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Table of Contents(A Closer Look At…sections in red)

History Pisse Prophecy: A Brief History of Urinalysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 The Matula . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 A Modern-Day Urine Wheel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 The Gordon Medical Museum at Guy’s Hospital . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28

History

section editorMeryl Haber

Urinalysis in Health and Disease Basic Urinary Tract Anatomy and Histology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 Urinalysis: Physical and Chemical Characteristics of Urine . . . . . . . . . . . . . 38 Critical Values . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 Indications for Urinalysis —Robert Novak, MD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46 Competency Testing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 Diagnostic Hallmarks of Urinary Tract Disease . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49 Microscopy Methods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56 Automation in Urinalysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60

Urinalysis in Health and Disease

section editorsDavid Blomberg

Katherine Galagan

Foreword . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . x Preface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xii Acknowledgments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xiii

Table of Contents vii

Cells Introduction to Cells. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88 Erythrocyte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90 RBC Mimics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95 Erythrocyte, Dysmorphic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96 RBC Shapes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99 Dysmorphic Red Cells . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100 Neutrophil . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102 Monocyte/Macrophage/Histiocyte. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110 Squamous Epithelial Cell . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112 Transitional Epithelial Cell (Urothelial Cell) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116 Decoy Cells . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123 Polyomavirus Infection of Kidney . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125 Eosinophil (any stage) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126 Eosinophiluria . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128 Eosinophils in Urine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129 Renal Tubular Epithelial Cell . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130 Renal Tubular Epithelial Cell With Fat Globules (Oval Fat Body). . . . 136 Spermatozoa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140 Lymphocyte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144

Diagnostic Issues Urinalysis in the Diagnosis of Urinary Tract Infection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 Hematuria . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68 Proteinuria . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 Urinalysis in Young Children

—Robert Novak, MD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 Urinalysis in Renal Transplantation

—David Cimbaluk, MD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78 Urinalysis in Patients With Urinary Diversions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82 Urinalysis in Pancreatic Transplants Patients

With Bladder Drainage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84

Diagnostic Issues

section editorsDavid Blomberg

Katherine Galagan

Cells

section editorDavid Blomberg

Casts Introduction to Casts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150 Hyaline Cast . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 160 The Formation, Appearance, and Composition of Casts . . . . . . . . . . . . . 165 Cast Formation: Tamm-Horsfall Protein . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166 Cast Formation: Composition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 167 Cast Formation: Evolution and Cellular Degeneration . . . . . . . . . . . . 168 Cast Formation: Summary of Types and Appearance . . . . . . . . . . . . . 169 Mixed Casts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 170 Pseudocasts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 171 Granular Cast . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 172 Waxy Cast . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 180 Fatty Cast . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 186 RBC/Blood/Hemoglobin Cast . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 192 Muddy Casts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 196 Non-Hemoglobin Pigmented Cast (Myoglobin Cast) . . . . . . . . . . . . . . . . 198 WBC Cast . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 200 Cellular Cast (RTE/PMN). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 202 Bacterial Cast . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 208 Crystal Casts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 210

Casts

section editorMeryl Haber

viii Table of Contents

Crystals Of Stones and Crystals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 214 Saturation, Supersaturation, and Lithogenic Factors . . . . . . . . . . . 217 Entities Forming True or Pseudo “Maltese Crosses”

Under Polarized Light . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 226 The Origin, Composition, and Growth of Urinary Calculi . . . . 227 Anatomy of the Distal Collecting System . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 227 Randall Plaques and the Origin of Oxalate-Based

Nephrolithiasis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 228 Lithogenesis, Matrix, and Composition of

Urinary Calculi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 230 The Composition of Matrix . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 232 Epitaxy and Stone Growth . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 233 Amorphous Urates/Phosphates . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 234 Amorphous Sediment Evaluation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 237 Hemosiderin Crystals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 237 Calcium Carbonate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 238 Calcium Phosphates . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 240 Ammonium/Magnesium Phosphate (Triple Phosphate) . . . . . . . . . . . . . 242 Struvite and Staghorn Calculi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 247 Staghorn Struvite Stone Formation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 248 Staghorn Calculi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 249 Familial Idiopathic Hypercalciuria . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 252 Causes of Hypercalciuria . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 253 Nephrocalcinosis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 254 Nephrocalcinosis and Nephrolithiasis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 255 Calcium Oxalate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 256 Oxalate Stones: Whewellite and Weddellite . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 264 Hyperoxaluria . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 266 The Toxic Glycol Family: A Brief History . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 268 Ethylene Glycol-Induced Crystalluria . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 271 Ammonium Biurate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 272 Ammonium Biurate Crystal Formation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 275 Uric Acid . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 276 Uric Acid: The Polymorphic Crystal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 286 The Many Faces of Uric Acid . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 287 Hippuric Acid. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 288 Distinguishing Hippuric Acid from Uric Acid Crystals . . . . . . . . . . . . . 289 Cystine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 290 Cystinuria . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 296 Cholesterol . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 298 Radiographic Dyes and Other Mimics of Cholesterol Crystals . . 302 Bilirubin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 304 Urine Pigments and the Color of Crystals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 307 Leucine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 308 Tyrosine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 312 Ampicillin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 314 Rare Crystallurias: Drugs, Enzyme Deficiencies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 316 Sulfamethoxazole/Sulfadiazine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 318 Acyclovir . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 322 Indinavir/Epivir . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 324 Crystal Identification by Shape, Birefringence, and pH . . . . . . . . . . . . . . . 326 Pathognomonic Shapes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 327 Differential Diagnosis by Shape . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 328 Differential Diagnosis by Birefringence . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 331 Differential Diagnosis by pH . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 332 Confirming the Identity of Crystals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 334

Crystals

196

section editorPatrick Ward

Table of Contents ix

Miscellaneous Introduction to Miscellaneous Elements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 372 Fat Droplets/Globules . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 374 Lipids in Urine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 376 Lipiduria . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 377 Corpora Amylacea . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 378 Exogenous Fiber . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 380 Artifacts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 386 Mucous Strands . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 388 Pollen Grains . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 390 Starch Granules . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 394

Miscellaneous

section editorKatherine Galagan

Organisms

section editorKatherine Galagan

Organisms Introduction to Organisms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 338 Bacteria . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 340 Yeast/Fungi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 344 Candida Infections . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 350 Yeast Morphology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 351 Enterobius Vermicularis (Pinworm) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 352 Parasites and other Organisms Contaminating Urine . . . . . . . . . . . . . 354 Contaminating Parasites . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 355 Enterovesical Fistula . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 355 Giardiasis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 357 Scabies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 358 Strongyloides . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 359 Trichomonas Vaginalis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 360 Identifying Trichomonads . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 361 Trichomonas Infection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 363 Schistosoma Haematobium . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 364 Comparison of Schistosoma Eggs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 367 Schistosomiasis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 368 Schistosoma Haematobium Lifecycle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 369

370 Appendix

Appendix

section editorsDavid Blomberg

Katherine Galagan

Appendix Appendix A: How to Review Proficiency Testing Challenges . . . . . . . . 402 Appendix B: Origin and Application of Proficiency Testing . . . . . . . . . . 403 Appendix C: Selected References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 410 Appendix D: Urine Master List (1985-2010) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 420 Appendix E: Master List Identifications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 421 Appendix F: Urine Sediment Proficiency Testing Challenges

Listed by Master List Identification (1985-2010) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 425 Appendix G: Urine Sediment Proficiency Testing Challenges

Listed by Year (1985-2010) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 429 Index . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 441