Review article J Korean Soc Pediatr Nephrol 2013;17:35-41 DOI: http://dx.doi.org/10.3339/jkspn.2013.17.2.35 ISSN 1226-5292 (print) ISSN 2234-4209 (online) 기본요분석검사의임상적이용이화의학전문대학원소아청소년과 이승주 Seung Joo Lee, M.D., Ph.D. Department of Pediatrics, School of Medicine, Ewha Womans University, Seoul, Korea Corresponding Author: Seung Joo Lee Department of Pediatrics, School of Medicine, Ewha Womans University, Seoul, Korea Tel: 02-2650-5032, Fax: 02-2653-3714 E-mail: sjoolee@ewha.ac.kr Received: 13 September 2013 Revised: 1 October 2013 Accepted: 6 October 2013 The Clinical Use of Routine Urinalysis Routine urinalysis is a simple, economical, and useful test that facilitates the detection of urinary system diseases and monitoring of renal disease progression. It consists of 4 parts of specimen evaluation, gross examination, a dipstick urinalysis, and a sediment microscopic urinalysis. Urine specimens should first be evaluated in terms of acceptability, and thereafter, the gross appearance is examined for color, turbidity, and odor. In particular, a dipstick urinalysis is an easy and rapid test that provides information on the multiple physico chemical properties of the urine sample. Moreover, although a sediment micros copic urinalysis is time-consuming, it provides information on the cells, microorganisms, casts, and crystals. In the present report, the clinical significance of the routine urinalysis and the problems concerning interpretation are summarized. Key words: Urine specimen, Gross appearance, Dipstick urinalysis, Microscopic urinalysis 서론 This is an open-access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution Non-Commercial License (http:// creativecom mons.org/licenses/bync/3.0/) which permits unrestricted non-commercial use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited. 기본요분석검사는신장과요로계의다양한질환을찾아내고신질환의변화를모니터할수있는간단하고경제적이며유용한검사이다. 이는검체뇨평가, 육안적검사, dipstick 요분석및요침사현미경분석등 4부분으로구성된다. 우선검체뇨가적절한지평가한후육안적으로소변색, 투명도및냄새의변화를검사한다. Dipstick 요분석은시약띠 (reagent strip) 의화학반응에의존하는간편하고신속한검사이며요침사현미경분석은침전물내의세포, 원주및결정체를찾아내는추가검사이다. 본논문에서는기본요분석검사의임상적중요성과판독시유의할점등을정리해보고자한다. Copyright 2013 The Korean Society of Pediatric Nephrology
