사구체 여과율

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1. 개요

사구체 여과율(GFR)은 신장의 사구체에서 보우만낭으로 여과되는 체액의 양을 나타내는 지표이다. GFR은 신장 기능 평가에 중요한 요소이며, 신장 질환의 진단과 치료에 활용된다. GFR은 이눌린, 크레아티닌, 방사성 물질, 시스타틴 C 등을 이용하여 측정할 수 있으며, 임상에서는 혈청 크레아티닌 수치를 기반으로 한 추정 공식을 사용하여 eGFR(추정 사구체 여과율)을 계산한다. GFR 감소는 만성 신장 질환의 단계 분류에 사용되며, CKD 단계에 따라 치료 및 관리 전략이 달라진다. eGFR 계산에 인종 계수를 사용하는 것에 대한 논의가 있었으며, 최근에는 인종 계수를 사용하지 않는 CKD-EPI 공식을 사용하는 것을 권고하고 있다.

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사구체 여과율
개요
검사 종류	신장 기능 검사
목적	사구체 여과율 측정
관련 질병	만성 신부전, 급성 신부전 등
정의
정의	신장이 혈액을 걸러내는 속도를 나타내는 지표
임상적 중요성	신장 기능 평가 및 신장 질환의 진행 정도 파악에 중요함.
측정 방법
직접 측정	이눌린 청소율 측정 (정확하지만 침습적이고 복잡함) 아이오헥솔 청소율 측정
추정	혈청 크레아티닌, 시스타틴 C 농도를 이용한 계산식 사용 (Cockcroft-Gault 공식, MDRD 공식, CKD-EPI 공식 등)
크레아티닌 청소율	24시간 소변 검사를 통해 측정 (과거에 널리 사용되었으나, 현재는 추정 GFR을 더 선호함)
정상 범위
정상 범위 (일반적)	90-120 mL/min/1.73m2
참고사항	연령, 성별, 인종에 따라 다를 수 있음.
임상적 해석
감소	신장 기능 저하를 의미하며, 만성 신부전 단계를 분류하는 데 사용됨.
증가	초기 당뇨병성 신증에서 나타날 수 있음.
제한점
크레아티닌 기반 추정식	근육량에 영향을 받으며, 신장 기능이 정상에 가까울수록 정확도가 떨어질 수 있음.
시스타틴 C 기반 추정식	갑상선 기능에 영향을 받을 수 있음.
추가 정보
eGFR	추정 사구체 여과율 (estimated Glomerular Filtration Rate)
CKD-EPI	Chronic Kidney Disease Epidemiology Collaboration (만성 신장 질환 역학 공동 연구)

2. 정의

신장의 사구체 모세혈관에서 보우만낭으로 단위 시간당 여과되는 체액의 양이다.^[56] 사구체 여과율(GFR)의 생리학적 유지는 구심성(입력) 세동맥과 원심성(출력) 세동맥의 차별적인 기저 긴장도에 의해 결정된다. 즉, 여과율은 수입 세동맥의 혈관 수축으로 인해 생성된 더 높은 혈압과 원심성 세동맥의 더 적은 혈관 수축으로 인해 생성된 더 낮은 혈압 간의 차이에 따라 달라진다.

GFR은 용질이 자유롭게 여과되고 신장에서 재흡수되거나 분비되지 않을 때 신장 청소율과 동일하다. 따라서 측정되는 비율은 계산 가능한 혈액량에서 유래된 소변 내 물질의 양이다. 이 원리를 이용하면, 사용된 물질의 소변 농도와 소변 흐름의 곱은 소변이 수집되는 동안 배설된 물질의 질량과 같다. 이 질량은 네프론에 아무것도 추가되거나 제거되지 않으므로 사구체에서 여과된 질량과 같다. 이 질량을 혈장 농도로 나누면 질량이 원래 나온 혈장의 부피, 즉 앞서 언급한 기간 내에 보우만 캡슐에 들어간 혈장 유체의 부피가 된다. GFR은 일반적으로 시간당 부피 단위(예: 분당 밀리리터(mL/min))로 기록된다. 여과분율과 비교해 볼 수 있다.

: $GFR = \frac { \mbox{소변 농도} \times \mbox{소변 흐름} }{ \mbox{혈장 농도} }$

크레아티닌은 주로 근육에서 생성되는 생체 물질로, 신장 사구체에서 여과된 후, 요세관에서의 분비나 재흡수를 거의 거치지 않고 소변으로 배설된다. 혈장 단백 결합의 영향을 받지 않으므로, 크레아티닌 청소율은 사구체 여과율(GFR)에 근사할 수 있다. 생체 물질이므로, 검사 시약을 정맥 내 주사하거나 체내 분포를 기다릴 필요 없이, 채혈(혈액 검사)만으로도 검사값을 얻을 수 있어 간편하다.

