آزمایش های منفی کاذب برای عفونت SARS-COV-2-چالش ها و پیامدهای

اجماع گسترده ای وجود دارد که آزمایش گسترده SARS-COV-2 برای بازگشایی ایمن ایالات متحده ضروری است. یک نگرانی بزرگ در دسترس بودن تست بوده است ، اما دقت آزمایش ممکن است یک مشکل طولانی مدت بزرگتر باشد.

در حالی که بحث بر روی صحت تست های آنتی بادی متمرکز شده است ، که عفونت قبلی را شناسایی می کنند ، آزمایش تشخیصی ، که عفونت فعلی را مشخص می کند ، توجه کمتری را به خود جلب کرده است. اما آزمایشات تشخیصی نادرست تلاش های مربوط به مهار همه گیر را تضعیف می کند.

آزمایش های تشخیصی (به طور معمول شامل یک سواب نازوفارنکس) می تواند از دو طریق نادرست باشد. یک نتیجه مثبت کاذب به اشتباه شخص آلوده را برچسب می زند ، با عواقب شامل قرنطینه غیر ضروری و ردیابی تماس. نتایج منفی کاذب نتیجه بیشتری دارد ، زیرا افراد آلوده - که ممکن است بدون علامت باشند - ممکن است منزوی نباشند و می توانند دیگران را آلوده کنند.

با توجه به نیاز به دانستن اینکه آزمایشات تشخیصی به خوبی از عفونت رد می شود ، بررسی دقت آزمایش توسط سازمان غذا و داروی (FDA) و محققان بالینی و همچنین تفسیر نتایج آزمایش در یک بیماری همه گیر مهم است.

FDA مجوزهای استفاده اضطراری (EUAs) را به تولید کنندگان آزمون تجاری اعطا کرده و در مورد اعتبار سنجی آزمون راهنمایی صادر کرده است. 1 آژانس نیاز به اندازه گیری عملکرد تست تحلیلی و بالینی دارد. حساسیت تحلیلی این احتمال را نشان می دهد که آزمایش برای مواد حاوی هر گونه ویروس مثبت باشد و حداقل غلظت آزمایش می تواند تشخیص دهد. ویژگی تحلیلی این احتمال را نشان می دهد که آزمایش برای مواد حاوی پاتوژن های غیر از ویروس هدف منفی باشد.

ارزیابی های بالینی ، ارزیابی عملکرد یک آزمایش در نمونه های بیمار ، در بین تولید کنندگان متفاوت است. FDA استفاده از "نمونه های بالینی طبیعی" را ترجیح می دهد اما استفاده از "نمونه های متضاد" تولید شده با افزودن RNA ویروسی یا ویروس غیرفعال شده به مواد بالینی باقی مانده را مجاز کرده است. به طور معمول ، مطالعات مربوط به عملکرد مستلزم داشتن بیماران تحت آزمایش شاخص و آزمایش "استاندارد مرجع" است که وضعیت واقعی آنها را تعیین می کند. حساسیت بالینی نسبت تست های شاخص مثبت در بیمارانی است که در واقع این بیماری را مورد نظر دارند. حساسیت و اندازه گیری آن ممکن است با تنظیم بالینی متفاوت باشد. برای یک فرد بیمار ، آزمایش استاندارد مرجع احتمالاً یک تشخیص بالینی است ، که به طور ایده آل توسط یک هیئت داوری مستقل ایجاد شده است که اعضای آن از نتایج آزمون شاخص بی خبر هستند. برای SARS-COV-2 ، مشخص نیست که آیا حساسیت هر آزمایش تجاری مجاز FDA از این طریق ارزیابی شده است یا خیر. تحت EUAS ، FDA به شرکتها اجازه می دهد تا با ایجاد توافق آزمون جدید با یک آزمایش مجاز با تکثیر-روسپرس-پلیمراز زنجیره ای (RT-PCR) در مواد مثبت شناخته شده از افراد علامت دار یا نمونه های متداول ، عملکرد آزمایش بالینی را نشان دهند. استفاده از نمونه های مثبت یا متناقض شناخته شده ممکن است منجر به بیش از حد حساسیت به آزمایش شود ، زیرا سواب ممکن است مواد آلوده را در عمل از دست بدهد. 1

