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新冠病毒的核酸检测 - 准确率到底是多少?
送交者:  2020年07月06日11:33:22 于 [世界时事论坛] 发送悄悄话

提要:从网上搜集的信息来看, 新冠病毒核酸测试的假阴性情况在国内国外都很常见并令医生病人头疼。美国发表的文献记载的假阴性率低一些,但也不免随临床测试的情况而波动。高假阴性率是切断传染源的障碍,也是劳民伤财的因素。

 

我并不是医生,也非病毒专家,开篇讨论新冠病毒核酸检测的准确率,缘于亲戚最近的经历。

 

我有个亲戚,称她作小枫吧,是个年轻的单亲妈妈,带着四岁的儿子和父母共同生活,家里还有祖母,四世同堂。今年六月初,全国各地,包括北京,都已解除了旅行禁令,小枫带着儿子去北京访问同学。在北京玩了没几天,即听闻新发地批发市场爆发新冠疫情。小枫当即立断,带上儿子就买票坐高铁回家。一下高铁站,小枫母子俩直接被当地防疫人员带去做核酸测试,并在指定酒店住宿,三十七小时后得到阴性结果,让回家隔离十四天。得知这个决定,家里父母忙忙乱乱做准备,因为怕祖母年纪大抵抗力差,先把老太太送去别处居住。又急急采买食物,待小枫母子俩回家,一家四口即开始家居隔离。所幸母子健康,十四天后解除了隔离,祖母接回家来,小儿在家闷到不行,赶紧放出去到楼下的小公园跟小朋友们玩成一片。

 

孰料两天之后,社区忽然来人带小枫和小儿去做第二次核酸检测。家人诧异道,“已经得到阴性结果,且十四日潜伏期已过,全无中疫迹象,为何要重复?若要重复岂不该解除隔离之前施行?两天与社区频繁接触,若阳性岂非已扩散到社区?” 社区人员答曰因核酸测试不准,北京归来人员一律再检测一遍。小枫母子遂又被带去测试并住一夜指定酒店。归家后,小枫述本人所在区免费检测免费住店,但别区被查人员检测酒店都要自费。

 

核酸测试不准,让人联想到最近网上流传的“万达广场崩溃大哭女子”(消息来源:7月3日下午,北京市第140场新冠肺炎疫情防控工作新闻发布会)。该女子去过新发地市场,在出现发热症状前(6月15日)核酸检测结果为阴性。6月18日出现发热等症状,但6月19日,6月30日两次核酸检测结果为阴性。7月1日女子再次自行前往中日友好医院做检测,第二天在万达广场接到医院电话通知,核酸检测结果为阳性,因四次检测才确诊阳性而崩溃大哭。(要是我,我也崩溃啊!)

 

类似的,在四月份,一男子从俄国回吉林多次核酸检测阴性,第五次才阳性确诊(吉林卫健委4月23日报道)。网上这类事情的报告不少。核酸测试的准确率到底是多少呢?上网学习一下。

 

新冠病毒核酸检测,依靠的是核酸扩增的方法。新冠病毒是RNA病毒,试剂盒使用逆转录-聚合酶链反应技术(RT-PCR技术), 将病毒的RNA合成为DNA,然后对合成DNA进行扩增,再通过荧光探针检测这些扩增产物。荧光信号可以用仪器检测到。扩增产物越多,累积的荧光信号就越强。核酸检测就是通过检测荧光信号的强度来确定样本中是否有病毒核酸的特定序列。除此之外,还有一些试剂盒采用类似以上的,但不完全一样的方法检测核酸,这里不一一描述了。

 

在国内年初的新闻中,能找到核酸测试准确率的具体数字。比如2020年02月09日 18:52 的21世纪经济报道上题为《科普:核酸检测阳性率为何只有30%-50%?》的文章中写到,“2月5日,危重症医学专家、中国医学科学院院长王辰院士在接受央视采访时说:“并不是所有的病患都能检测出核酸阳性,对于真是新型冠状病毒感染的病人,也不过只有30%至50%的阳性率。通过采集疑似病例咽拭子的办法,还是有很多假阴性。” 在另一篇文章(科技日报 20200213,《新冠病毒核酸检测出现假阴性 到底是什么影响了准确率》)中说,“当前,用核酸检测新冠肺炎敏感性即阳性率只有30%—50%,假阴性带来的漏检是个大问题。”丹娜(天津)生物科技有限公司首席科学家周泽奇告诉科技日报记者”。


从二月到七月,五个月过去了,当我想找一找这五个月内准确率是否得到提高,却找不到近期实在的数字。北京佑安医院感染中心二科副主任医师李侗曾说:目前还没有确切的大样本统计数据证明核酸检测的准确率 (来源:人民网-人民健康网《核酸检测准确率有多高?为什么阴性结果有效期定在7天之内?》 2020年07月03日)。在健康时报4月24号的报道《吉林一输入病例核酸检测四次才最终确诊》中提到,北京清华长庚医院感染性疾病科主任林明贵接受健康时报记者采访时提到,“核酸检测准确性目前并不是百分之百。疫情期间,有不少的确诊患者核酸检测三次、四次,有时甚至五六次最后才确诊。”


近期的一篇综述(COVID-19 diagnostics in context. (中文翻译:在大背景中看新冠病毒诊断) Weissleder R, Lee H, Ko J, Pittet MJ 。 Science Translational Medicine, 2020; 12(546) ),对于核酸检测的准确率有比较深入的探讨。核酸检测的准确率由两个指标代表,第一个是敏感性,也就是阳性检出率。假阴性的几率=100% -阳性检出率,这个数字大概是读者最关心的。第二个是特异性,也就是阴性样本不被错检为阳性的几率。对应于这两个指标,即有阴性可信度和阳性可信度两个概念,用于对将要进行的检测做预计 。

