적혈구는 체외의 시험관에서 일정 시간 동안 수직으로 놓아두었을 때 연전(rouleaux)을 형성, 침강이 되고 이후 패킹(packing phase)이 되는 세 단계를 거치게 되는데, 이때 혈장 내 성분이 침강한 높이에 영향을 끼친다[1,2]. 혈장 내에 섬유소원이나 감마 글로불린 등 급성기 단백질의 농도가 증가하면 적혈구 침강은 촉진되고 알부민, 레시틴 등이 증가하면 침강의 높이는 감소하게 된다[3]. 이렇게 감염 및 염증상태에서의 혈장 내 물질에 따라 적혈구 침강이 달라지는 성질을 환자의 진단검사로 이용할 수 있다.

적혈구침강속도(erythrocyte sedimentation rate, ESR)검사는 오늘날 임상검사실에서 널리 시행되는 검사 중 하나이다. ESR은 비특이적인 검사이지만 단클론감마글로불린병증(monoclonal gammopathy), 류마티스관절염(rheumatoid arthritis) 등 다양한 질병의 진단, 예후판정 및 추적관찰에 널리 이용되고 있다[4].

ESR을 측정하는 방법은 Westergren이 1921년, Wintrobe와 Landsberg가 1935년에 처음 기술한 바 있다[5]. 초기에 많이 쓰였던 방법은 후자의 Wintrobe법이었는데, oxalate 또는 ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA)를 희석제로 사용하며 스탠드에 수직으로 세워진 11 cm 길이의 튜브(Wintrobe tube)에서 1시간 동안 적혈구가 침강하는 거리(mm)를 측정한다. Westergren법은 Wintrobe법과 달리 30 cm 길이의 튜브를 사용하고 sodium citrate를 희석제로 사용한다. International Council for Standardization in Haematology (ICSH)는 1977년에 Westergren법을 ESR 측정의 표준법(reference method)으로 선택하였고 이후 몇차례 개정된 바 있다[6].

Modified Westergren법은 Westergren법을 변형하여 검사시간이 보다 짧고 희석이 필요하지 않거나 EDTA를 희석제로 사용하여 다른 혈액검사와 같이 시행할 수 있다[7]. 수기법으로 검사되기도 하고 자동화 장비의 원리로 여러 제조사의 장비에서 차용되고 있다.

최근의 자동화 장비를 이용한 검사방법 중에는 기존의 원리가 상당히 변형된 방법도 많이 도입이 되었는데, 이는 alternate법으로 분류할 수 있다. Alternate법은 대개 ESR의 초기 rouleaux 형성단계만 측정하므로 검사시간이 상당히 단축된다[8]. 대표적 장비로 capillary photometric-kinetic 방식의 Test-1 (Alifax S.p.A., Polverara, Italy)과 photometric rheoscope 방식의 iSED (Alcor Scientific, Smithfield, RI, USA)가 있다.

ESR 결과가 임상적으로 활용하기 위해서는 참고범위, 검사 값의 변동폭 등에서 기준이 필요한데, 전통적인 ESR 검사는 수기법이므로 검사실 간 혹은 검사실 내 검사결과의 변이가 크다. 또한 alternate법 같은 새로운 검사법이 오늘날 검사실에서 주로 쓰는 방법이 되면서 검사방법의 차이에 따라 ESR 결과는 더욱 다양하게 나타날 수 있다. 국내의 임상검사실은 검사실별로 대개 한 가지 방법을 사용하므로 검사방법 간의 차이를 자체적으로 검증하기에는 한계가 있다.

국내에서는 대한임상정도관리협회에서 2018년부터 ESR을 신빙도조사사업시범사업으로 선정하여 매년 실시하기 시작하였다. 이에 신빙도조사사업 결과를 토대로 국내에서 다양한 ESR 검사방법의 현황을 파악하고, 검사방법 간의 차이를 알아보고자 하였다.