36 J Korean Soc Pediatr Nephrol Vol. 17, No. 2, 35-41, 2013 본론 1. 검체뇨의평가 ( 채뇨및보관 ) 검체뇨는아침첫소변이가장좋다. 농축되고산도가높아가장정확한정보를줄수있기때문이다. 청결하게채취된중간소변은요도구나질분비물에의한오염이적어가장이상적이다. 요로감염이의심될때에는연령에따른적절한채뇨법을선택하여야한다. 소변을가리는큰소아에서는무균용기에받은청결채취중간뇨로충분하지만소변을못가리는영유아에서는방광천자뇨나카테터뇨가필요하다. 무균채뇨백뇨는손쉽게이용할수있지만오염률이높다. 채뇨후즉시또는 30 분이내에검사하는것이좋으나부득이한경우에는 4 냉장고에서 48 시간까지보관이가능하다. 검사가지연되면소변내에서일어나는화학변화, 세포용해및세균번식등으로정확하지않을수있다. 2. 육안적검사육안적검사는소변의색깔, 투명도및냄새의변화를관찰한다. 정상소변의색은노란색이며유로크롬 (urochrome) 색소에기인한다. 수분섭취량에따라옅은노란색부터진한노란색까지다양하다. 무색에가까운소변은매우희석된소변이거나요붕증일수있다. 색깔의비정상적인변화로는붉은색이가장많고 ( 연붉은색 -검붉은색 ) 검은색, 녹색, 청색및우유색등이있으며원인질환은다양하다 (Table 1). 정상소변의투명도는매우높지만백혈구나세균이많으면혼탁해지고요산결정체나불용성인산이많아도투명도가낮아진다. 정상소변의냄새는연한방향제냄새이다. 세균이과도하게자라면암모니아냄새나부패한 냄새가난다. 선천성아미노산대사이상은질병에따라독특한소변냄새가있다. 3. Dipstick 요분석손으로직접시행하기도하나최근에는거의모든검사실에서자동화시스템인자동요화학분석기를사용하고있다. Atlas Clinitek 10 (Bayor 사, 뉴욕 ) 이나 Urisys 2400 (Hitachi 과학계, 일본 ) 이있으며시약띠인 multistix 와 chemistrip 의비색반응을완전자동으로판독해주는분광광도계이다. 시약띠를소변에적신후즉시판독하는데, 10 가지항목을검사한다. 각항목마다판독할때고려하여야할문제점이다양하다. 1) ph 소변 ph 는시약띠에포함된 methyl red 나 bromophenol blue의변색에의하여결정된다. 소변이산성이면주홍색, 알칼리성이면파랑색으로변한다. 소변이공기에노출되면소변내의 CO 2 가날아가소변 ph 가상승되기때문에채뇨즉시검사하여야정확하다. 정상인의소변 ph 는섭취한음식이나수분량에따라 4.5-8.0 까지넓게분포하지만아침첫소변은대개약산성이거나중성 (5.0-6.5) 이다. 육류를과다하게섭취하면산성뇨를보인다. 호흡또는대사산증에서는산성뇨를보이고저칼륨혈에의한알칼리증에서도모순된 (paradoxical) 산성뇨를보인다. 발열, 설사, 요독증및기아등에서도산성뇨를보인다. 반면식후소변은약알칼리이고과일이나야채섭취가많으면알칼리성이강해진다. 호흡및대사알칼리증에서알칼리뇨를보이고중탄산소디움이나구연산칼륨등의알칼리약물복용시에도알칼리뇨를보인다. 정상소아에서아침첫소변이알칼리인경우는흔치않으며병적일가능성이높다. 즉, 혈액 ph 가산혈 Table 1. Urine Color Changes Urine color Disease Food or drug Red, red-brown Hematuria Urate(pink diaper), beet, blackberry Hemoglobinuria Red coloed food, aminopyrine, Myoglobinuria Phenytoin, rifampin Prophyria Metronidazole, phenolphthalein Black Methemoglobulinemia Aniline Alkaptonuria Resorcinol Tyrosinosis Thymol Green Indicanuria Carotene, chlorophyl Blue-green Pseudomonas infection Indigocarmine Obstructive jaundice Methylene blue Milky, cloudy Nephrotic syndrome Phosphate Chyluria, lipiduria Carbonate Pyuria, bacteriuria Oxalate-
