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Questo esame è indicato solamente nel caso di pazienti azoospermici. Si effettua, in anestesia locale, un piccolo prelievo del tessuto testicolare per studiarne la struttura (esame istologico) e ricercare la presenza di eventuali spermatozoi. Nel caso in cui vengano evidenziati spermatozoi nel prelievo bioptico, questi vengono crioconservati e possono quindi essere utilizzati successivamente per un intervento di fecondazione in vitro.