1. ESR 검사 신빙도조사 자료

ESR 검사 신빙도조사는 2018년부터 2021년까지 연 2회 실시하였으며, 매회차 Alifax 장비는 3개, 그 외의 장비와 검사법은 2개 농도의 물질을 보내어 검사하게 하였다. 물질은 Wintrobe, Westergren, modified Westergren법은 Liquichek Sedimentation Rate Control (Bio-Rad, Hercules, CA, USA)을, Alifax사 장비는 LATEX EQE (Alifax S.p.A.)를, iSED는 SEDITROL (Alcor Scientific)을 사용하여 시행하였다.

2. 신빙도조사 결과 분석

2018년부터 2021년까지 연도별 ESR 검사 프로그램 결과의 참여기관 수, 검사방법과 해당 방법 내 장비의 분포, 검사결과를 조사하였다. 각 기관에서 사용하는 방법에 따라 Wintrobe, Westergren, modified Westergren, alternate로 나누고, modified Westergren법은 수기법과 자동화법으로, alternate법은 Alifax와 iSED로 다시 나누었다. 매회차별 참여기관 결과값의 평균과 coefficient of variation (CV)를 구하였다.

3. 통계분석

각 방법 간, 방법 내 장비 간 CV 차이 분석을 위해 t-test와 analysis of variance 분석을 하였고, Dunnet 방법으로 사후검정(post-hoc)을 수행하였다. ESR 신빙도조사를 처음 시작한 2018년 1회차 값을 기준으로 연도별 CV 변화의 경향성을 알기 위해 선형회귀분석을 하였다. 통계분석은 IBM SPSS Statistics for Windows ver. 24.0 (IBM Corp., Armonk, NY, USA)를 사용하였으며 P<0.05를 유의한 것으로 하였다.

1. ESR 측정방법 및 기기 사용현황

2021년 1회차 ESR 신빙도조사 참여기관은 총 530기관으로, 이 중 alternate법이 전체 56.0% (298기관)로 가장 많았고, 그 다음으로 modified Westergren법 27.4% (146기관), Westergren법 8.5% (45기관), Wintrobe법 4.3% (23기관), 기타 3.8% (20기관) 순이었다(Table 1). Modified Westergren법의 경우 2018년에는 약 9.5% (8/84기관)이 수기법을 사용하고 있었으나, 수기법을 사용하는 기관이 점점 감소하여 2021년에는 수기법을 사용하고 있는 기관은 1기관(0.7%)이었고, 대부분의 기관(99.3%, 145/146 기관)이 자동화 장비를 이용하고 있었다.

Table 1 . The distribution of methods and instruments for the erythrocyte sedimentation rate test

Method/manufacturer	2018			2019			2020			2021
	1st	2nd		1st	2nd		1st	2nd		1st
Wintrobe	12 (3.6)	13 (3.8)		15 (3.8)	16 (4.0)		18 (4.2)	20 (4.6)		23 (4.3)
Westergen	21 (6.3)	27 (7.9)		36 (9.1)	39 (9.8)		39 (9.0)	37 (8.5)		45 (8.5)
Modified Westergen	84 (25.3)	82 (24.0)		102 (25.8)	97 (24.4)		105 (24.3)	106 (24.3)		146 (27.4)
Modified Westergen (manual)	8 (2.4)	6 (1.8)		7 (1.8)	5 (1.3)		4 (0.9)	4 (0.9)		1 (0.2)
Modified Westergen (automated)	76 (22.9)	76 (22.3)		95 (24.1)	92 (23.2)		101 (23.4)	102 (23.4)		145 (27.3)
YHLO	31 (9.3)	30 (8.8)		51 (12.9)	51 (12.8)		58 (13.4)	63 (14.4)		87 (16.4)
Diesse Diagnostica Senese	30 (9.0)	31 (9.1)		38 (9.6)	34 (8.6)		35 (8.1)	30 (6.9)		34 (6.4)
Caretium	5 (1.5)	5 (1.5)		2 (0.5)	3 (0.8)		3 (0.7)	4 (0.9)		8 (1.5)
labONE Inc.	6 (1.8)	7 (2.1)		3 (0.8)	2 (0.5)		3 (0.7)	3 (0.7)		8 (1.5)
RR Mechatrnics	3 (0.9)	2 (0.6)		1 (0.3)	1 (0.3)		1 (0.2)	1 (0.2)		2 (0.4)
Vital Diagnostics	1 (0.3)	1 (0.3)		0	1 (0.3)		1 (0.2)	1 (0.2)		1 (0.2)
ELITech Group										2 (0.4)
Succeeder										1 (0.2)
Biota										1 (0.2)
Polymedco Inc.										1 (0.2)
Alternate	190 (57.2)	194 (56.9)		221 (55.9)	229 (57.7)		253 (58.6)	258 (59.2)		298 (56.0)
Alifax	179 (53.9)	183 (53.7)		221 (55.9)	229 (57.7)		253 (58.6)	258 (59.2)		279 (52.4)
Test-1, micro test-1	165 (49.7)	169 (49.6)		204 (51.6)	213 (53.7)		236 (54.6)	243 (55.7)		260 (48.9)
Roller 20 LC & other	14 (4.2)	14 (4.1)		17 (4.3)	16 (4.0)		17 (3.9)	15 (3.4)		19 (3.6)
iSED	11 (3.3)	11 (3.2)								19 (3.6)
Others	25 (7.5)	25 (7.3)		21 (5.3)	16 (4.0)		17 (3.9)	15 (3.4)		20 (3.8)
Total	332 (100.0)	341 (100.0)		395 (100.0)	397 (100.0)		432 (100.0)	436 (100.0)		532 (100.0)