Lee SJ: The Clinical Use of Routine Urinalysis 37 증 (<7.35) 이면신세뇨관성산증을의심하여야하고, 혈액 ph 가정상 (7.35-7.45) 이면 proteus mirabilis 등요소분해세균에의한요로감염을의심하여야한다. 2) 비중요비중은소변에용해된용질의이온농도에의해결정되며신장의농축능과희석능을추정할수있다. 정상요비중은보통 1.010-1,025 사이지만수분섭취량에따라 1.001-1.035 까지넓게분포할수있다. 무작위뇨에서비중이 1.023 이상이면요농축능이정상이고 1.007 이하이면요희석능이정상이다. 요비중증가의가장흔한원인은탈수이고요비중이일정하게낮은등장뇨 (isothenuria, 1.010) 는희석능과농축능이사라진심한신손상을의미한다. 요비중이지속적으로 1.007 이하로낮은저장뇨 (hypothenuria) 는급성신우신염때보일수있고농축이전혀안되는소변 ( 요비중 1.000) 은요붕증을의심하여야한다. 신장의농축능및희석능을평가하는가장중요한지표로는소변의삼투압농도가가장중요하지만요비중이소변삼투압농도와비교적일정한관계를유지하므로요비중으로간단히소변삼투압농도 (mosm) 를추정할수있다 [ 소변 mosm=( 요비중 -1.000) 40,000]. 단, 소변에당, 단백질및조영제가존재하면요비중이소변삼투압에비하여상대적으로높게측정된다. 정상신생아의소변삼투압농도는 15-500 mosm 로낮지만이후점차증가하여 2세경에성인수준에이른다. 3) 잠혈잠혈반응은소변내유리헤모글로빈을측정하는검사이다. 유리헤모글로빈의헴 (heme) 은과산화효소 (peroxidase) 양활성도를가진다. 시약띠에함유된오렌지색의 tetramethyl benzidin 이녹색이나암청색으로산화되면양성반응으로판정하고혈뇨로추정한다그러나혈뇨외에도헴을포함한혈색소뇨, 미오글로빈뇨및세균과산화효소에의하여서도잠혈반응이양성일수있으므로반드시감별하여야하고생리혈의오염도배제하여야한다. 따라서추가검사인요침사현미경검사에서고배율시야당 5개이상의적혈구가관찰되어야혈뇨로확진할수있다 ( 예민도 100%, 민감도 99%). 비타민 C섭취나채식등으로소변내에환원제가존재하면산화형크로모겐이빠른속도로다시환원되어위음성반응을보일수있고농축뇨나산성뇨에서도적혈구가용혈되지않아위음성반응을보일수있다. 따라서 dipstick 요분석에서잠혈반응을평가할때는항상위음성과위양성의가능성을고려하여야한다 (Table 2). 4) 단백요단백을정성적으로검사하며시약띠의 tetrabromophenol (multistix) 이나 tetrachlorophenol (chemistrip) 의노란색이초록색으로변하면변색정도에따라요단백 ( 특히알부민 ) 의농도를추정할수있다 (+/- 10 mg/dl, 1+ 30 mg/ dl, 2+ 100 mg/dl, 3+ 300 mg/dl, 4+ 1,000 mg/dl). 요단백 1+ 는알부민크레아틴비 (albumin creatinine ratio, ACR) 0.3 (300 mg/g) 과거의동일하다. 특히알부민뇨에민감하며글로불린뇨에서는위음성을보인다. 글로불린뇨가의심되면 sulfosalisylic acid 침전법으로확인하고미세알부민뇨 (<30 mg/dl) 를측정하려면방사선면역측정법을시행하여야한다. 일회뇨선별검사에서양성이었던요단백이아침첫소변에서음성이면양성질환인체위성단백뇨로진단한다. 발열질환에서나타나는요단백은대부분일시적이므로회복후에재검하여지속여부를확인하여야한다. 농축된소변이나알칼리뇨에서는요단백이실제보다높거나위양성으로나타나고희석된소변에서는낮거나위음성으로나올수있다. 육안적혈뇨에서는요단백이 2+ 이하이고농뇨나세균뇨에서는위양성을보인다. 따라서요단백의판독시다양한원인의위양성과위음성의가능성을고려하여야한다 (Table 2). 5) Leukocyte esterase (LE) 소변의중성구로부터유리된백혈구에스테르분해효소 (leukocyte esterase) 를측정하는검사로시약띠의에스테르화합물이가수분해되어자색으로변하면양성이다. 이는소변내백혈구의존재 ( 농뇨 ) 를의미하는간접검사이며 97% 이상의민감도를보인다. 요침사현미경분석의백혈구증가 (>5 개 /HPF) 와함께요로감염을시사한다. 요로감염초기에는 LE가음성일수있고요로감염이아니어도질염등으로양성일수있다. 또한용해된중성구만존재하는경우에는 LE는양성이지만현미경검사에서는백혈구가관찰되지않을수도있다. 농축된소변에서위양성일수있고비타민 C 등의환원제가존재할때위음성일수있다 (Table 3). 