다만 신장 기능 장애 시, 크레아티닌이 요세관에서 약간 분비될 수 있으므로, 크레아티닌 청소율이 실제 GFR보다 높게 나올 수 있다.

3. 측정

사구체 여과율(GFR)은 이눌린, 크레아티닌, 방사성 추적자, 시스타틴 C 등을 이용하여 측정할 수 있다.

임상 진료에서는 GFR 측정을 위해 크레아티닌 청소율 또는 혈청 크레아티닌 수치를 기반으로 한 크레아티닌 청소율 추정치를 사용한다. 크레아티닌은 신체에서 자연적으로 생성되는 물질로, 근육에서 발견되는 크레아틴 인산염의 분해 산물이다. 크레아티닌은 사구체에서 자유롭게 여과되지만, 매우 적은 양으로 사구체 주위 모세혈관에 의해 능동적으로 분비되어 크레아티닌 청소율이 실제 GFR을 10~20% 과대평가한다.

크레아티닌은 근육량의 변화, 최근 육류 섭취 등에 영향을 받기 때문에, 이를 대체하기 위한 물질로 시스타틴 C가 평가되었다. 시스타틴 C는 시스테인 프로테아제의 억제제로, 신체의 대부분의 세포에서 분비되는 단백질이다.^[14]

크롬-51(⁵¹Cr-EDTA)과 테크네튬-99m(^99mTc-DTPA) 등의 방사성 물질을 사용하여 사구체 여과율(GFR)을 정확하게 측정할 수 있다.^[9] 이들은 이눌린과 같이 사구체에서만 여과되는 이상적인 특성에 근접하며, 소변이나 혈액 검체 몇 개만으로도 측정이 가능하여 더 실용적이다.^[9]

이눌린을 사용하여 신장 기능을 측정하는 것은 다른 사구체 여과율 추정 방법과 비교되는 "금 표준"이다.^[6]

3. 1. 이눌린

이눌린은 사구체 여과 이후 신장에서 재흡수되거나 분비되지 않으므로, 그 배설 속도는 사구체 여과 속도에 정비례한다. 이눌린 청소율 측정 시 불완전한 소변 수집은 중요한 오차의 원인이 된다.^[5]

이눌린을 사용한 신장 기능 측정은 다른 사구체 여과율 추정 방법과 비교되는 "금 표준"이다.^[6] 2018년, 프랑스 약물 감시 기관은 일부 환자에게서 치명적인 결과를 포함한 과민 반응이 나타나자 이눌린 및 이눌린 유사체인 시니스트린 기반 제품을 시장에서 철수했다.^[7] 그 결과, 조영제인 이옥소산과 아이오탈라메이트가 GFR을 측정하는 더 대중적인 대안이 되었으며, GFR 결정에 충분한 정확도를 보이는 것으로 간주된다.^[8]

3. 2. 크레아티닌

크레아티닌은 근육에서 발견되는 크레아틴 인산의 분해 산물로, 신체에서 자연적으로 생성된다. 크레아티닌은 사구체에서 자유롭게 여과되지만, 아주 소량 세뇨관 주변 모세혈관에서 분비되기도 한다. 이로 인해 크레아티닌 청소율이 실제 사구체 여과율(GFR)을 10~20% 정도 과대평가하는 경향이 있다.^[18]

임상에서는 GFR 측정을 위해 혈청 크레아티닌 수치를 기반으로 한 크레아티닌 청소율, 또는 크레아티닌 청소율 추정치를 사용한다. 크레아티닌 청소율은 측정의 용이성 때문에 이러한 오차를 감수하고 널리 사용된다. 인슐린을 지속적으로 주입하여 GFR을 정확하게 측정하는 것과 달리, 크레아티닌은 이미 혈액 내에서 정상 상태 농도에 있기 때문에 측정이 훨씬 덜 번거롭다.^[18]

하지만 크레아티닌을 이용한 GFR 추정에는 한계가 있다. 모든 추정 방정식은 근육량에 따라 달라지는 24시간 크레아티닌 배설률 예측에 의존한다. Cockcroft-Gault 및 CKD-EPI 2021 방정식은 인종을 보정하지 않는다. 근육량이 많을수록 크레아티닌 청소율이 같아도 혈청 크레아티닌이 더 높게 나타난다.^[18]

혈청 크레아티닌 수치만 보고 판단할 때 흔히 저지르는 실수는 근육량을 고려하지 않는 것이다. 따라서 혈청 크레아티닌 수치가 1.4mg/dL인 노년 여성은 실제로는 중등도 만성 신장 질환을 앓고 있을 수 있지만, 근육질의 젊은 남성은 같은 수치에서도 정상적인 신장 기능을 가질 수 있다. 악액질 환자 및 간경변증 환자는 근육량이 매우 적고 크레아티닌 배설률이 낮아, 혈청 크레아티닌 수치가 0.9mg/dL여도 중등도 심각한 만성 신장 질환을 앓고 있을 수 있으므로 크레아티닌 기반 방정식을 주의해서 사용해야 한다.