طراحی یک استاندارد مرجع برای اندازه گیری حساسیت تست های SARS-COV-2 در افراد بدون علامت یک مشکل حل نشده است که نیاز به توجه فوری برای افزایش اعتماد به نفس در نتایج آزمون برای اهداف تماس یا غربالگری دارد. به سادگی پیروی از افراد برای رشد بعدی علائم ممکن است ناکافی باشد ، زیرا ممکن است بدون علامت باقی بمانند اما هنوز عفونی باشند. ارزیابی حساسیت بالینی در افراد بدون علامت از اول ژوئن 2020 برای هیچ آزمایش تجاری گزارش نشده است.

دو مطالعه از ووهان ، چین ، نگرانی در مورد آزمایشات منفی RT-PCR در بیماران مبتلا به بیماری ظاهری Covid-19 را برانگیخته است. در یک چاپ ، یانگ و همکاران. 213 بیمار بستری در COVID-19 را توصیف کردند ، که 37 نفر از آنها به شدت بیمار بودند. 2 آنها 205 سواب گلو ، 490 سواب بینی و 142 نمونه خلط (متوسط ، 3 در هر بیمار) جمع آوری کردند و از یک آزمایش RT-PCR تأیید شده توسط تنظیم کننده چینی استفاده کردند. در روزهای 1 تا 7 پس از شروع بیماری ، 11 ٪ خلط ، 27 ٪ از بینی و 40 ٪ از نمونه های گلو به دروغ منفی تلقی می شدند. ژائو و همکاران. 173 بیمار بستری با علائم حاد تنفسی و یک "معمولی" CT قفسه سینه Covid-19 ، یا SARS-COV-2 در حداقل یک نمونه تنفسی مورد بررسی قرار گرفت. در 93 ٪ ، سروونودی آنتی بادی مشاهده شد. 3 آزمایش RT-PCR نمونه های تنفسی گرفته شده در روزهای 1 تا 7 بستری در بیمارستان SARS-COV-2 مثبت در حداقل یک نمونه از 67 ٪ از بیماران بود. هیچ مطالعه ای با استفاده از یک پانل مستقل ، غافل از نتایج آزمون شاخص ، برای ایجاد تشخیص نهایی بیماری COVID-19 گزارش نشده است ، که ممکن است محققان را نسبت به بیش از حد حساسیت مغرضانه کند.

در یک بررسی منظم از پنج مطالعه (شامل مطالعات یانگ و ژائو) ، شامل 957 بیمار ("تحت ظن Covid-19" یا با "موارد تأیید شده") ، منفی های دروغین از 2 تا 29 ٪ بود. 4 با این حال ، اطمینان از شواهد به دلیل ناهمگونی برآورد حساسیت در بین مطالعات ، عدم کور شدن در نتایج آزمون شاخص در ایجاد تشخیص و عدم گزارش ویژگی های کلیدی RT-PCR بسیار کم در نظر گرفته شد. 4 به عنوان یک کل ، شواهد ، در حالی که محدود است ، نگرانی در مورد نتایج مکرر منفی RT-PCR را ایجاد می کند.