6) 아질산염소변내아질산염 (nitrite) 이존재하면시약띠의 p-arsenilic Table 2. False Positive and False Negative of Urine Protein and Occult Blood in Dipstick Urinalysis for Proteinuria and Hematuria False positive False negative Urine protein Concentrate urine Dilute urine Alkali urine (ph >8.0) Globulinuria Pyuria, bacteriuria Tubular proteinuria Antiseptic solution, Detergent Occult blood Hemoglobin Reducing agent Myoglobin Vitamin C Bacterial peroxidase Acid urine Oxidizing antiseptic solution Concentrate urine Menstrual blood
38 J Korean Soc Pediatr Nephrol Vol. 17, No. 2, 35-41, 2013 acid 와결합하여핑크색으로변화한다. 아질산염은음식물을통하여체내로들어온질산염 (nitrate) 이요로감염균 ( 주로그람음성간균 ) 에의해산화되어형성된물질로양성반응은소변내의미있는요로감염균 (>10 5 /ml) 의존재를의미하고음성반응은무균성소변을의미한다. 요로감염의 80-90% 에서양성을보이지만회음부나요도구주위에존재하는적은양의세균에의해서도양성이될수있다. 세균이 4시간이상방광에저류되어야질산염이아질산염으로변화하기때문에저류시간이긴아침첫소변에서양성일확률이높고 ( 민감도 70-90%) 빈뇨가있는요로감염초기에는저류시간이짧아음성일수도있다. 실온에수시간방치후검사하면외부세균이오염되어위양성일수있고소변색을붉게만드는색소나약물이있어도위양성을보인다. 위음성반응은질산염환원효소가없는세균 ( 그람양성구균, 녹농균, 진균 ) 감염일때, 식이에질산염이없을때및환원제인비타민 C가고농도로있을때등이다. 즉아질산염의양성반응은그람음성간균에의한요로감염을시사하지만오염균의가능성도고려하여야하며음성반응이라도초기에는요로감염을배제할수없다. 또한저류시간에영향을받기때문에양성반응의정도와세균의양이일치하지도않는다 (Table 3). 7) 당포도당산화효소 (glucose oxidase) 를사용하여소변내포도당을검사할수있다. 시약띠내요도화칼륨의청색이포도당에의하여 30 초이내에갈색으로변한다. 소변에과산화효소같은산화물질이존재하면위양성이되고환원제인비타민 C나높은농도의케톤 (>40 mg/dl) 이존재하면위음성이된다. 요당이고혈당 ( 공복혈당 126 mg/dl 이상 ) 과동반되면당뇨병을의미하나포도당주사, 이뇨제및스테로이드에의하여일시적으로양성일수있으므로주의를요한다. 요당이양성이면서혈당이정상이면유전성신세뇨관질환인신성당뇨일수있다 8) 케톤 (Ketone) 시약띠의 Sodium nitroferricyanide 는아세토아세트산 (acetoacetic acid) 이 10 mg/dl 이상일때갈색으로변한다. 아세토아세트산은케톤체의하나로지방이에너지원으로사용될때불완전대사의산물로생성되어소변에나타난다. 조절이잘안된당뇨병에서흔히나타나고발열성질환, 탈수, 선천성대사이상질환, 심한운동및금식등에서나타나며신질환과의관련성은별로없다. 9) 유로빌리노겐 (urobilinogen)) 유로빌리노겐은시약띠내 p-dimethylaminobenzaldehyde 의노란색이검붉은색으로변하면양성이며정상인의소변에소량존재한다. 10) 빌리루빈 (bilirubin) 빌리루빈은시약띠내다이아조 (diazo) 염의크림색이황갈색으로변하면양성이고정상인의소변에는없다. 간질환특히황달의감별진단에유용하며빌리루빈이양성이고유로빌리노겐이음성이면담도폐색을의미한다. 4. 요침사현미경분석요침사현미경분석은 dipstick 요분석의정확도를높이기위하여추가적으로시행하는정량적검사이다. 소변을원심분리한후침전물을현미경하에서관찰하면세포, 원주 (cast) 및결정체 (crystal) 등을검사할수있다 (Fig. 1). 시간과노력을요하는수동분석 (manual analysis) 을주로이용하였으나최근에는자동화현미경분석기 (IRIS iq200 분석기, 미국 ) 나유세포분석기 (Sysmax UF-100, Sysmax 사, 일본 ) 를이용하여자동으로측정한다. 