크레아티닌은 주로 근육에서 생성되는 생체 물질로, 신장 사구체에서 여과된 후 소변으로 배설된다. 혈장 단백 결합의 영향을 받지 않아 크레아티닌 청소율은 사구체 여과율(GFR)에 근사할 수 있다. 검사 시약을 정맥 주사하거나 체내 분포를 기다릴 필요 없이 채혈만으로 검사값을 얻을 수 있어 간편하다.

다만 신장 기능 장애 시에는 크레아티닌이 요세관에서 약간 분비될 수 있어, 크레아티닌 청소율이 실제 GFR보다 높게 나올 수 있다.

3. 3. 방사성 추적자

크롬-51(⁵¹Cr-EDTA)과 테크네튬-99m(^99mTc-DTPA) 등의 방사성 물질을 사용하여 사구체 여과율(GFR)을 정확하게 측정할 수 있다.^[9] 이들은 이눌린의 이상적인 특성(사구체 여과만 겪음)에 근접하며, 소변이나 혈액 검체 몇 개만으로도 더 실용적으로 측정이 가능하다. ⁵¹Cr-EDTA의 신장 또는 혈장 청소율 측정은 유럽에서 널리 사용되지만, ^99mTc-DTPA를 대신 사용할 수 있는 미국에서는 사용이 불가능하다.^[10] ⁵¹Cr-EDTA는 표준인 이눌린과 비교하여 정확성이 입증되었다.^[11]^[12]^[6] 영국 지침에서는 ⁵¹Cr‑EDTA의 사용을 표준 측정으로 간주한다.^[13]

3. 4. 시스타틴 C

시스타틴 C는 시스테인 프로테아제의 억제제로, 신체의 대부분의 세포에서 분비되는 단백질이다.^[14] 사구체에서 자유롭게 여과된 후 세뇨관 상피 세포에서 재흡수되어 분해되며, 소변으로 배설되는 양은 극히 적다. 따라서 시스타틴 C 수치는 소변이 아닌 혈류에서 측정한다.

크레아티닌은 근육량의 변화, 최근 육류 섭취 등에 영향을 받기 때문에, 이를 대체하기 위한 물질로 시스타틴 C가 평가되었다. 혈청 시스타틴 C 수치를 이용하여 추정 사구체 여과율(eGFR)을 계산하는 방정식이 개발되었다.^[15]

2022년, 국립 신장 재단(NKF)과 미국 신장 학회(ASN)는 만성 신장 질환의 위험이 있거나 앓고 있는 성인에서 추정 사구체 여과율을 확인하는 데 시스타틴 C가 유용하다고 언급하며, 시스타틴 C를 이용한 eGFR 확인 검사를 권고했다. 이들은 크레아티닌과 시스타틴 C를 함께 사용하는 것이 더 정확하며, 더 나은 임상적 결정을 지원할 것이라고 제안했다.

4. 계산

GFR(사구체 여과율)은 사구체 모세혈관과 보우만 주머니 사이의 유체 흐름 속도를 나타내는 다음 공식으로 계산할 수 있다.^[16]^[17]

: $GFR = K_f \times (P_G - P_B - \Pi_G + \Pi_B)$

$K_f$ 는 여과 상수라고 불리며, 수력 전도도와 사구체 모세혈관의 표면적을 곱한 값이다.
$P_G$ 는 사구체 모세혈관 내의 정수압이다.
$P_B$ 는 보우만 주머니 내의 정수압이다.
$\Pi_G$ 는 사구체 모세혈관 내의 교질 삼투압이다.
$\Pi_B$ 는 보우만 주머니 내의 교질 삼투압이다.

또한 GFR은 용질이 자유롭게 여과되고 신장에서 재흡수되거나 분비되지 않을 때 신장 청소율과 동일하다. 이 원리를 바탕으로 다음과 같은 공식을 사용하여 GFR을 계산할 수 있다.

:

GFR = \frac { \mbox{소변 농도} \times \mbox{소변 흐름} }{ \mbox{혈장 농도} }

5. 청소율 및 여과율

사구체 여과율(GFR)은 단위 시간당 신장의 사구체 모세혈관에서 보우만낭으로 여과되는 체액의 양을 의미한다.^[56] GFR은 구심성(입력) 세동맥과 원심성(출력) 세동맥의 차별적인 기저 긴장도에 의해 유지된다. 즉, 여과율은 수입 세동맥의 혈관 수축으로 인해 생성된 더 높은 혈압과 원심성 세동맥의 더 적은 혈관 수축으로 인해 생성된 더 낮은 혈압 간의 차이에 따라 달라진다.