اگر تست های تشخیصی SARS-COV-2 کامل بود ، یک آزمایش مثبت به معنای این است که شخصی ویروس را حمل می کند و یک آزمایش منفی که انجام نمی دهد. با آزمایش های ناقص ، نتیجه منفی فقط به این معنی است که فرد احتمال ابتلا به آن کمتر است. برای محاسبه چقدر احتمال ، می توان از قضیه Bayes استفاده کرد ، که شامل اطلاعات مربوط به شخص و صحت آزمون است (اخیراً 5 مورد بررسی قرار گرفته است). برای یک آزمایش منفی ، دو ورودی کلیدی وجود دارد: احتمال پیش آزمون - تخمین ، قبل از آزمایش ، احتمال آلودگی فرد - و حساسیت تست. احتمال پیش آزمون ممکن است به شیوع محلی COVID-19 ، سابقه قرار گرفتن در معرض SARS-COV-2 و علائم بستگی داشته باشد. در حالت ایده آل ، حساسیت و ویژگی بالینی هر آزمایش در شرایط مختلف زندگی واقعی از نظر بالینی اندازه گیری می شود (به عنوان مثال ، منابع نمونه متنوع ، زمان بندی و شدت بیماری).

فرض کنید که یک آزمایش RT-PCR کاملاً خاص بود (همیشه در افرادی که به SARS-COV-2 آلوده نشده اند) و این احتمال پیش آزمون برای کسی که مثلاً پس از تماس نزدیک با شخصی مبتلا به Covid-19 ، 20 ٪ احساس بیماری کرده استواداگر حساسیت آزمون 95 ٪ باشد (95 ٪ از افراد آلوده مثبت آزمایش می کنند) ، احتمال بعد از آزمون عفونت با آزمایش منفی 1 ٪ خواهد بود ، که ممکن است به اندازه کافی کم باشد تا کسی را آلوده کند و ممکن است در بازدید زیاد آنها را تضمین کند-بستگان. احتمال پس از آزمون حتی اگر احتمال پیش آزمون به اندازه 50 ٪ باشد ، زیر 5 ٪ باقی می ماند ، یک تخمین معقول تر برای شخصی که در معرض اخیر و علائم اولیه در منطقه "نقطه داغ" قرار دارد.

اما به نظر می رسد حساسیت برای بسیاری از تست های موجود به طور قابل توجهی پایین تر است: مطالعات ذکر شده در بالا نشان می دهد که 70 ٪ احتمالاً یک تخمین معقول است. در این سطح حساسیت ، با احتمال پیش آزمون 50 ٪ ، احتمال پس از آزمون با آزمایش منفی 23 ٪ خواهد بود-خیلی زیاد است تا با خیال راحت تصور کنیم کسی آلوده نشده است.

با توجه به احتمال پیش آزمون ، احتمال عفونت SARS-COV-2 ، با توجه به نتیجه آزمایش منفی.

خط آبی یک آزمایش با حساسیت 70 ٪ و ویژگی 95 ٪ را نشان می دهد. خط سبز یک آزمایش با حساسیت 90 ٪ و ویژگی 95 ٪ را نشان می دهد. سایه آستانه برای در نظر گرفتن فرد آلوده (ادعا می شود 5 ٪) است. فلش A نشان می دهد که با آزمایش حساسیت پایین ، اگر احتمال پیش آزمون از حدود 15 ٪ بیشتر باشد ، این آستانه نمی توان به آن رسید. فلش B نشان می دهد که برای تست حساسیت بالاتر ، آستانه می تواند تا حدود 33 ٪ پیش آزمون حاصل شود. نسخه تعاملی این نمودار در Nejm.org موجود است.

نمودار نشان می دهد که چگونه احتمال بعد از آزمون عفونت با احتمال پیش آزمون برای تست هایی با حساسیت کم (70 ٪) و زیاد (95 ٪) متفاوت است. خط افقی نشان دهنده آستانه احتمال در زیر است که منطقی است که به نظر برسد که فرد آلوده نشده است (به عنوان مثال ، به شخص اجازه می دهد تا از یک مادربزرگ سالخورده بازدید کند). در جایی که باید این آستانه تنظیم شود-در اینجا ، 5 ٪-یک داوری ارزش است و با متن متفاوت خواهد بود (به عنوان مثال ، برای افرادی که از یک خویشاوند پرخطر بازدید می کنند). آستانه نشان می دهد که چرا تست های تشخیصی بسیار حساس مورد نیاز است. با نتیجه منفی در تست کم حساسیت ، آستانه بیش از حد بیش از 15 ٪ فراتر می رود ، اما با یک آزمایش با حساسیت بالا ، می توان احتمال پیش آزمون تا 33 ٪ و هنوز هم ، با فرض آستانه 5 ٪، در تماس با دیگران ایمن تلقی شود.