침전물을염색하거나위상차현미경을이용하면적혈구의형태나세균의식별을보다더용이하게할수있다. 침전물검사는농축하여관찰하기때문에숫자가적은원주의관찰에는유용하지만원심분리로소실될수있는세포의정량적검사에는부정확한점이있다. 최근에는원심분리하지않은소변에 Table 3. False Positive and False Negative of Leucocyte Esterase and Nitrite in Dipstick Urinalysis for Urinary Tract Infection (UTI) False positive False negative Leucocyte esterase Vaginitis Early UTI Concentrate urine Glomerulonephritis Tubulointerstitial nephritis Febrile disease Nitrite Perineal or periurthral bacteria Urinary frequency, early UTI Contaminated bacteria Gram positive bacteria, fungus (room temperature) Vitamin C Red-colored food or drug Deficient food nitrate
Lee SJ: The Clinical Use of Routine Urinalysis 39 서혈구계산판을이용하여세포수를측정하는자동분석기가사용되고있으나결정체검사가필요한경우에는시간과노력이들어도수동으로검사하여야한다, 1) 세포 (Fig. 1) 소변내의적혈구, 백혈구, 상피세포및세균의존재를검사한다. 정상소변의적혈구수는고배율시야 (HPF, 400 배 ) 에서대부분 (94%) 2개미만이고혈구계산판의적혈구는 <10 4 /ml (<10/uL) 이다. 혈뇨의진단기준은적혈구가현미경검사에서 >5/HPF, 혈구계산판에서 >10/uL 이다. 그러나희석뇨나알칼리뇨에서는적혈구가빠르게용혈되어위음성이될수있다. Wright 염색이나위상차현미경으로적혈구형태를관찰하면이형적혈구와정형적혈구를감별할수있다. 이형적혈구는중등도의단백뇨 (>2+) 와적혈구원주 (RBC cast) 와함께사구체혈뇨임을시사한다. 정상소변의백혈구는대부분중성구이고고배율시야에서 2개이하로관찰되고혈구계산판의백혈구는 <10 4 /ml (<10/uL) 이다. 여아에서약간더많이관찰된다. 농뇨 ( 백혈구뇨 ) 의진단기준은백혈구가현미경분석에서 >5/HPF, 혈구계산판에서 >10/uL 이다. 농뇨의가장흔한원인은요로감염이지만초기에는음성일수있으므로농뇨가없다고요로감염을완전히배제할수는없다. 반면무균성농뇨 (sterile pyuria) 에서는부분치료된요로감염일수도있지만질염일수도있고발열, 사구체신염, 사이질신염, 결핵균및혐기성세균에의한감염일수도있으므로감별하여야한다. 호산구는정상소변에서는거의관찰되지않으며소변백혈구의 1% 이상이호산구이면알레르기성사이질신염이거나호산구방광염을의심할수있다. 단핵세포 ( 림프구, 조직구 ) 는종종보일수있지만소변백혈구의 30% 이상이면만성염증을시사한다. 상피세포에는신세뇨관상피세포, 이행상피세포및편평상피세포가있다. 신세뇨관상피세포는정상에서는소량관찰되며고배율시야에서 15 개이상증가하면신세뇨관괴사, 신유두괴사및이식편거부반응등의신세뇨관손상을의미한다. 지방으로가득찬신세뇨관상피세포는신증후군에서관찰된다. 이행상피세포는요로계의염증을의미하나다량이면이행상피세포암을시사한다. 편평상피세포는요도에서박리되나질상피세포의오염일가능성이높다. 원심분리하지않은소변에서세균이수개관찰되면요로감염을시사하고균사형분지나출아형태의진균이관찰되면진균성요로감염이며대부분캔디다종이다 2) 원주 (Fig. 2) 원주는신세뇨관에서 Tamm-Horsfall 점액단백의교질화에의하여형성된다. 유리질원주 (hyaline cast) 가가장흔하나진단적가치는적다. 정상소변에서도소량관찰되고운동후, 탈수, 이뇨제사용시증가하나수분과염기성배지에서쉽게해리되기때문에실제로관찰되기는쉽지않다. 세포원주 (cellular cast) 는혈구나상피세포를포함한유리질원주이다. 적혈구원주는사구체혈뇨를의미하며사구체신염, 신정맥혈전증및신장외상등에서관찰된다. 백혈구원주는신우신염, 간질성신염등에서관찰된다. 상피세포원주는세뇨관손상때문에발생하며질병에따라 Fig. 1. Cells on sediment microscopic analysis (RBC, WBC, epitherial cell, bacteria).