GFR은 일반적으로 분당 밀리리터(mL/min) 단위로 기록된다. 사구체 여과율을 계산하거나 추정하는 데에는 여러 가지 기술이 사용된다.

5. 1. 여과 분율

여과 분율(FF)은 신장을 통해 여과되는 혈장의 양을 나타내는 지표로, 사구체 여과율(GFR)을 신 혈장 흐름(RPF)으로 나눈 값이다.^[56] FF = GFR / RPF 이며, 정상적인 사람의 FF는 약 20%이다.

5. 2. 신장 제거

신장 제거(renal clearance rate^영어)는 용질이 자유롭게 여과되고 신장에서 재흡수되거나 분비되지 않을 때 사구체 여과율(GFR)과 동일하다.^[56] 따라서 측정되는 비율은 계산 가능한 혈액량에서 유래된 소변 내 물질의 양이다. 이 원리를 아래 방정식과 연관시키면 사용된 물질의 경우 소변 농도와 소변 흐름의 곱은 소변이 수집되는 동안 배설된 물질의 질량과 같다. 이 질량은 네프론에 아무것도 추가되거나 제거되지 않으므로 사구체에서 여과된 질량과 같다. 이 질량을 혈장 농도로 나누면 질량이 원래 나온 혈장의 부피, 즉 앞서 언급한 기간 내에 보우만 캡슐에 들어간 혈장 유체의 부피가 된다.

:

GFR = \frac { \mbox{소변 농도} \times \mbox{소변 흐름} }{ \mbox{혈장 농도} }

사구체 여과율(GFR 또는 eGFR)을 계산하거나 추정하는 데 사용되는 여러 가지 기술이 있다. 위 공식은 청소율과 동일한 경우에만 GFR 계산에 적용된다.

:''C''_''x''^영어 = (''U''_''x''^영어) × (V^영어 / P_''x''^영어)

''C''_''x''^영어는 X의 신장 청소율이다(일반적으로 1ml / min 단위).
''U''_''x''^영어는 X의 소변 농도이다.
''P''_''x''^영어는 X의 혈장 농도이다.
''V''^영어는 소변량이다.

6. 추정

임상에서는 사구체 여과율(GFR)을 직접 측정하기보다는 혈청 크레아티닌 수치를 기반으로 한 추정 공식을 사용하여 eGFR(추정 사구체 여과율)을 계산하는 경우가 많다. 크레아티닌은 신체에서 자연적으로 생성되며, 사구체에서 자유롭게 여과되지만 세뇨관 주변 모세혈관에서 소량 분비되기도 한다. 이 때문에 크레아티닌 청소율은 실제 GFR을 10~20% 과대평가하지만, 측정의 용이성으로 인해 이러한 오차는 허용 가능한 수준으로 간주된다.^[56]

크레아티닌 기반 추정 공식은 근육량의 영향을 받기 때문에, 근육량이 많은 사람이나 악액질, 간경변증 환자와 같이 근육량이 매우 적은 사람에게는 주의해서 사용해야 한다. eGFR은 만성 콩팥병 진단 및 관리의 주요 지표로 활용되며, 일상적인 GFR 평가를 위해 임상 진료 지침 및 규제 기관에서 권장하고 있다. 보다 정확한 평가가 필요할 때는 측정 GFR(mGFR)이 확인 검사로 권장된다.^[3]

최근에는 시스타틴 C를 이용한 eGFR 추정 방정식도 개발되었으며, 특히 만성 신장 질환의 위험이 있거나 앓고 있는 성인에서 eGFR을 확인하는 데 유용할 수 있다.

6. 1. 크레아티닌 청소율 C_Cr

크레아티닌 청소율(C_Cr)은 임상에서 사구체 여과율을 측정하기 위해 사용되는 방법 중 하나이다. 크레아티닌은 근육에서 생성되는 크레아틴 인산의 분해 산물로, 신체의 사구체에서 자유롭게 여과되고 세뇨관에서 소량 분비된다. 이 때문에 크레아티닌 청소율은 실제 사구체 여과율을 10~20% 정도 과대평가하지만, 측정의 용이성 때문에 이러한 오차는 허용 가능한 수준으로 여겨진다.

크레아티닌 청소율은 24시간 동안 수집된 소변의 크레아티닌 농도(U_Cr), 소변 유속(V), 그리고 혈장 크레아티닌 농도(P_Cr)를 이용하여 계산한다. 공식은 다음과 같다.

:

C_{Cr} = \frac { U_{Cr} \times \dot{V} }{ P_{Cr} }

예를 들어, 혈장 크레아티닌 농도가 0.01 mg/mL이고, 1시간 동안 크레아티닌 농도가 1.25 mg/mL인 60mL의 소변을 배출하는 경우, 크레아티닌 청소율은 다음과 같이 계산된다.

