结核分枝杆菌的细菌学检查被世界卫生组织誉为结核病诊断的“金标准”，主要包括涂片染色镜检、分枝杆菌分离培养、分枝杆菌药物敏感性试验和分枝杆菌菌种鉴定。

抗酸染色涂片显微镜检查是最古老也是目前仍然在广泛应用的结核病诊断技术，具有廉价、快捷、方便、简便等优势。但其敏感性不高，特异性差，无法区别死菌和活菌，且无法区分非结核分枝杆菌。近几年来细菌学检查方法的不断改进和完善，为结核病诊断提供了重要的手段。染色方法包括萋-尼氏（Ziehl-Neelsen）染色法，近几年荧光染色法、沉淀集菌法、新免疫荧光染色方法、发光二极管荧光显微镜，甚至纳米技术与涂片镜检的联合应用进一步提高了结核分枝杆菌检测的敏感性和特异性。

相对于涂片镜检，分枝杆菌的分离培养具有更高的敏感性，每毫升标本中含有10～100个菌就可以得到阳性结果。传统的固体培养基，虽然价格低廉，但耗时长，对于大部分培养结果需4周左右的时间，而报告阴性结果则需8周时间。近几年来，液体培养方法快速发展，能快速得到结果，有利于患者的早期诊断。BACTEC Myco/F-Lytic（MFL）是一种新型的全封闭式无放射性、全自动化分枝杆菌液体培养系统，与MGIT960相比敏感性及特异性无差异性，但MFL无需前处理，简化了操作、降低了交叉污染。

分枝杆菌培养出的菌株可进行菌种鉴定和药物敏感性试验，菌种鉴定为结核分枝杆菌即可判断为结核病，药物敏感性试验可为临床抗结核治疗方案的制定提供依据。自动化显微镜观察下药敏试验（microscopic observation drug susceptibility，MODS）在结核分枝杆菌培养及药敏试验中具有快速、简便、廉价的特点。MODS以及硝酸盐还原试验、氧化还原指示剂比色测定法均为2010年WHO推出的三种非商业用的结核分枝杆菌培养和药物敏感试验新方法。

应用分枝杆菌噬菌体感染结核分枝杆菌，建立检测结核分枝杆菌的噬菌体生物扩增法（phageamplified biologically assay，PhaB）。PhaB检测临床标本中是否存在活的结核分枝杆菌只需要48小时，操作简便、不需要特殊仪器设备；灵敏度为200～300/ml条细菌，只有结核分枝杆菌复合群及少数几种非结核分枝杆菌会出现阳性结果；安全、可靠且可协助疗效判断。但其也存在一些问题：如与少数几种非结核分枝杆菌有交叉反应、敏感性及特异性不够、操作影响因素多。

结核菌素皮肤试验（tuberculin skin test，TST）的基本原理是患者感染结核分枝杆菌4～8周后可产生致敏淋巴细胞，当皮肤再次接触到结核分枝杆菌抗原后则出现红斑、硬结反应。常用结核菌素皮试液5个单位（0.1ml）注入左前臂掌侧前1/3中央皮内，使之形成直径7～8mm皮丘，72小时观察反应结果，以硬结纵横径记录反应范围，以平均直径判断反应强度。硬结平均直径<5mm或无反应者为阴性，硬结平均直径≥5mm者为阳性。硬结平均直径≥5mm、<10mm为一般阳性，硬结平均直径≥10mm、<15mm为中度阳性，硬结平均直径≥15mm或局部出现双圈、水泡、坏死及淋巴管炎者为强阳性。TST是传统的结核病细胞免疫诊断方法，广泛用于结核分枝杆菌感染、流行病学调查、结核病的辅助诊断、检测卡介苗接种是否成功等，其对儿童结核病的诊断具有重要的参考价值。但TST往往难以区分BCG接种和结核分枝杆菌感染。