40 J Korean Soc Pediatr Nephrol Vol. 17, No. 2, 35-41, 2013 적혈구원주나백혈구원주등과함께관찰된다. 세포원주는시간이지나면점차변성되기시작하는데과립상원주 (granular cast) 를거쳐넓은원주인납양원주 (waxy cast) 가된다. 납양원주는노란색의치밀하고굴절률이높은것이과립상원주와다르다. 지방원주는신증후군에서관찰되며세뇨관상피세포의지방변성을통해형성된다. 3) 결정체 (Fig. 3) 결정체는장시간방치된소변에서흔히나타나지만요로결석에서는임상적의미가크다. 요로결석에서는결정체가결석의원인을판단할수있는근거를제공한다. 결정체의형성은소변의산성도에따라다르다. 산성뇨에서보일수있는결정체는수산칼슘, 황산칼슘, 무정형요산염등이 Fig. 2. Casts on sediment microscopic analysis (RBC cast, WBC cast, granular cast). Fig. 3. Crystals on sediment microscopic analysis (uric acid, calcium oxalate, triple phosphate, calcium phosphate, cystine).
Lee SJ: The Clinical Use of Routine Urinalysis 41 고산성 -중성소변에서의결정체는시스틴, 뮤신, 티로신, 콜레스테롤, 설파제, 조영제등이며염기성소변에서는인산칼슘, 탄산칼슘, 비정형인산염등이있다. 시스틴결정체은특징적인육각형구조를보이며시스틴뇨증에서관찰되고 leucine 및티로신등아미노산결정체는선천성아미노산대사이상질환에서보이며콜레스테롤결정체는신증후군에서보인다. 결론신장이나요로계질환의일차적인선별검사인기본요분석검사의임상적의의와판독시유의할점등을정리하였다. References 1) Ahn Hs, et al. Hong's Textbook of Pediatrics. 10th ed. Seoul, Mirae & Co. 2012, pp874-7. 2) Kaplan BS, Pradhan M. Urinalysis interpretation for pediatricians. Pediatr Ann 2013;42:45-51. 3) McPherson RA and Ben-Ezra J. Basic examination of urine in Henry's Clinical diagnosis and management by Laboratory methods, 22nd ed. Philadelphia. W.B Saunders, 2011, pp445-79. 4) Mayo S, Acevedo D, Quiñones-Torrelo C, Canós I, Sancho M. Clinical laboratory automated urinalysis: Comparison among automated microscopy, flow cytometry, two test strips analyzers and manual microscopic examination of the urine sediments. J Clin Lab Anal 2008;22:262-70. 5) Simerville JA, Maxted WC, Pahira JJ. Urinalysis: a comprehensive review. Am Fam Physician. 2005;71:820-9. 6) White SL, Yu R, Craig JC, Polkinghome KR, Atkins RCChadban SJ. Diagnostic accuracy of urine dipsticks for detection of albuminuria in the general community. Am J Kidney Dis 2011; 58:19-28.