了血管或壓迫包繞血管，如超過周徑的1/2，切除有困難，如超過周徑的3/4則不必手術檢查。腫瘤外侵及軟組織時MRI也能清晰顯示，對肺上溝瘤的評估最有價值。在檢查肺門和縱隔淋巴結方面，MRI與CT相似，可清晰顯示腫大的淋巴結，但特異性較差。
4、支氣管鏡檢查：陽性檢出率達60％～80％，一般可觀察到4～5級支氣管的改變如腫物、狹窄、潰瘍等，並進行塗刷細胞學，咬取活檢，區域性灌洗等。這種檢查，一般比較安全，也有報告9％～29％活檢後併發出血。遇見疑似類癌並直觀血運豐富的腫瘤應謹慎從事，最好避免活檢創傷。
5、ECT檢查：ECT骨顯像比普通X線片提早3～6個月發現病灶，可以較早地發現骨轉移灶。如病變已達中期骨病灶部脫鈣達其含量的30％～50％以上，X線片與骨顯像都有陽性發現，如病灶部成骨反應靜止，代謝不活躍，則骨顯像為陰性X線片為陽性，二者互補，可以提高診斷率。
6、縱隔鏡檢查：當CT可見氣管前、旁及隆突下等(2，4，7)組淋巴結腫大時應全麻下行縱隔鏡檢查。在胸骨上凹部做橫切口，鈍性分離頸前軟組織到達氣管前間隙，鈍性遊離出氣管前通道，置入觀察鏡緩慢通過無名動脈之後方，觀察氣管旁、氣管支氣管角及隆突下等部位的腫大淋巴結，用特製活檢鉗解剖剝離取得活組織。臨床資料顯示總的陽性率39％，死亡率約佔0.04％，1.2％發生併發症如氣胸、喉返神經麻痺、出血、發熱等。
7、PET檢查 全身正電子發射體層像(PET)可以發現意料不到的胸外轉移灶，能夠使術前定期更為精確。胸外轉移病例中無假陽性率，但是在縱隔內肉芽腫或其他炎性淋巴結病變中PET檢查有假陽性發現需經細胞學或活檢證實。
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