γ干扰素释放试验（interferon gamma release assays，IGRAs）是诊断潜伏结核感染的试验，目前国际上有QFT-G（quantiferon TB gold）与T-SPOT试剂盒。与TST比较，IGRAs诊断结核感染具有更高的敏感性和特异性，不受卡介苗接种影响，且相对于TST受非结核分枝杆菌感染影响较小。但IGRAs仍然无法区分活动性与潜伏性结核感染。IGRAs不能用于确诊或排除活动性结核病，但对缺少细菌学诊断依据的活动性结核病，IGRAs可起到补充或辅助诊断的作用，IGRAs阴性结果对排除结核感染有一定帮助。IGRAs检测胸腔积液和腹水等非血液标本的检测程序、判断标准和诊断效能有待进一步研究。

结核抗体对结核病的诊断与鉴别诊断具有重要价值，测定标本的种类有血清、血浆、全血、脑脊液、胸腹水、痰和灌洗液。抗原试剂有PPD、脂阿拉伯甘露糖（LAM）、重组抗原（38kD蛋白，Ag85复合物，A60抗原，MPT64，ESAT-6等）。检测方法主要有酶联免疫吸附试验、斑点免疫渗滤试验、斑点免疫层析试验、免疫印迹技术和蛋白芯片技术。

结核分枝杆菌特异性靶抗原包括菌体细胞、PPD、LAM抗原、38kD抗原等。常用的检测方法包括：乳胶颗粒凝集试验、双抗体夹心酶联免疫吸附试验、金标斑点免疫层析法和金标斑点免疫渗滤法。

聚合酶链反应（polymerase chain reaction，PCR）技术是一种根据脱氧核糖核酸（DNA）复制原理而设计的体外DNA或核糖核酸（RNA）扩增方法，由高温变性、低温退火及适温延伸等反应组成一个周期，循环进行，使目的DNA得以迅速扩增。实时定量PCR技术及荧光定量PCR技术对结核分枝杆菌核酸靶序列的确认都具有高特异性。

为WHO推荐，以半巢式实时定量PCR扩增技术为基础，能自动提取结核分枝杆菌DNA并扩增rpoB基因，全程2小时出结果，可以用于结核病的诊断及利福平耐药的快速检测。2013年WHO再次更新了对Xpert MTB/RIF的推荐意见：Xpert MTB/RIF被强烈推荐作为成人和儿童怀疑MDR-TB感染或合并HIV感染的首选检测方法，从而替代传统的涂片镜检、培养和药物敏感试验；被推荐对疑似肺外结核患者的肺外标本如脑脊液、淋巴结和其他组织进行检测；还被推荐于痰镜检方法的后续检测，特别是对于痰涂片阴性的患者。我国2017年肺结核诊断标准也将分子生物学检查结核分枝杆菌核酸阳性作为结核确诊标准之一。

环介导恒温扩增技术（loop-mediated isothermal amplification，LAMP）是一种快速、简便、有效的DNA扩增方法，是一种手工核酸扩增试验。2016年7月WHO发布了TBLAMP作为肺结核诊断推荐意见：TB-LAMP是对实验室基础设施及生物安全要求最少的、可作为一种快速的即时检测方法替代目前痰涂片镜检诊断肺结核的主要诊断方法。

核酸线性探针检测（line-probe assay）通过对阳性培养物或含结核分枝杆菌较多的标本实施扩增-杂交反应来检测结核分枝杆菌耐药基因位点突变状况，可诊断耐药性结核分枝杆菌。该方法简便，快速，可信度高。高分辨率溶解曲线分析（high resolution melting curve analysis，HRM）的原理是利用荧光染料可插入DNA双链的特性，通过实时监测升温过程中双链DNA荧光染料与PCR扩增产物的结合情况区分野生型和突变型，目前已用于抗结核药物耐药性检测，具有较高的敏感度和特异度。

目前市场上以结核分枝杆菌RNA为检测目标的技术主要是指RNA恒温扩增实时荧光检测技术（simultaneous amplification and testing，SAT），其检测结果可作为区分死菌、活菌的依据，因此更利于用药之后的疗效的监测和判断。