胸膜的針吸活組織檢查可用于確定惡性或結核性胸腔積液的診斷。采取多次胸膜活檢以提高診斷率。胸膜活檢結合胸膜細胞學檢查可提高產量。對于疑似結核性積液患者，壁層胸膜穿刺活檢比惡性胸腔積液患者更有價值。最初的活檢可能在50％-80％的患者中表現出肉芽腫。

在Pandit等人最近使用Abrams針進行的一項研究中，胸膜活檢組織分別在90.9％和63.2％的病例中診斷為結核和惡性腫瘤，并且在結核病的所有病例中均存在組織病理學上的結核性肉芽腫。所有確診的結核性胸腔積液中抗酸桿菌染色的胸水均為陰性，僅有22％的患者胸膜組織酸性快速染色陽性。肉芽腫性胸膜炎并非特異性結核病; 它也存在于其他疾病過程中，包括真菌感染，結節病和類風濕病。

在對414名患者進行的大型回顧性分析中，除了結核性胸膜炎患者外，胸膜穿刺活檢被確定為非特異性。

多項研究比較了Cope針與Abrams針的診斷靈敏度。 在2006年對57名胸膜結核患者的研究中，Cope針的診斷率為85％，而艾布拉姆斯針的診斷率為57％。然而，這一發現沒有達到統計學意義。Cope針頭的氣胸發生率高于艾布拉姆斯針頭。此外，Cope針需要更多的患者合作以最大限度地呼氣，以便產生較少的負胸腔內壓力，從而最小化氣胸的風險。

一項研究利用細胞刷來增加Cope針的閉合胸膜活檢程序的產量。該技術優于（91％產率）與惡性胸腔積液中的胸膜細胞學（67％產率）或胸膜活檢（58％產率）相比。

在James等人2010年的一項研究中，48名胸腔積液患者接受了胸部活檢，并采用了Tru-cut活檢針。所有滲出性胸腔積液閉合性胸膜活檢的診斷率為62.2％，結核性胸腔積液的診斷率為76.2％，惡性胸腔積液的診斷率為85.7％。

鑒于無法針對異常增厚的胸膜以及與閉合性胸膜活檢相關的常見并發癥（如氣胸），該手術僅限于胸腔積液較多的患者，并且已大部分被圖像引導的胸膜活檢取代。