1. 腦脊液壓力增高，外觀多清亮。
2. 腦脊液常規檢查可見細胞數增多，多為(10～500)×106/L，通常<200×106/L，呈淋巴細胞反應，少數病例以中性粒細胞為主。也可見少量紅細胞，偶見數以千計的紅細胞(106/L)或黃變癥，提示出血性病變，多見于單純皰疹病毒性腦炎。腦脊液生化可見蛋白輕、中度增高，但是通常<1g/L，氯化物和糖正常，個病病例晚期可見糖降低，3%～5%的病例發病數日內腦脊液常規生化正常，再次復查可見異常改變。
3. 腦脊液免疫學檢查：病毒感染后，機體通過免疫系統的反應產生相關抗體，通過ELISA法、免疫印跡法和間接免疫熒光等方法可以檢測到一些病毒的IgM、IgG抗體，如單純皰疹病毒、帶狀皰疹病毒等。
4. 病原學檢查: 近年來由于測序技術的進步，可以采用二代測序技術對腦脊液中的DNA、RNA病毒進行測序分析，增加了病毒性腦炎病原體的檢出率，如單純皰疹病毒、巨細胞病毒、EB病毒等。
但是并非所有病毒性腦炎的腦脊液均呈現典型改變，而且二代測序技術也存在一定的假陽性和假陰性率，因此目前仍然是在臨床特征、影像學改變、血和腦脊液化驗分析的基礎上，結合治療反應對病毒性腦炎進行臨床診斷。
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