:

C_{Cr} = \frac \mathrm{1.25\ mg/mL \times \frac{60\ mL}{60\ min}}\mathrm{0.01\ mg/mL} = \frac \mathrm{ {1.25\ mg/mL} \times {1\ mL/min}}\mathrm{0.01\ mg/mL} = \frac \mathrm{1.25\ mg/min}\mathrm{0.01\ mg/mL} = \mathrm{125\ mL/min}

일반적으로 24시간 동안 소변을 수집하고, 다음 날 아침까지의 소변량과 혈액 검사 결과를 비교하여 크레아티닌 청소율을 계산한다. 소변 유속은 분당으로 계산되므로, 공식은 다음과 같이 표현할 수 있다.

:

C_{Cr} = \frac { U_{Cr} \ \times \ \text{24-hour volume} }\mathrm{P_{Cr} \ \times \ 24 \times 60\ min}

결과를 서로 다른 크기의 사람들 간에 비교하기 위해, 크레아티닌 청소율은 체표면적(BSA)에 대해 보정되어 mL/min/1.73 m²로 표현되기도 한다. 공식은 다음과 같다.

:

C_\text{Cr-corrected} = \frac {C_{Cr} \ \times \ {BSA}} \mathrm{1.73}

24시간 소변 수집은 완전한 검체 수집의 어려움 때문에 널리 사용되지 않지만, 혈청 크레아티닌으로부터 크레아티닌 청소율 추정이 신뢰할 수 없는 경우(식이 섭취나 근육량의 변화가 있는 경우)에는 여전히 유용한 검사이다.^[19]

6. 2. Cockcroft-Gault 공식

Cockcroft-Gault 공식은 혈청 크레아티닌, 나이, 체중을 이용하여 크레아티닌 청소율을 추정하는 공식이다.^[20] 1976년에 이 공식을 처음 발표한 천식 전문의 도널드 윌리엄 콕크로프트|Donald W. Cockcroft^de(1946년 출생)와 신장 전문의 매튜 헨리 골트|Matthew Henry Gault^de(1925–2003)의 이름을 따서 명명되었다.^[21]^[22]

남성:
여성: 남성 결과에 0.85를 곱한다.

이 공식은 계산이 간단하고 계산기 없이도 수행할 수 있어 유용하다. Cockcroft–Gault 공식은 근육량이 적은 노인이나 여성의 경우 신장 기능이 과대평가될 수 있음을 고려해야 한다.^[19]

Cockcroft–Gault 방정식의 흥미로운 특징 중 하나는 크레아티닌 청소율(CCr) 추정이 나이에 얼마나 의존적인지를 보여준다는 것이다. 나이 항은 (140 – 나이)이다. 이는 20세의 사람(140 – 20 = 120)이 같은 수준의 혈청 크레아티닌을 가진 80세의 사람(140 – 80 = 60)보다 크레아티닌 청소율이 두 배 높다는 것을 의미한다.

6. 3. 신장질환 식이요법 수정(MDRD) 공식

신장 질환 식이 조절 연구(Modification of Diet in Renal Disease Study, MDRD) 그룹에서 개발한 공식은 사구체 여과율(GFR)을 추정하는 데 사용된다.^[23] 이 공식은 현재 호주^[24]와 영국 대부분의 실험실에서 크레아티닌 측정과 함께 추정 GFR을 계산하고 보고하는 데 사용되며, 만성 신장 질환 진단의 기초가 된다.^[25]^[26] 그러나 MDRD-eGFR의 자동 보고 채택에 대한 비판도 널리 제기되었다.^[27]^[28]^[29]

가장 일반적으로 사용되는 공식은 "4변수 MDRD"로, 혈청 크레아티닌, 나이, 인종, 성별 등 4가지 변수를 사용하여 GFR을 추정한다.^[30] 원래 MDRD 공식은 혈액 요소 질소 및 알부민 수치를 추가 변수로 하여 6개의 변수를 사용했다.^[23] 이 공식들은 만성 신장 질환 환자에게는 유효하지만, GFR이 60 mL/min 이상인 건강한 환자에서는 GFR을 과소평가하는 경향이 있다.^[31]^[32] 또한 급성 신부전에서는 검증되지 않았다.

4변수 MDRD 공식은 다음과 같다.

크레아티닌 (mg/dL)

::

\text{eGFR} = \text{186}\ \times \ [\text{혈청 크레아티닌}]^{-1.154} \ \times \ \text{나이}^{-0.203} \ \times \ \text{[1.212 if 흑인]} \ \times \text{[0.742 if 여성]}

크레아티닌 (μmol/L)

::

\text{eGFR} = \text{32788}\ \times \ [\text{혈청 크레아티닌}]^{-1.154} \ \times \ \text{나이}^{-0.203} \ \times \ \text{[1.212 if 흑인]} \ \times \text{[0.742 if 여성]}

:: (μmol/L 단위의 크레아티닌 수치는 88.4로 나누어 mg/dL로 변환할 수 있다. 여기서 32788은 186×88.4^1.154와 같다.)

