Um homem de 35 anos, residente em uma área com alta prevalência de tuberculose, apresenta-se com tosse persistente há mais de três semanas, febre baixa, sudorese noturna e perda de peso. Uma radiografia de tórax mostra infiltrados apicais bilaterais e cavitários. Com base nestes achados clínicos e radiológicos, qual dos seguintes exames é o mais indicado para confirmar o diagnóstico de tuberculose pulmonar neste paciente?