肾动脉闭塞的明确诊断通常靠肾动脉造影，但静脉注射造影剂螺旋形CT同样敏感和特异。放射性核素肾脏造影中肾血流减少，或在有严重血栓栓塞性疾病一侧可血流缺如。尽管肾脏造影是非侵袭性的，但对手术目的影像质量不满意。双多普勒超声检查法也很敏感和特异，但较耗费时间且高度依赖操作者的专业技能。磁共振的价值不肯定。心房颤动，近期心机梗死或创伤或过去有栓塞发作的病史；症状和体征，患侧完全缺乏排泄功能和正常的集合系统是肾梗阻的有力证据。因输尿管阻塞而致的排泄受损需要其他检查，如超声检查或排泄性尿路造影。
肾动脉部分闭塞无肾功能明显变化时，很少诊断为血栓栓塞性肾脏疾病，因为其他病因更常见。严重创伤后的急性肾衰的鉴别诊断包括横纹肌溶解，脓毒症和长时间低血压。主动脉瘤或严重动脉粥样硬化的病人中，较急性肾动脉血栓形成更多的是动脉粥样栓塞性肾脏损害。因为这些情况治疗不同，迅速诊断（最有效的是通过肾脏影像）是必要的，以保护尽可能多的肾实质。
肾动脉部分闭塞经常无症状而被忽视，因为节段性梗塞或肾缺血不伴梗塞，这种闭塞可导致持续性高血压。当怀疑肾梗塞时，肾外栓塞体征（如皮肤损害，局灶神经病的缺陷）应该仔细查找。
当完全闭塞时，可发生持续性疼痛性胁痛和局部触痛。可有发热，恶心和呕吐。在一个孤立肾一侧肾动脉或两侧肾动脉完全闭塞会引起完全无尿和急性肾衰。在这种病例，高血压不常见或为暂时性的。
尽管大栓子或双侧疾病时可能出现白细胞增多和血浆肌酐升高，常规实验室检查常无帮助。肉眼或镜下血尿仅出现于30%的病例，可能是因为梗塞区域血流减少。血浆乳酸脱氢酶升高（常常是正常值上限的5倍多，伴血浆转氨酶轻度或无升高）和尿中乳酸脱氢酶排泄增多时应高度怀疑肾梗塞。
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