6변수 MDRD 공식은 혈청 알부민과 혈액 요소 질소 (BUN) 수치를 포함한다.

:

\text{eGFR} = \text{170}\ \times \ [\text{혈청 크레아티닌}]^{-0.999} \ \times \ \text{나이}^{-0.176} \ \times \ \text{[0.762 if 여성]} \ \times \ \text{[1.180 if 흑인]} \ \times \ \text{BUN}^{-0.170} \ \times \ \text{알부민}^{+0.318}

: (크레아티닌과 혈액 요소 질소 농도는 mg/dL 단위, 알부민 농도는 g/dL 단위이다.)

MDRD 방정식은 실험실에서 혈청 크레아티닌 측정을 동위원소 희석 질량 분석법(IDMS)으로 보정하지 않은 경우에만 사용해야 한다. IDMS로 보정된 혈청 크레아티닌을 사용하는 경우 위의 방정식에 0.94086 (175/186)을 곱해야 한다.^[33]

이 공식은 신체 크기를 조정하지 않으므로 결과는 mL/min/1.73 m² 단위로 제공되며, 1.73 m²는 질량 63 kg, 키 1.7 m인 성인의 추정 체표면적이다.

6. 4. CKD-EPI 공식

CKD-EPI(만성 콩팥병 역학 협력 연구) 공식은 MDRD 공식보다 정확도를 개선하기 위해 개발되었다. 특히 실제 GFR이 60 mL/min/1.73 m² 이상일 때 더 정확한 결과를 제공한다. 이 공식은 2009년에 처음 발표되었으며, 현재 영국 국립 보건 임상 연구원(NICE)에서 권장하는 공식이다.^[26]

CKD-EPI 공식은 여러 연구의 데이터를 통합하여 개발되었다. 8254명의 참가자를 포함하는 10개의 연구를 통해 개발되었고, 3896명의 참가자를 포함하는 16개의 추가 연구를 통해 검증되었다. 연구 결과, CKD-EPI 방정식은 MDRD 방정식보다 편향이 적고 정확성이 높았으며, 특히 GFR이 높을 때 더 나은 성능을 보였다.

하지만, CKD-EPI 공식은 흑인 여성, 노인 및 비만 환자를 포함한 특정 인구 집단에서 성능이 좋지 않아, MDRD 추정치보다 임상의들에게 덜 인기가 있었다.^[34] 이러한 문제를 해결하기 위해 인종 계수를 제외한 2021년 CKD-EPI 공식이 발표되었다.
2009년 CKD-EPI 공식^[35]

eGFR^영어 = 141 × min(SCr/k,1)^a × max(SCr/k,1)^-1.209 × 0.993^나이 × [여성인 경우 1.018] × [흑인인 경우 1.159]

SCr: 혈청 크레아티닌 (mg/dL)
k: 여성 0.7, 남성 0.9
a: 여성 -0.329, 남성 -0.411
min: SCr/k 또는 1 중 최솟값
max: SCr/k 또는 1 중 최댓값

2021년 CKD-EPI 공식^[37]

eGFR^영어 = 142 × min(SCr/k,1)^a × max(SCr/k,1)^-1.209 × 0.9938^나이 × [여성인 경우 1.012]

SCr: 혈청 크레아티닌 (mg/dL)
k: 여성 0.7, 남성 0.9
a: 여성 -0.241, 남성 -0.302
min: SCr/k 또는 1 중 최솟값
max: SCr/k 또는 1 중 최댓값

2009년 공식과 비교하여 2021년 공식은 인종 계수가 제거되어 인종 차별 논란을 해소하였다.

2009년과 2021년 CKD-EPI 공식을 정리하면 다음과 같다.

인구 집단	혈청 크레아티닌 (Scr)	2009년 공식^[35]	2021년 공식^[37]
남성, 비흑인	Scr ≤ 0.9	eGFR^영어 = 141 × (SCr/0.9)^-0.411 × 0.993^나이	eGFR^영어 = 142 × (SCr/0.9)^-0.302 × 0.9938^나이
남성, 비흑인	Scr > 0.9	eGFR^영어 = 141 × (SCr/0.9)^-1.209 × 0.993^나이	eGFR^영어 = 142 × (SCr/0.9)^-1.2 × 0.9938^나이
여성, 비흑인	Scr ≤ 0.7	eGFR^영어 = 144 × (SCr/0.7)^-0.329 × 0.993^나이	eGFR^영어 = 143 × (SCr/0.7)^-0.241 × 0.9938^나이
여성, 비흑인	Scr > 0.7	eGFR^영어 = 144 × (SCr/0.7)^-1.209 × 0.993^나이	eGFR^영어 = 143 × (SCr/0.7)^-1.2 × 0.9938^나이
흑인 남성	Scr ≤ 0.9	eGFR^영어 = 163 × (SCr/0.9)^-0.411 × 0.993^나이	해당 없음
흑인 남성	Scr > 0.9	eGFR^영어 = 163 × (SCr/0.9)^-1.209 × 0.993^나이	해당 없음
흑인 여성	Scr ≤ 0.7	eGFR^영어 = 166 × (SCr/0.7)^-0.329 × 0.993^나이	해당 없음
흑인 여성	Scr > 0.7	eGFR^영어 = 166 × (SCr/0.7)^-1.209 × 0.993^나이	해당 없음

