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カットオフ値とは?

カットオフ値について解説します。

概要

カットオフ値(分割点あるいは病態識別値ともいいます)とは、検査結果の陽性と陰性を鑑別する数値です。

たとえば、腫瘍マーカーやウイルス抗体など、病態を鑑別するための検査に用いられます。

また、精密検査の対象をスクリーニングするために用いられることがあります。たとえば、大腸がんをスクリーニングする便潜血検査のカットオフ値は、約100 ng/mlです。

さらに、カットオフ値は、医学的管理の意志決定に用いられることもあります。たとえば、日本動脈硬化学会によって設定された、高コレステロール血症の診断基準(総コレステロール220 mg/dl 以上)があります。

最適なカットオフ値の設定

検査において、感度と特異度は、共に高い値となることが望ましいです。

しかし、カットオフ値を高くすると、感度が低下するが、特異度は高くなるという関係があります。また、反対に、カットオフ値を低くすると、感度が高くなるが、特異度は低下するという関係があります。

この関係を図で示します。

カットオフ値と感度・特異度の関係

そこで、最適なカットオフ値を設定するための方法として、「感度」と「偽陽性率(1-特異度)」の関係を、ROC分析(ROC解析)する方法があります。

ROC分析では、まず、カットオフ値を連続的に変化させたときの、感度と偽陽性率の値を求めます。

そして、縦軸(y軸)を感度とし、横軸(x軸)を偽陽性率とするグラフ上に、感度および偽陽性率をプロットして、グラフを作成します。こうして描かれた曲線は「ROC曲線」と呼ばれます。

通常、曲線上の点の中から、グラフの左上隅の点(0,1)に最も距離的に近い点を選び、対応する感度および偽陽性率を決定します。

すなわち、三平方の定理にもとづき、(1-感度)+偽陽性率が最小になるような感度と特異度を求めます。

そのように決定した感度および特異度に対応するカットオフ値を、その検査の最適なカットオフ値として設定します。

ちなみに、ROC分析を利用して感度と特異度を求める方法は、ほかにも2つあります。

それは、感度と特異度の積が最大になる点から求める方法と、(感度+特異度)÷2が最大になる点から求める方法です。

用いる方法によっては、求めた最適なカットオフ値が異なることがあります。

特殊事情を考慮する場合

健康診断のようなスクリーニング検査や、見逃すと取り返しのつかないような疾患を見つけるための検査においては、検査項目によっては、感度を高くする目的で、カットオフ値をわざと低く設定する場合があります。この場合、結果が陽性になれば、別の検査を追加するなどして、本当に疾患を有するのかどうかを精査します。

また、カットオフ値は、一つの検査について異なる値が複数設定されることがあります。たとえば、経過観察と判断するためのカットオフ値と、治療対象と判断するためのカットオフ値の二つを設ける場合があります。

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血液培養の注意点などの解説

血液培養とは、血液を培養ボトルに入れ、35℃〜37℃で振盪培養し、菌を検出する検査です。

以下に血液培養の注意点などを解説します。

採取のタイミング

原則として、敗血症を疑う状況で採取します。

菌を検出するためには、抗菌薬を投与する前に採取することが重要です。

採取部位

上肢の静脈からの採取が推奨されています。

下肢からの採血や、カテーテルを経由した採血は、コンタミネーションの危険が増します。

ただし、カテーテル関連血流感染症を疑う場合は、カテーテルからの採取が重要です。

なお、動脈血から採血するメリットは確認されていません。

消毒

消毒には、「アルコール+ポピドンヨード」、「ヨードチンキ」あるいは「クロルヘキシジンアルコール(0.5%以上)」が適しています。

なお、アルコールのみでは、バシラス属やクロストリジウム属が消毒しきれません。

採血量

好気ボトルと嫌気ボトルの2本を組み合わせて「1セット」とします。

1セットあたりの採血量は20~30mlとし、各ボトルに10〜15ml注入します。

ボトルに注入する血液量には、下限と上限があります。

下限を下回ると、検出感度が下がります。

上限を上回ると、偽陽性や偽陰性の発生頻度が高まります。

なお、もし末梢循環不全などで十分量の血液を採取できない場合、血液を好気ボトルのみに注入して培養検査を行います。
これは起因菌の多くが好気ボトルで培養可能だからです。

