X線片檢查是最常用、最基本的診斷方法，由於股骨頭為球形結構，因此通常要求拍攝雙髖正蛙位片，對於有經驗的醫生來說，一張清晰的X線片可以提供很多資訊，如壞死的病理階段、範圍大小、部位、有無塌陷、塌陷程度、範圍、軟骨的狀態、頭臼關係等，而動態X線片還可以提示壞死的轉歸，判斷治療效果。缺點是對於早期壞死的敏感性不如MRI 、ECT 與CT。磁共振（MRI）是目前診斷股骨頭壞死靈敏度和準確性最高的一種方法，被認為是診斷的“金標準”。它不但可以發現早期的、甚至患者自己沒有症狀的股骨頭壞死，還可以更準確地判斷壞死的範圍、壞死後修復狀況，以及反映許多X片上表現不出的改變，如骨髓有無水腫、關節腔有無積液等。此外MRI由於沒有X線輻射，對人體基本上可以認為是無創檢查。缺點是價格相對於X線片要昂貴些，體記憶體在金屬物時也不適宜做該項檢查。
CT可以從不同角度立體地顯示股骨頭以及髖關節的結構，比普通X片的精確性大為提高。CT對於骨尤為敏感，即使股骨頭壞死發生極輕微的塌陷也可以及時發現，因此CT可以認為是發現股骨頭早期塌陷的“利器”。
同位素或核素掃描（ECT）通過探查人體內不同組織放射性元素聚集程度的不同，判斷血液迴圈的改變。在典型股骨頭壞死的ECT中可以發現股骨頭部放射性元素聚集減少，說明股骨頭的血液供應減少。雖然ECT診斷股骨頭壞死的敏感性不如MRI，但當體內有金屬物存在不適宜做MRI檢查，或者瞭解全身多發早期壞死時，ECT能體現出特殊的價值。
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