Values are presented as number (%). The instruments used were from the following companies: Liquichek Sedimentation Rate Control (Bio-Rad, Hercules, CA, USA), YHLO (Shenzhen, China), Diesse Diagnostica Senese (Siena, Italy), Caretium (Shenzhen, China), labONE Inc. (Lenexa, KS, USA), RR Mechatronics (Zwaag, The Netherlands), Vital Diagnostics (Bengaluru, India), ELITech Group (Puteaux, France), Succeeder (Beijing, China), Biota (Istanbul, Turkey), Polymedco Inc. (Cortlandt, NY, USA), iSED (Alcor Scientific, Smithfield, RI, USA), and Alifax (Alifax S.p.A., Polverara, Italy).

2. 검사법 및 장비 간 CV 비교

2018년도 1회차에서 2021년도 1회차까지 각 검사방법별 참여기관 결과의 CV값(mean±standard deviation)은 Wintrobe법이 21.4%±14.3%, Westergren법이 33.4%±12.8%, modified Westergren법이 22.8%±19.7%로 이들 세 가지 방법 간에는 통계적으로 유의한 차이는 없었다(P=0.116) (Fig. 1). Alternate법에서 참여기관 결과값의 CV는 6.2%±2.2%로 다른 모든 방법보다 유의하게 낮았다(P<0.001). Alternate법 중 Alifax 장비는 5.8%±1.8%, iSED는 7.6%±3.2%로 두 장비 간 유의한 차이는 없었다(P=0.241).

Figure 1. Coefficients of variation (CVs) of the results of the participating laboratories from 2018 to 2021. *Significant difference from all other methods (from Wintrobe, P=0.007; from Westergren, modified Westergren, and others, P<0.001). ^†Significant difference from other methods except the Westergren method (from Wintrobe, P=0.043, from modified Westergren, P=0.016, from alternate, P<0.001).

Modified Westergren법 중 수기법의 CV는 36.7%±26.2%였고, 자동화법의 CV는 19.9%±17.3%로 자동화법의 CV가 낮았으나, 통계적 유의성은 없었다(P=0.053). 자동화법 내에 각 장비 간에도 통계적으로 유의한 차이는 없었다(P=0.631) (Supplement 1). 기타 군은 34.6%±6.5%로 Westergren법을 제외한 다른 모든 방법에 비하여 유의하게 높은 CV를 보였다.

3. 연도별 CV 변화

참여기관 결과값의 CV는 전체적으로 2018년 1회차에는 2.4%–69.3%, 2021년 1회차에는 2.8%–33.0%로 감소하는 경향성을 보였다(P for trend=0.016) (Fig. 2A).