セット数

望ましくは、24時間以内に2セットないし3セットの採取を実施します。

同時に2セットないし3セットの採取をしても構いません。

典型的には、左右の上肢から採取し、2セットとします。

複数セット採取のメリットとしては、検出感度の向上や、コンタミネーションの判断に有用であること等が挙げられます。
なお、感染性心内膜炎の診断には、時間をずらして3セット採取することが有効です。

培養時間

培養時間は、5日間で充分とされます。

ただし、つぎの菌種は、5日間では発育困難な場合があるので、起炎菌として疑う場合は、5日の時点で陰性でも、延長培養することが薦められます。

・Helicobacter cinaedi
・Francisella spp
・Brucella spp
・Bartonella spp
・Aggregatibacter spp
・Cardiobacterium spp
・Mycobacterium spp
・Nocardia spp
・Campylobacter spp
・Candida glabrata
・Cryptococcus neoformans等。

また、次の菌はボトルでの発育が困難とされます。

Leptospira sppおよびLegionella spp

陽性判定後

機器により陽性判定されたボトルは、転倒混和し、スライドに滴下して染色します。

そして、染色結果をもとに、血液寒天培地を基本に、チョコレート寒天培地、グラム陰性菌用培地、嫌気性菌用培地など、使う培地を選び、また、培養方法を決定します。

その他

血液が固まらないようにするため、ボトルには、抗凝固剤のSPSが含有されています。

抗凝固剤のSPSは、ほかの抗凝固剤に比べ、菌に対する発育を抑制する効果が低いため、血液培養ボトルに含有させるのに適しています。

ただし、SPSは、ナイセリア属や一部の嫌気性菌については、発育を抑制してしまうというデメリットがあります。

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プレセプシンとは?(Presepsin)

プレセプシンとは

プレセプシンはタンパク質であり、敗血症で血中レベルが上昇します。

血中レベルが上昇する仕組みとしては、細菌が顆粒球などに貪食された際、同時に取り込まれたCD14が、テプシンDなどの酵素作用により消化され、その一部がプレセプシンとして血中に放出されます。

プレセプシン測定のメリット

敗血症は、早期に積極的な治療を開始する ことが救命率を上げるために重要です。

そのためには、早期診断が欠かせませんが、臨床所見のみで敗血症の診断をするのは難しく、また、血液培養は確実な検査ができるが検査に時間がかかるという欠点があります。

さらに、炎症マーカーの『プロカルシトニン(PCT)』や、『C反応性蛋白(CRP)』は、敗血症を確実に診断できるという検査でもありません。

このような背景がある中で、敗血症時に特異的に上昇すると言われているのがプレセプシンです。

プレセプシンは、CRPやプロカルシトニン(PCT)よりも半日から数日は早く血中レベルが上昇する(陽性になる)ため、迅速な診断に役立ちます。

また、プレセプシンを測定するメリットとして、外傷や熱傷、手術などによる侵襲の影響が少ないため、CRPやPCTと比べ、偽陽性となることが少ないというメリットがあります。

また、PCT 濃度は敗血症の重症度 や死亡率と相関しないのに対して、プレセプシンについては、敗血症が重症であるほど高い値を示すため、重症度判定と予後の予測に役立ちます。

