| 腦轉移癌的診斷是根據症狀表現而產生懷疑，然後透過檢查而得出診斷。與腦轉移癌相關的檢查包括以下幾方面：
身體檢查：透過一般檢查對患者身體狀況有處步的了解。
神經學檢查：神經學檢查是針對身體末梢對神經感應情況而設計；透過神經學檢查，可以對腫瘤的侵犯程度及位置提供相當線索。然後再利用影像學檢查加以確定。
影像學檢查：電腦斷層檢查及核磁共振檢察是腦瘤的主要檢查工具。透過這些檢查可以對腫瘤的位置以及壓迫程度有清楚了解，做為治療參考。
脊椎穿刺：從腰椎間隙抽取少量大腦脊隨液，經由細胞學檢查判斷是否有中樞轉移。
活體細胞穿刺/切片：有些腫瘤若無法從影像學結果得到肯定答案，則必須借助活體細胞穿刺/切片檢查，然後再由病理科醫師加以判斷，最後做出診斷。但若病灶所在位置太深、受限於解剖位置或所涉及之腦部重要組織危及生命，如腦幹、視交叉等，則以影像學檢查為準。以下是較常用的三種穿刺/切片的方法：
1. 針穿刺：在顱骨上鑽個小洞，然後取出少量細胞做病理檢查。
2. 立體定位法：在電腦斷層或核磁共振降腫瘤定位下，由外科醫師經小洞探入，並取出所需切片組織。
3. 手術中進行：有些狀況，神經外科醫師會在手術進行中摘取所需的組織切片，送病理檢查。
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