Figure 2. (A–G) The trends of coefficients of variation (CVs) of the results of the participating laboratories from 2018. The significant P-values for the trends of each plot are as follows: (A) 0.016; (B) 0.041 (low only); (C) 0.013; (D) 0.044; (F) 0.010. Abbreviations: L, low concentration; M, medium concentration; H, high concentration.

방법별로 분석하였을 때, Wintrobe법은 저농도 물질에서만 해마다 CV가 감소하는 경향성을 보였고(P for trend=0.041) (Fig. 2B), Westergren법과 modified Westergren법은 물질의 농도와 상관없이 점차 감소하는 경향을 보였다(P for trend=0.013 and 0.044, respectively) (Fig. 2C, D).

Alternate법은 2018년도 1회차가 6.0%–8.5%였고 2021년 1회차가 2.8%–11.9%로, 모든 농도에서 통계적으로 유의한 감소 경향은 나타나지 않았다(P for trend=0.175) (Fig. 2E). iSED 장비에 대해서는 2019년과 2020년도에 신빙도조사사업이 시행되지 않았기 때문에 이를 제외하고, Alifax 장비만 분석하였을 때는 해마다 유의하게 감소하는 경향성을 보였고(P for trend=0.010), 각 회차별 CV 간에도 유의한 차이가 있었으며(P=0.036), 사후검정결과 2018년 1회차와 비교하여 2021년 1회차의 CV가 유의한 폭으로 감소하였다(P=0.026) (Fig. 2F). 기타 방법의 연도별 유의한 차이는 없었다(P for trend=0.061) (Fig. 2G).

전 세계적으로, 많은 임상검사실이 검사자의 안전과 검사시간의 단축 면에서 자동화된 modified Westergren법 또는 alternate법을 사용하고 있다. Modified Westergren법은 대개 표준법인 Westergren법과 좋은 상관관계를 보이는 것으로 알려져 있으나[7], 자동화 장비들은 장비마다 튜브의 길이나 내경에 차이가 있고, alternate법은 Westergren법과 검사원리 측면에서도 차이가 있어 ESR 각 검사법 간의 차이를 파악하는 것이 필요하다. 그러나 그동안 이러한 방법 간에 차이를 파악하는 데에는 어려움이 있었고, 따라서 전체 방법을 비교 분석하는 연구결과도 거의 없는 실정이다. 국내에서는 2018년도부터 대한임상검사정도관리협회에서 신빙도조사사업을 시행함에 따라 국내 검사기관에 대한 자료수집이 가능하게 되었다.

ESR 신빙도조사사업 참여기관은 2018년 329기관에서 2021년도 530기관으로 해마다 증가하였고, 자동화기기를 사용하는 기관이 증가하는 추세이다. 매년 과반수 이상의 기관이 alternate법을 사용하고 있었고(55.9%–59.2%), modified Westergren법의 경우 자동화기기의 비중이 점점 늘어갔다. Wetstergren법과 Wintrobe법도 회차마다 다소간의 차이는 있으나, 여전히 상당수의 검사실에서 사용하고 있었다. 자동화기기의 편의성을 고려하더라도, 검사실의 규모나 특성에 따라 검사방법이 결정되고 유지되고 있는 것으로 보인다.

ICSH에서 2017년에 미국, 유럽, 중국 등 다수 국가의 ESR 현황을 보고한 바에 따르면, 조사한 총 6,333기관 중 72%가 alternate 또는 modified Westergren법을 사용하고 Westergren법은 28%에서 사용하고 있었다[9]. 나라마다 비중의 차이가 있지만 Westergren법 또는 Wintrobe 수기법의 비중이 여전히 큰 것을 볼 때 우리나라가 타국가에 비해 자동화기기 전환율이 높은 것을 알 수 있다. 본 조사에서 alternate법은 다른 모든 방법보다 유의하게 낮은 CV를 보였다. 이와 유사하게 미국의 1,000여 개 기관을 대상으로 실시한 조사에서 Westergren법의 CV는 14.6%–32.5%, non-Westergren은 9.6%–22.9%로, non-Westergren법이 Westergren법보다 다소 낮은 CV를 보였다[9]. 일반적으로 자동화 검사법이 수기법보다 검사의 변이가 낮은 것을 고려할 때[10,11], 자동화법인 alternate법이 Wintrobe나 Westergren 같은 수기법보다 검사실 간의 차이가 작은 것은 당연해 보인다. Alternate법은 대부분이 자동화 장비인 modified Westergren법과 비교했을 때도 CV가 낮았는데, 검사원리에서 alternate법은 헤마토크릿이나 혈액점도 등의 내부요인이나 튜브길이나 온도 같은 외부요인에 영향을 받지 않아, 기관 간 검사결과의 차이가 더 작은 것으로 생각된다[8]. 이와 더불어, 본 국내 조사에서 modified Westergren법에 포함된 장비가 더 다양한 것이 두 방법 간에 CV 차이에 기여하였을 것으로 생각한다.