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重炭酸イオン・炭酸ガス分圧について

代謝について

二酸化炭素(CO2)は、水と反応後、電離して重炭酸イオン(炭酸水素イオン)になります。

重炭酸イオン+クロールイオンは、体液中の総陰イオンの約85%を占めます。

重炭酸イオンの大部分は、塩基と結合して「重炭酸塩」として存在します。

重炭酸塩は、炭酸・重炭酸緩衝系を形成し、血液のPHの維持に重要な役割を担っています。

血中のHCO3イオン濃度は、肺や腎臓で調節されています。

検体について

重炭酸イオンと炭酸ガス分圧は、血液ガスの項目として、一般に、動脈血で測定されます。

動脈血は、採血後に、直ちに空気と遮断しながら測定します。

基準範囲

重炭酸イオン(HCO3)の基準範囲は、23~28mEq/L(23~28 mmol/L)です。

血液炭酸ガス分圧の基準範囲は、35~45mmHgです。

なお、血液酸素分圧の基準範囲は、75~115mmHg、血液水素イオン濃度の基準範囲は、pH7.35~7.45です。

臨床的意義

血液中の重炭酸イオン濃度は、腎臓からの水素イオンの排出、肺からの二酸化炭素の放出、および、尿細管からの重炭酸イオンの再吸収によって調節されています。

重炭酸イオン(HCO3-)が高値を示す場合には、嘔吐(H+の喪失)、低K血症、呼吸性アシドーシスなどがあり、低値を示す場合には、糖尿病ケトアシドーシスや、腎不全などの排泄障害などがあります。

また、動脈血酸素分圧(pO2)と、動脈血炭酸ガス分圧(pCO2)は心肺機能と腎機能、さらには、全身的機能の診断に用いる指標となります。

炭酸ガス分圧が上昇する場合には、呼吸性アシドーシスによる場合、原発性アルドステロン症、嘔吐、低K血症などがあり、低値を示す場合には、過換気症候群、肺炎、肺線維症の呼吸性アルカローシス、腎不全、糖尿病などがあります。

測定法

pO2とpCO2は、電極法による血液ガス分析装置により測定されることが多いようです。

重炭酸イオンは、pO2、pCO2、PH、および、ヘモグロビン濃度から算出されます。

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凝固検査の解説(Pt,APTT,フィブリノゲン,FDP,TT,HPT)

PT(プロトロンビン時間)について

外因系血液凝固系のスクリーニングには、PT(prothrombin:プロトロンビン時間)を用います。

外因性血液凝固系に関与する因子のうち、Caイオン、組織トロンボプラスチン以外のVII、X、V、Ⅱ(プロトロンビン)、Ⅰ(フイブリノゲン)の各因子により影響されます。

検体の準備

検体の準備では、クエン酸3Na溶液を1としたときに、血液を9の割合で混合します。

なお、採決の際は、皮下組織成分の混入をなるべく少なくすることが重要です。たとえば、注射器から試験管に血液を移す場合には、注射筒内の最後の血液1mlを、血液凝固検査には使用しないことが望ましいです。

採決後、遠心により、血漿を分離します。

基準値について

被検血漿に、Caイオンと組織抽出成分とを添加したときの、フィブリン塊形成までの凝固時間をチェックします。

注意点として、組織トロンボプラスチン製剤と測定装置の組み合わせにより、基準値には、施設間差が生じます。

施設間で凝固時間が一定しないことの主な原因は、組織トロンボプラスチン製剤が、動物組織からの粗抽出液であるために、同じ会社の製剤でもロットごとに活性が異なるからです。

そのため、検査ごとに、正常対照血漿を同時に測定し、その凝固時間と比較する必要がありますが、用いる指標としては、たとえば、以下のものがあります。

・プロトロンビン活性 (prothrombin activity %)

正常血漿を100%として、生理食塩水による希釈列から検量線を作成して活性を計算して求めます。基準値は80~100%となります。

・InternationalNormalizedRatio (INR)

その製剤により得られた、正常血漿の凝固時間(秒)と、検体血漿の凝固時間(秒)とから、プロトロンビン比を求め、以下の計算式により求めます。

INR = (検体血漿凝固時間/正常血漿凝固時間)^ISI

INRの基準値は、1.0±0.1 です。

なお、組織トロンボプラスチン製剤のISIは、1.0~2.3程度であり、ISIが大きい製剤は測定値のバラツキも大きいため、WHOはISIが1.7以下の製剤の使用を推奨しています。

PTが短縮する場合

DICなどの場合に、組織因子が流入して、PTの短縮が起こりえます。

実際には、採血時に皮下組織の組織トロンボプラスチンが混入した場合がほとんどです。

PTが延長する場合

先天性血液凝固因子異常

一部の血液凝固因子が先天的に欠乏していたり、活性に異常がある場合、PTは延長します。

なお、APTTの延長がなく、PTのみ延長するのは、VⅡ因子の欠乏または異常がある場合です。

肝細胞障害

PTに関する血液凝固因子の多くは、肝細胞で、ビタミンKに依存して合成されますので、肝細胞障害があるとPTは延長します。

ビタミンK欠乏症

Ⅱ、Ⅶ、Ⅸ、Ⅹ因子は、ビタミンK依存性因子であり、肝臓で合成されます。

ビタミンKが欠乏していると、異常構造をもった血液凝固因子が合成されてしまいます。

そういった因子は、正常の血液凝固活性をもたず、proteins inducedbyvitamin Kabsenceorantagonists (PIVKA)と呼ばれます。

