ใช้เป็นสารมาตรฐานภายในที่ติดฉลากไอโซโทปเสถียรในสเปกโตรสโกปีมวลสำหรับการวิเคราะห์เชิงปริมาณของยูเรียในตัวอย่างชีวภาพ เช่น เลือด พลาสมา และปัสสาวะ โครงสร้างเดอทีเรียมช่วยให้สามารถแยกแยะจากยูเรียที่ไม่ติดฉลากได้ชัดเจน ซึ่งปรับปรุงความแม่นยำในการศึกษาการเผาผลาญและการวินิจฉัยทางคลินิก นอกจากนี้ยังใช้ในการวิจัยด้านการเผาผลาญไนโตรเจนและการสลายโปรตีน ซึ่งการติดตามการผลิตและการขับถ่ายยูเรียมีความสำคัญ เนื่องจากมีความบริสุทธิ์ของไอโซโทปสูง จึงสนับสนุนการสอบเทียบที่แม่นยำในวิธีการวิเคราะห์และช่วยลดผลกระทบจากเมทริกซ์ในกระบวนการโครมาโทกราฟีของเหลว-สเปกโตรสโกปีมวลแบบ tandem (LC-MS/MS)