Modified Westergren법에는 다양한 종류의 장비가 사용되고 있었다. 제조사마다 사용하는 튜브, 침강을 측정하는 시간에 차이가 있어 검사실 간 결과값 차이의 분포가 다를 것으로 기대했으나 검사실 간 결과값의 차이가 장비에 따라 유의한 차이를 보이지는 않았으며, modified Westergren법 전체는 Wintrobe법이나 Westergren법과도 차이를 보이지 않았다. 이 점도 alternate법의 단순화된 검사원리가 검사실 간 결과값의 차이를 적게 하였다는 반증이 될 수 있다.

신빙도조사사업이 진행되면서 참여기관 결과값의 CV는 회차가 진행될수록 대체적으로 유의하게 감소하는 것으로 나타났다. 신빙도조사사업에 참여하여 다른 기관과 결과값을 비교함에 따라, 검사실마다 수기법의 경우 측정방법을 보다 표준화하고, 자동화법의 경우 질 관리를 더욱 강화하였을 것이며, alternate법을 포함하여 자동화법의 비율이 높아진 것도 기여하였을 것으로 생각한다. 이는 신빙도조사사업이 검사실 간 결과값의 차이를 줄이고 검사의 질 향상에 기여하는 것을 보여주는 사례이다.

본 연구는 몇 가지 제한점이 있다. 첫째, 본 연구는 국내에서 대한임상검사정도관리협회 신빙도조사사업에 참여하는 기관만을 대상으로 한 것으로, 이에 참여하지 않는 검사실의 현황을 조사할 수 없었다. 그러나 거의 2,000개의 검사실이 신빙도조사사업에 참여하고 있고, 더욱이 검사량이 많은 검사실 대부분이 참여하고 있음을 고려할 때 국내 현황을 최대한 반영하였을 것으로 기대한다. 둘째, iSED 등 일부 장비들은 일부 회차에서 신빙도조사사업이 시행되지 않아 그 분포를 충분히 파악할 수 없었다. 셋째, Alifax사 이외의 장비는 사용하는 검사실의 수가 적어 장비 간 평가를 하고 통계적 유의성을 구하는 데 제한점이 있었다. 넷째, 신빙도조사사업의 특성상 검사의 정확도를 확인하는 것이 아닌 검사실 간 결과값 차이의 분포를 CV로 분석하는 방식이어서 표준법과 비교하여 각 방법의 bias를 의미하는 결과가 아닌 한계가 있다. 이와 같은 제한점에도 불구하고, 본 연구는 처음으로 국내 ESR 검사의 현황을 조사하였으며, 특히 다양한 검사법의 결과값의 분포를 제시한 데 큰 의의가 있다고 생각한다.

결론적으로, 국내에서는 ESR 검사에 대다수의 검사실에서 alternate법을 포함하여 자동화 방법을 사용하고 있으며, 검사실 간 결과값의 차이는 alternate법에서 가장 낮았다. 2018년 신빙도조사사업을 시작한 이후 지속적으로 참여 검사실의 수가 증가하였고, 검사실 간 결과값의 차이도 감소하는 경향을 보여, 신빙도조사사업이 ESR 검사의 질 향상에 기여하고 있음을 보여주었다.

Supplementary materials can be found via https://doi.org/10.15263/jlmqa.2022.44.3.159.

이 논문은 대한임상검사정도관리협회 2021년 학술연구비 (2021-11) 지원에 의해 이루어진 것이다.