経口抗凝血薬治療

ワーファリンのような経口抗凝血薬を投与すると、PTが延長します。

このような患者のモニタリングのために、定期的にPT値の測定が実施されます。

その他の出血傾向

ヘパリン投与や、線溶冗進状態などでも延長を示します。

APTT(活性化部分トロンボプラスチン時間)

内因系血液凝固系のスクリーニングには、APTT(activated partial thromboplastin time:活性化部分トロンボプラスチン時間)を用います。
透明なフィブリノゲンから白濁するフィブリン形成の瞬間を結果判定の終末点として利用しています。

検体の準備

Ptの項で記載したのと同様です。

検体の準備では、クエン酸3Na溶液を1としたときに、血液を9の割合で混合します。

なお、採決の際は、皮下組織成分の混入をなるべく少なくすることが重要です。たとえば、注射器から試験管に血液を移す場合には、注射筒内の最後の血液1mlを、血液凝固検査には使用しないことが望ましいです。

採決後、遠心により、血漿を分離します。

基準値について

自動分析機は、フィブリノゲンからフィブリン形成の終末点を自動的に検出します。

検出原理や、試薬などが異なれば測定値が異なるため、管理血漿の測定により、それぞれの検査室の基準値を設定しますがが、通常、血漿のAPTTは、30~40秒程度の凝固時間が得られます。

APTTが延長する場合

APTTの延長をきたす場合、循環性抗凝血素(循環抗凝固物質)が存在していることが考えられます。

循環抗凝固物質とは、通常、in vivoで特定の凝固因子を中和する自己抗体、または、in vitroで蛋白と結合したリン脂質を阻害する自己抗体のことです。

また、APTTの延長をきたす場合には、別の可能性として、「Ⅰ」、「Ⅱ」、「Ⅴ」、「Ⅹ」のいずれかの因子が欠乏している、あるいは、「VIII」、「IX」、「XI」、「XII」のいずれかの因子が欠乏していることが考えられます。

なお、各因子の欠乏を同定するには、各凝血因子の定量をします。

検体の保存

遠心後の血漿で測定します。

保存が必要な場合には,-80℃の冷凍庫に凍結します。

これは、不安定な凝固因子の不活性化を防ぐことが目的です。

注意点

検体には、適当な量のフィブリノゲンが血漿検体に含まれている必要がありますので、凝固時間の結果を判定する場合、フィブリノゲンが著しく減少していないことを確認する必要があります。

もしも、フイブリノゲンが200mg/dL以下である場合、フィブリン形成が悪くなるので凝固時間が延長する可能性があります。100mg/dL以下である場合には、明らかな凝固時間の延長が見られます。

フィブリノゲン

フィブリノゲンは、血液凝固因子です。

フィブリノゲンは、トロンビンの作用により、フィブリン塊となり、さらに、血液凝因子(XIII)により、安定化フィブリンとなります。

基準値

成人での基準値は200~400mg/dlです。

フィブリノゲンが増加する場合

フィブリノゲンは急性相反応蛋白の一つで、感染症、悪性腫瘍、自己免疫性疾患など、さまざまな疾患で400mg/dl以上に増加することがありますが、一般には、フイブリノゲンの低下が臨床的に問題となります。

フィブリノゲンが低下する場合

先天性の合成能低下の場合

低フィブリノゲン血症、無フィブリノゲン血症などがあります。

なお、異常フィブリノゲンでは、PTが延長したり、フィブリノゲン塊の形成が認められなかったりします。

後天性の合成能低下の場合

フィブリノゲンは肝細胞で合成されますので、重症の肝障害では、血漿フィブリノゲンが低下します。

消費の冗進する場合

播種性血管内凝固症候群(disseminatedintravaScularcoagulation:DIC)、広範な血栓症、大量出血、蛇毒製剤の投与などでは、フィブリノゲンの体内消費が進むため、血漿フイブリノゲンの測定値は減少します。