این نمودار همچنین نشان می دهد که چرا تلاش برای کاهش احتمال پیش آزمون (به عنوان مثال ، با فاصله اجتماعی ، احتمالاً پوشیدن ماسک). اگر احتمال پیش آزمون خیلی زیاد شود (به عنوان مثال بالاتر از 50 ٪) ، آزمایش ارزش خود را از دست می دهد زیرا نتایج منفی نمی تواند احتمال ابتلا به عفونت را به اندازه کافی کاهش دهد تا به آستانه برسد.

ما نتیجه گیری های مختلفی را به دست می آوریم. اول ، آزمایش تشخیصی به افتتاح ایمن کشور کمک می کند ، اما تنها در صورتی که آزمایشات بسیار حساس و تحت شرایط واقع بینانه در برابر یک استاندارد مرجع بالینی معنی دار باشد. دوم ، FDA باید اطمینان حاصل کند که تولید کنندگان جزئیات حساسیت و ویژگی بالینی آزمایشات را در زمان مجوز بازار ارائه می دهند. آزمایشات بدون چنین اطلاعاتی اهمیت کمتری به مراقبت از بیمار خواهد داشت.

سوم ، اندازه گیری حساسیت تست در افراد بدون علامت اولویت فوری است. همچنین توسعه روشها (به عنوان مثال ، قوانین پیش بینی) برای برآورد احتمال پیش آزمون عفونت (برای افراد بدون علامت و علامت دار) مهم خواهد بود تا محاسبه احتمالات پس از آزمون پس از نتایج مثبت یا منفی را فراهم کنند. چهارم ، نتایج منفی حتی در یک آزمایش بسیار حساس در صورت افزایش احتمال پیش آزمون نمی تواند عفونت را رد کند ، بنابراین پزشکان نباید به نتایج منفی غیر منتظره اعتماد کنند (یعنی فرض کنید نتیجه منفی "منفی کاذب" در فرد با علائم معمولی است و شناخته شده استارائه). این امکان وجود دارد که انجام چندین آزمایش همزمان یا مکرر می تواند بر حساسیت محدود یک تست فردی غلبه کند. با این حال ، چنین استراتژی هایی نیاز به اعتبارسنجی دارند.

سرانجام ، آستانه هایی برای رد عفونت برای انواع شرایط بالینی نیاز به توسعه دارند. از آنجا که تعریف این آستانه ها یک داوری ارزش است ، ورودی عمومی بسیار مهم خواهد بود.< Pan> سوم ، اندازه گیری حساسیت تست در افراد بدون علامت اولویت فوری است. همچنین توسعه روشها (به عنوان مثال ، قوانین پیش بینی) برای برآورد احتمال پیش آزمون عفونت (برای افراد بدون علامت و علامت دار) مهم خواهد بود تا محاسبه احتمالات پس از آزمون پس از نتایج مثبت یا منفی را فراهم کنند. چهارم ، نتایج منفی حتی در یک آزمایش بسیار حساس در صورت افزایش احتمال پیش آزمون نمی تواند عفونت را رد کند ، بنابراین پزشکان نباید به نتایج منفی غیر منتظره اعتماد کنند (یعنی فرض کنید نتیجه منفی "منفی کاذب" در فرد با علائم معمولی است و شناخته شده استارائه). این امکان وجود دارد که انجام چندین آزمایش همزمان یا مکرر می تواند بر حساسیت محدود یک تست فردی غلبه کند. با این حال ، چنین استراتژی هایی نیاز به اعتبارسنجی دارند.