 

在完美情况下,敏感性和特异性都非常高。一般出厂试剂盒测附带的阳性对照,准确率至少是95%。但是在临床诊断情况下,准确率又多受好几样因素影响,包括感染进程,样品采取的质量和数量,样品保存,样品运输等。目前看来,市面上试剂盒特异性没有什么问题,很少有案例把未感染的人检测成受了感染。但是,上面诸例表明假阴性率高得要多次测试才能测出病毒。至于影响检测准确率的几个因素,首先,感染进程是由病毒感染的病理决定的。新冠肺炎的潜伏期通常在3到7天, 最长的潜伏期为14天。感染潜伏期的末期或是发病早期,可能会出现假阴性。约翰霍普金斯大学五月份发表的一篇文章报告,经过统计分析1330个检测案例,新冠病毒的感染过程中,阳性检出率起伏很大:出现症状之前的潜伏期,很难得到阳性结果,从发生症状的第一天起,阳性检出率连续上升,到第三天达到最高的平均80%,然后又随着发展和痊愈的过程持续降低,到第二十一天,平均检出率只有34%。

(文章题目:Variation in False-Negative Rate of Reverse Transcriptase Polymerase Chain Reaction–Based SARS-CoV-2 Tests by Time Since Exposure. Ann. Intern. Med. 2020, May 13; M20-1495. https://doi.org/10.7326/M20-1495).


至于另几项,涉及样品的采集,保存,运输,则完全和操作者有关。操作者是否认真按照规定操作,取样是否在正确位置,保存和运输是否负责精心,对是否能得到准确结果至关重要。


还有一项不常被提到的,但是非常重要的指标,就是检出下限(limit of detection, LoD). 检出下限是一个浓度单位,定义为至少95%阳性试样能被正确检出的最低病毒浓度。不同试剂盒有不同的检出下限,从每毫升液体中含有几百个病毒颗粒到几千个病毒颗粒不等。当病毒颗粒的浓度低于检出下限的话,阳性样品不得检出的百分率就增大。应该很容易理解,脱离检出下限讨论准确率,意义就不大了。当然老百姓若不上网去查,不会知道某个试剂盒的检出下限。其实做社区核酸检测的时候,一般也不会告知公众检出下限是多少。

 

六月份新发表的一篇研究论文,专门统计了核酸检测假阴性的几率,可以给题目中提出的问题提供一个解答。

 

这篇题为“Occurrence and Timing of Subsequent SARS-CoV-2 RT-PCR Positivity Among Initially Negative Patients”(中文翻译:在新冠病毒逆转录-聚合酶链反应初测阴性的病人中再次测试得到阳性结果的频率及时机)的文章,由Dustin R. Long作为第一作者,研究团队包括西雅图华盛顿大学和斯坦福大学,发表于Clinical Infectious Diseases (临床传染病)2020年6月7号(http://doi: 10.1093/cid/ciaa722)。在这篇报告里,作者统计了两个大学做的新冠病毒核酸检测的结果, 一个是西雅图华盛顿大学,另一个是斯坦福大学,都是采用的鼻咽拭子样品。在3月2号到4月7号之间,华盛顿大学为8977人做了核酸测试,832人测出阳性,阳性率9.3%。在测出阴性的8145人当中,338人在7天内重复了测试,其中324人仍旧测得阴性,14人测得阳性。在同样的时间区间内,斯坦福大学为11935人做了核酸测试,1045人测出阳性,阳性率8.8%。在测出阴性的10890人当中,288人在7天内重复了测试,其中280人仍旧测得阴性,8人测得阳性。把这两个大学的结果加起来,在第一次测得阴性的又做了二次测试的626人中,22人再次测试得阳性,604人再次测试得阴性。

 

文章比较保守,没有试图计算阳性检出率。我用文中提供的数据估算了一下, 汇总两个大学的结果,阳性检出率在64%左右,也就是说假阴性率是36%左右。(为了计算,我做了两个假设,假设1: 在返回来再次测试的阴性检测结果人群中,阳性病人的存在率是和在所有检测结果是阴性的人之中的存在率相同;假设2::两次检测的阳性检出率相同。因为做了假设,得出的结果不一定准确,应该比较粗略。)

 

阳性检出率为 64%,应该是可以接受的。用华盛顿大学和斯坦福大学各自独立进行检测的数据来计算,结果差不多,证明检测的各个步骤质量有保障。目前在网上看到北京民众抱怨核酸检测阳性检出率只有30%,也就是假阴性率有70%,假如真是这样的话,怪不得有四次五次才能测出病毒的案例。可以想象,老百姓并不掌握具体数据,所以重复测试对老百姓的生活作息,心理,及钱包都有负面影响。其实各省各市的卫健委应该做类似以上的实验和统计,公布当地的检测阳性检出率是多少。信息透明是对民众的尊重。


提高检测准确率就是降低扰民的程度,提高切断传染链的效率。在检测试剂盒质量过关的情况下,保证检测样品的采取,保存,运输都是高质量进行,对于大规模检测太重要了。踏踏实实地做好每个步骤,就是事半功倍,反之,不顾现有测试条件,追求规模大速度快,准确率势必不能保证,那就事倍功半,劳民伤财了。

 

还有一句话,不知道社区大规模检测时,把六个或十个或更多样品合为一组测试,是否考虑了检出下限。多个样品合组意味着每个样本都被稀释。当稀释到病毒颗粒数接近或低于检出下限的时候,假阴性几率就会上升,检测结果也就不可靠了。

 

完。

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