仮に線溶が充進すれば、フィブリノゲンの分解が進み、血漿フィブリノゲンが減少します。

測定の注意点

APTTやPTのような凝固検査では,検査結果を判定する終末点はすべて、フィブリノゲンからフィブリンヘの転化を利用していますので、検体血漿に十分な量のフィブリノゲン(200mg/dL以上)が含まれているか否かを確認する必要があります。

FDP

FDPとは

FDPとは、フィブリンやフィブリノゲンの分解産物です。

FDPは、fibrin/fbrinogen degradation products の略です。

FDPが血中に出てくるメカニズム

血液凝固機構では、フィブリノゲンからフイブリン網を形成し、血栓を補強します。

そして、トロンビンは、VⅢ因子を活性化し、フィブリン塊を安定化します。

しかし、損傷血管を元に修復し、再び血流を回復するためには、フイブリン塊を溶かすことが必要です。

その反応は、線維素溶解現象(線溶)といいます。

線溶活性が病的に冗進すると、フィブリン塊、さらには、フイブリノゲンを溶解してしまい、止血機構を阻害してしまいます。

ここで、血管内皮細胞で産生されるプラスミノゲンアクチベータ(組織プラスミノゲンアクチベータ:tPA)は、プラスミノゲンを活性化し、その活性化されたプラスミノゲン(プラスミンといいます)は、フィブリノゲンやフィブリンを分解します。

この分解された物質が、フィブリン/フィブリノゲン分解産物(fibrin/fbrinogen degradation products:FDP)です。

FDPの構造

フィブリノゲンが溶解するとき(一次線溶)、フィブリノゲン分子は、プラスミンの作用により、X分画およびY分画という中間産物を経て、最終的には2分子のD分画(Dmonomer)と1分子のE分画(Efragment)となります。

さらに、フィブリンが溶解するとき(二次線溶)、安定化フィブリンがプラスミンによって分解され、種々の高分子中間産物を経て、最終的にDダイマー(Ddimer)およびE分画になります。

一般的には、血管内ではフィブリンが分解されたものが主成分です。

測定上の注意点

FDP測定では血清検体を使いますが、フィブリノゲンやフイブリンモノマーが残存していると、それらの分解産物が測定されてしまい、誤差の要因となります。

また、線溶が亢進していると、血清分離までに線溶が進行してしまい、その後の測定値が、体内の状態を正確に反映しません。

正確に測定したい場合、採血時に抗プラスミン剤を加える必要がありますが、ラテックス粒子表面に抗フィプリノゲン抗体が付着しているので、リウマトイド因子が存在するときは偽陽性を示すことがあります。

FDPが高値を示す場合

FDPは一次線溶と二次線溶によって生じた分解産物を含みますので、FDPの測定により、腺溶冗進があるかどうかをチェックできます。

FDPの値が高いときは、Dダイマーを測定し、二次線溶が主として冗進しているかどうかを推定します。

FDPの高い場合として、以下の場合など考えられます。

血管内血栓形成

代表的なものとしては、播種性血管内凝固(DIC)、多発性の塞栓症があります。

肝疾患

劇症肝炎や肝硬変症のような重症な肝障害で、FDPは増加傾向を示します。これは、FDPの代謝が遅延して血中にうっ滞するためと考えられています。

トロンボテスト(TT)

トロンボテストは,活性の弱いウシ脳組織トロンボプラスチンと,第V因子を含むウシ吸着血漿を加え、第Ⅶや、X因子(ビタミンK依存性凝固因子)の変動を反映するよう工夫したものです。

トロンボテストは、経口抗凝血薬(ワーファリンなど) のモニタリングに用いられています。

へパプラスチンテスト(HPT)

トロンボテストではPIVKAの影響を受けるので、PIVKAの阻害作用を除去する目的で、ウシ脳の代わりにウサギ脳由来組織トロンボプラスチンを使用し、試薬に対する検体量を少なくしたのが「へパプラスチンテスト」です。

