L'esame microscopico del sedimento urinario rappresenta un mezzo indispensabile nella diagnosi delle malattie uro-nefrologiche. Lo studio del sedimento urinario e quindi la sua interpretazione non deve mai essere separata dall'esame fisico-chimico del campione di urina. Per il suo allestimento, ed in particolare per la sua interpretazione, è richiesta una grande accuratezza ed esperienza.
    L'esame generalmente viene eseguito su urine fresche, possibilmente emesse da non più di 1-2 ore. L'utilizzo di campioni di urina a distanza di diverse ore dalla raccolta e mantenute a temperatura ambiente può portare alla presenza di artefatti a causa delle inevitabili modifiche dei caratteri fisici e chimici del campione. Infatti, specialmente nel caso di urine ipotoniche, gli elementi cellulari ed organizzati possono andare incontro ad una rapida distruzione; inoltre vi è una modifica del pH e crescita batterica.
    Per ottenere un campione idoneo per lo studio del sedimento urinario si utilizzano 5-10 mL di urine che vengono versati in una provetta da centrifuga a fondo conico; il campione deve essere centrifugato per 10 minuti a velocità moderata, in genere una velocità compresa fra 1.000 e 1.200 rpm, infatti una velocità maggiore potrebbe distruggere gli elementi più fragili, in particolare i cilindri, perdendo interessanti elementi per una corretta interpretazione. Dopo la centrifugazione, è necessario eliminare accuratamente il sovranatante e si risospende, agitando delicatamente, il sedimento in modo da non danneggiare gli elementi presenti. A questo punto, il sedimento risospeso può essere osservato direttamente o dopo opportuna colorazione. In entrambi i casi, una piccola goccia del campione viene posta al di sopra di un vetrino portaoggetto che si copre poi con un vetrino coprioggetto, evitando la formazione di bolle, oppure possono essere utilizzati appositi vetrini con camere a spessore costante. L'osservazione microscopica inizia utilizzando un basso ingrandimento (100 x) questo permette di visualizzare campi microscopici abbastanza ampi, consentendo una visione di insieme del preparato; successivamente si utilizza un maggior ingrandimento (400 x) osservando numerosi campi microscopici per poter effettuare il riconoscimento e la conta degli elementi presenti. Nel referto, normalmente, viene riportata l'indicazione del numero medio di elementi presenti in alcuni campi microscopici esaminati a forte ingrandimento (in genere 400 x).
    Le urine di soggetti sani contengono un numero molto limitato di emazie, leucociti e cilindri; non esiste però un completo accordo tanto che è ancora discusso il limite oltre il quale l'eliminazione di questi elementi deve essere considerata patologica. A questo proposito si indica come limite normale la presenza di un eritrocita, di 1-2 leucociti e di un occasionale cilindro ialino per campo microscopico. Oltre ad un'ampia variabilità individuale esiste, però, anche la possibilità che un certo numero, difficilmente valutabile, di questi elementi vada incontro ad una lisi spontanea nel periodo di tempo che intercorre tra l'emissione del campione e l'analisi.
    Contemporaneamente alla valutazione quantitativa è opportuno eseguire anche una valutazione qualitativa relativa agli elementi osservati; con essa possiamo ottenere indicazioni utili non solo per la definizione di un reperto come normale o patologico, ma può anche facilitare un iter diagnostico in senso nefrologico o urologico e fornire un'indicazione sull'evoluzione e sulla gravità delle patologie. Gli elementi che possono fornire le più utili indicazioni qualitative e quantitative sono le emazie, le cellule nucleate (epiteli delle vie urinarie, cellule renali e leucociti), i cilindri, i cristalli e i batteri. Normalmente gli elementi osservati vengono quantificati utilizzando una delle due scale, numerica o nominale; in genere è consigliabile ricorrere alla scala numerica, espressa come numero di elementi per campo microscopico, perché fornisce una indicazione più precisa e soprattutto oggettiva.
 

    Nella valutazione del campione in esame sono numerose le variabili pre-analitiche e analitiche che possono essere causa di errori.  Alcune variabili pre-analitiche e analitiche sono più facilmente standardizzabili perché sono di pertinenza del laboratorio come: il tempo intercorso dalla emissione del campione all'analisi, il volume del campione centrifugato, la velocità di centrifugazione, il volume del sovranatante, la quantità del colorante e della goccia di urina sul vetrino. Altre variabili, invece, sono più difficilmente standardizzabili e possono essere fonte di una errata interpretazione dei risultati in quanto meno controllabili come: la corretta raccolta del campione da parte del paziente o la stessa concentrazione urinaria. E' compito del laboratorio informare il paziente su alcune regole che dovrà seguire prima e durante la raccolta del campione di urina.
    Il campione più idoneo, sia per un corretto esame fisico-chimico che per un buono studio del sedimento urinario, è rappresentato dall'urina del mattino, cioè quella che ha soggiornato durante la notte, o almeno per 3-4 ore, in vescica. Questa urina è la più indicata perché più acida e concentrata e possiede caratteristiche che la rendono più idonea per la ricerca dei componenti patologici e per l'esame del sedimento. Questo perché durante il riposo notturno si instaura una acidosi respiratoria fisiologica per aumentata l'eliminazioni urinaria dei radicali acidi, inoltre poiché durante la notte vi è una ridotta o assente assunzione di liquidi con riduzione del filtrato glomerulare, le urine prodotte durante questo periodo sono più concentrate. In queste urine più acide e più concentrate gli elementi cellulari e i cilindri si conservano meglio.
    Inoltre il paziente deve eseguire una corretta igiene dei genitali esterni con detergenti seguita da abbondante risciacquo con acqua prima della raccolta del campione; il quale deve essere raccolto in un contenitore sterile avvendo cura di scartare il primo getto dell'urina emessa. Queste poche regole consentono di ottenere un campione idoneo per eseguire l'esame standard dell'urina e lo studio del sedimento urinario: infatti l'abbondante risciacquo con acqua elimina i residui di detergenti che possono inquinare il campione ed alterare l'esame chimico effettuato con le strisce reattive; scartare il primo getto dell'urina emessa evita l'inquinamento del campione da parte delle cellule di sfaldamento e dei batteri presenti nel primo tratto dell'uretra.