2009년 CKD-EPI 공식은 중년 인구에서 MDRD 공식보다 심혈관 위험 예측을 개선하는 것으로 나타났다.^[36]

6. 5. 마요 이차 공식

메이요 이차 공식(Mayo Quadratic Formula)은 신장 기능이 보존된 환자에서 사구체 여과율(GFR)을 더 잘 추정하기 위해 개발된 공식이다.^[31] 이 공식은 MDRD 공식이 신장 기능이 보존된 환자에서 GFR을 과소평가하는 경향을 보완한다.^[38]^[39]

메이요 이차 공식은 다음과 같다.^[39]

: ''eGFR = exp(1.911 + 5.249/[혈청 크레아티닌] - 2.114/[혈청 크레아티닌]² - 0.00686 × 나이 - [여성인 경우 0.205])''

혈청 크레아티닌이 0.8mg/dL 미만이면 0.8mg/dL로 간주한다.

2008년 연구에 따르면 메이요 클리닉 이차 방정식은 방사성 핵종 GFR과 비교하여 적당한 수준으로 일치했지만, 임상 환경에서 MDRD 방정식보다 편향과 정확성이 떨어지는 것으로 나타났다.^[38]^[39]

6. 6. 슈워츠 공식

슈워츠 공식(Schwartz formula)은 소아의 사구체 여과율을 추정하기 위해 사용된다.^[42]^[41] 이 공식은 혈청 크레아티닌(mg/dL), 아이의 키(cm), 상수(k)를 이용하여 사구체 여과율을 추정한다.

:eGFR = (k × 키) / 혈청 크레아티닌

여기서 상수 k는 근육량에 따라 달라지며, 아이의 나이에 따라 값이 달라진다.

아이의 나이	상수 k 값
생후 1년 이내 미숙아	0.33^[40]
생후 1년 이내 만삭아	0.45^[41]
1세에서 12세 사이 영유아 및 소아	0.55^[42]

상수 k의 선택 방법은 사용된 신장 기능의 골드 스탠다드(예: 이눌린 청소율, 크레아티닌 청소율 등)에 따라 달라지며, 측정 당시의 요 흐름 속도에 따라서도 달라질 수 있다는 점이 문제시되어 왔다.^[43]

2009년에는 표준화된 혈청 크레아티닌을 사용하도록 공식이 업데이트되었고(권장 k=0.413), 혈청 크레아티닌 외에 혈청 시스타틴 C를 측정하면 정밀도를 향상시킬 수 있는 추가 공식이 도출되었다.^[44]

6. 7. IDMS 표준화 노력

혈액 내 크레아티닌 측정 방법의 차이로 인해 발생하는 오차를 줄이기 위해, 모든 실험실에서 크레아티닌 측정값을 동위원소 희석 질량 분석법(IDMS)으로 보정하도록 하는 노력이 진행되고 있다.^[33] 미국의 NKDEP 프로그램은 이 문제를 해결하기 위해 모든 실험실이 크레아티닌 측정값을 IDMS(표준)에 맞추도록 시도했다. 2009년 말까지 미국의 모든 실험실이 새로운 시스템으로 전환하지는 않았다. IDMS로 보정된 분석법으로 크레아티닌을 측정했는지 여부에 따라 MDRD 방정식은 두 가지 형태로 제공된다. CKD-EPI 방정식은 IDMS로 보정된 혈청 크레아티닌 값에만 사용하도록 설계되었다.

7. 정상 범위

체표면적을 조정한 사구체 여과율(GFR)의 정상 범위는 40세 미만 남성의 경우 평균 125 mL/min/1.73m², 여성의 경우 90-120 mL/min/1.73m²이다. 소아의 경우 이눌린 청소율로 측정된 GFR은 2세까지 남녀 모두 110 mL/min/1.73 m²이며, 이후 점진적으로 감소한다. 40세 이후에는 GFR이 매년 0.4-1.2 mL/min씩 나이에 따라 점진적으로 감소한다.

8. GFR 감소

신장 기능 저하는 여러 종류의 신장 질환에 의해 발생할 수 있다. GFR 감소가 의심되는 경우, 병력 청취와 신체 검사를 수행하고, 신장 초음파 검사와 요검사를 실시하여 원인을 파악해야 한다.