ヘパプラスチンテストは、ビタミンK依存性凝固因子の肝での産生能を評価するとされています。

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赤血球のスクリーニング検査の種類

赤血球に関して、スクリーニング検査では、赤血球数(個/μL)、ヘマトクリット(全血に対する赤血球容積比)、および、ヘモグロビン濃度(g/dL)などが行われます。

赤血球数

基準値

男性で40万~70万/μl 程度、女性で30万~60万/μl 程度を基準とします。

男性では、加齢とともに低くなり、成人と比較し、60歳代で、20万/μl ほど低くなり、75歳以上で、50万/μl ほど低くなります。

女性では、加齢によっては、ほとんど変化しません。

測定法

従来、計算盤を使って顕微鏡でカウントしていました。近年は、自動計数器(電気抵抗法、静電容量法、あるいは光学的方法)を用いてカウントしています。

ヘモグロビン量

最も重視される検査です。酸素運搬に関わるヘモグロビン濃度を測定します。

基準値

男性で13~19 mg/dl 程度、女性で10~16 mg/dl を基準とします。

測定法

非シアン界面活性剤法、シアンメトH b法、オキシHb法、ザーリ・小宮法、アザイドヘモグロビン法、アルカリヘマチン法などの方法があります。

ヘマトクリット

基準値

男性で40~60程度、女性で35~50程度を基準とします。

測定法

ミクロヘマトクリッ卜法、ウインドローブ法(Wintrobe法)、導度測定法,パルス波高法などがあります。

現在は、検体を遠心することなく自動計数器で測定した電気伝導度または平均赤血球容積に基づいてHct値を求めています。

そのほか

平均赤血球容積(meancorpuscularvolume)、平均赤血球ヘモグロビン量(meancorpuscular hemoglobin)、平均赤血球ヘモグロビン濃度(meancorpuscula hemoglobinconcentration)なども、赤血球の指標として用いられます。

MCH

MCHの計算方法は、[ヘモグロビン濃度(g/dl)×10]/[赤血球数(10^6/μl)] から求められ、基準値は約32pgです。

MCV

MCVの計算方法は、[ヘマトクリット(%)×10]/[赤血球数(10^6/μl)] から求められ、基準値は約90flです。

MCHC(MCC)

MCHC(MCC)の計算方法は、[ヘモグロビン濃度(g/dl)×10]/ヘマトクリット(%)から求められ、基準値は約34%です。

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クレアチン、クレアチニンについて

クレアチン、クレアチニンについて解説します。

クレアチン

クレアチンは、アルギニン、グリシンおよびメチオニンの三つのアミノ酸から合成され、肝臓で合成されます。

クレアチンは、血中から筋肉に取り込まれ、筋細胞内に取り込まれたクレアチンは、クレアチンキナーゼ(CKまたはCPK)により触媒され、クレアチンリン酸と平衡を保っています。

つまり、クレアチンは、ATPの供給に関係しています。

クレアチンの98%は筋肉に存在しています。

血中のクレアチンは、腎糸球体基底膜を通過し、尿細管に再吸収されます。その場合の腎閾値は0.6mg/dl程度です。

基準値は、男性で0.2~0.6mg/dl (15~46μmol/l)、女性で0.4~0.9mg/dl (31~69μmol/l)です。

クレアチンの異常

筋肉疾患、甲状腺機能亢進症などで増加し、肝障害などで減少します。

なお、クレアチン尿を呈する疾患として、進行性筋ジストロフィー症、多発性筋炎、皮膚筋炎などがあります。

クレアチニン

クレアチニンは、クレアチンリン酸またはクレアチンが非酵素的に脱水閉環されたものです。

腎糸球体で濾過されたあと、クレアチンとは異なり、尿細管では全く再吸収されませんので、尿中にそのまま排泄されます。

クレアチニンの異常

溶血、腎障害などで増加し、また、肝障害、筋疾患(筋肉萎縮を伴うもの)、尿崩症などでは減少します。

クレアチニン・クリアランス(creatinine clearance)

クレアチニンは糸球体基底膜を自由に通過し,血清クレアチニンが明らかな高値を示さない限り,尿細管からの再吸収も分泌もないと考えてよいので,糸球体濾過量を知ることができます。

血漿と尿のクレアチニンを定量することによって、内因性のクレアチニン・クリアランスを求めることができます。

正常成人では97~140ml/min(平均125ml/min)です。