병력에서 가장 중요한 항목은 약물, 부종, 야뇨증, 육안적 혈뇨, 신장 질환의 가족력, 당뇨병, 다뇨증 등이다. 신체 검사에서는 혈관염, 루푸스 홍반, 당뇨병, 심내막염, 고혈압 징후를 확인해야 한다.

요검사는 병리학적 소견이 없더라도 신장 외적 원인을 시사할 수 있어 유용하다. 단백뇨 및/또는 요 침전물은 사구체 질환을, 혈뇨는 사구체 질환이나 요로 질환을 나타낼 수 있다.

신장 초음파 검사에서는 신장 크기, 반에코성, 수신증 징후를 평가한다. 신장 비대는 당뇨병성 신증, 국소 분절 사구체 경화증, 골수종을, 신장 위축은 만성 신장 질환을 시사한다.

8. 1. 만성 신장 질환 단계

만성 콩팥병의 중증도는 6단계로 나뉜다. 가장 심각한 세 단계는 MDRD-eGFR 값으로 정의되며, 처음 세 단계는 콩팥 질환의 다른 증거(예: 단백뇨) 유무에 따라서도 달라진다.

만성 콩팥병 단계	사구체 여과율 (mL/min/1.73m²)
1단계	≥ 90
2단계	60–89
3단계	30–59
4단계	15–29
5단계	< 15

0) 정상적인 콩팥 기능 – 사구체 여과율이 90 mL/min/1.73m² 이상이고 단백뇨 없음
1) CKD1 – 사구체 여과율이 90 mL/min/1.73m² 이상이며 콩팥 손상의 증거가 있음
2) CKD2 (경도) – 사구체 여과율이 60~89 mL/min/1.73m²이며 콩팥 손상의 증거가 있음
3) CKD3 (중등도) – 사구체 여과율이 30~59 mL/min/1.73m²
4) CKD4 (중증) – 사구체 여과율이 15~29 mL/min/1.73m²
5) CKD5 콩팥 부전 – 사구체 여과율이 15 mL/min/1.73m² 미만. 일부에서는 투석이 필요한 5단계 환자를 위해 CKD5D를 추가하며, CKD5 환자 중 다수는 아직 투석을 받지 않는다.

참고: 다른 사람들은 이식 환자에게 단계에 관계없이 "T"를 추가한다.

모든 임상의가 위의 분류에 동의하는 것은 아니며, 특히 노인의 경우 경미하게 감소된 콩팥 기능을 가진 환자를 질병이 있는 것으로 잘못 분류할 수 있다고 제안한다.^[45]^[46]

9. eGFR 계산에서 인종 제거

2017년, 베스 이스라엘 디코니스 메디컬 센터는 추정 사구체 여과율(eGFR) 보고서에서 흑인 인종 계수를 삭제하여, 투석을 시작하기 전 흑인 환자의 비율이 꾸준히 증가하는 결과를 낳았다. 호이그 등은 이 문제에 대해 "인종은 측정할 수 없고 부정확하게 사용될 수 있으며 흑인 환자의 신장 이식 접근 격차에 기여할 수 있는 사회적 구성물이다"라고 말했다.^[48]

2020년, 비야스 등은 뉴잉글랜드 의학 저널에 eGFR 계산에 인종을 사용하는 것을 비판하는 논문을 발표했는데, 이는 흑인으로 식별되는 환자들의 보고된 eGFR 값이 더 높게 나타나는 결과를 낳았다. 해당 논문에서 "알고리즘 개발자들은 흑인이 백인보다 평균 혈청 크레아티닌 농도가 높다는 증거로 이러한 결과를 정당화했다. 이 발견에 대한 설명으로는 흑인이 기저 시점에 더 많은 크레아티닌을 혈액으로 배출한다는 가정이 있는데, 이는 부분적으로 그들이 더 근육질이기 때문이라고 알려져 있기 때문이다. 분석 결과 이러한 주장에 의문이 제기되었지만, '인종 보정' eGFR은 여전히 표준으로 남아있다."라고 언급했다. 또한 "혈청 크레아티닌 수치의 인종적 차이의 원인에 대한 불확실성이 지속되는 한, 건강 불평등을 악화시킬 수 있는 관행보다 완화할 수 있는 관행을 선호해야 한다"고 결론 내렸다.^[49]

2022년 2월, 전미 신장 재단(NKF)과 미국 신장학회(ASN)의 신장 질환 진단에 인종 포함 재평가 공동 태스크 포스는 인종 수정자를 사용하지 않는 2021 CKD-EPI 방정식을 사용할 것을 권고했다.^[50]

2022년 7월, OPTN 이사회는 미국의 모든 이식 병원에서 이식 후보자 등록에 대한 인종 기반 계산을 폐지했다.^[51]

참조

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