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COVID-19血清学检测策略:确认阳性结果

疾病预防控制中心强烈建议实验室用确认性检测检查阳性结果。以下是原因和方法。

COVID-19血清学检测策略:确认阳性结果

一种评估确认阳性结果有效性的双检验预测值计算器

James O. Westgard, Sten A. Westgard, Paul Schilling
2020年5月

对于在疾病流行率预期较低的人群中使用抗体试验进行监测可能存在的困难,已经进行了大量讨论。更令人担忧的是,如果抗体测试成为返回工作场所和恢复正常活动的“护照”。这一“通行证”进一步假设抗体的存在对进一步感染具有免疫力,这一前提正在调查中,但尚未得到研究的证实。

危险是由于假阳性的测试结果。在疾病流行率低的人群中,除非测试具有接近100%的几乎完美的特异性,否则很可能出现假阳性。阳性检测结果的可靠性由其“预测值”表示,该预测值是根据检测的敏感性和特异性以及人群中疾病的流行程度计算得出的。例如,30%的阳性预测值(PPV, PVpos)意味着10个阳性受试者中只有3个具有该疾病的抗体。另外7 / 10是假阳性,可能仍然对社会构成威胁。请参阅本网站先前对预测值的讨论。

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新冠病毒覆盖率:westgard320x50

《美国临床病理学杂志》(American Journal of Clinical Pathology)于2020年5月15日在线发表的一篇社论强调了预测价值的重要性[1]。有趣的是,作者引用了FDA EUA数据库中的性能声明来证实他们的论点:

“FDA批准的抗体检测的平均灵敏度和特异性分别为84.90%和98.63%……鉴于美国不同地区的COVID-19患病率(1%-15%)不同,以及抗体检测(FDA批准和未批准)的性能特征差异,从统计学上看,PPV(阳性预测值)差异很大,在低患病率地区可能低至30%至50%。”

确认积极结果的策略

幸运的是,有关新抗体测试性能的数据表明,许多方法达到了高特异性。虽然灵敏度并不总是那么好,但这些测试在组合使用时仍可提供出色的性能,即第一次测试的所有阳性结果可由第二次测试重复以进行确认。

2020年5月27日,美国疾病预防控制中心发布了一份新的文件,提供了《COVID-19抗体检测临时指南》。[2]在讨论如何优化检测策略时,强调了正预测值(PPV, PVpos)的重要性,提出了三种策略:

  • “选择一种特异性非常高的检测,可能是99.5%或更高,将在患病率≥5%的人群中产生很高的阳性预测值。
  • 另一种策略是将检测重点放在检测前携带SARS-CoV-2抗体的可能性很高的人身上,例如有COVID-19样疾病史的人。
  • 第三种方法是采用正交检测算法,即对最初检测呈阳性的人进行第二次检测。有效的正交算法通常基于对患者样本进行两种测试,每种测试都具有独特的设计特征(例如抗原或格式)。”

CDC建议使用FDA提供的在线Excel计算器,该计算器可从其网站下载。下面的示例显示了FDA Excel计算器的实现,其中更改了一些格式,以便在一个页面上容纳所有内容。

第一次试验Se为97.0%,Sp为93.2%,第二次试验Se为88.0%,Sp为96.0%。FDA使用5.0%的流行率作为计算预测值的基准,并实际将PPV和NPV数字添加到其网站上eua的信息中。底线显示了Test1和Test2组合的性能。

covid - 19 2测试FDA计算器示例
两项试验预测值的网络计算器

为了提供这些广泛流行的计算,我们正在介绍一个新的网络计算器http://tools.westgard.com/predictive.shtml用于比较和组合两个不同的测试。这将有助于您评估实验室中可用测试的重复策略的有效性,或评估选择新测试和建立重复测试策略的有效性。

关于术语和计算的注意事项:我们发现PPV有时会令人困惑,因为类似的缩写PPA通常用于百分比阳性协议或灵敏度。因此,我们使用缩写PVpos和PVneg来代替PPV和NPV,因为我们认为这些术语更清楚地区分了预测值。本文的附录中提供了计算公式。

计算器考虑1%到40%的流行率,计算test1的PVpos、test2的PVpos、test1和test2组合的PVpos(以及Negative Predictive Values、NPV或pvnegg)。预测值(y轴)与患病率(x轴)的图形显示可用于PVpos或PVneg。同时显示PPV和NPV会使图形过载,但您可以选择显示其中任何一个(图形正,图形负),然后打印结果。如果您希望同时输出图形,请打印正图形,然后切换负图形并再次打印。

要查看计算器是如何工作的,您可以单击“加载示例”按钮,该按钮将提供FDA示例中的Se和Sp值。计算出的PPV (PVpos)和NPV (PVneg)在表格中给出,并可以图形化显示(点击更新图表)。

2020年5月27日测试韦斯特加德计算器示例

2020年5月27日测试Westgard PV图

鉴于FDA要求SE大于等于90%,Sp大于等于95% [2],FDA示例中的两个测试都不能同时满足这两个要求。但是,很明显,这两种检测方法的结合对于识别新冠病毒抗体非常有效。在FDA的目标患病率为5.0%时,Test1的PVpos为42.9%,Test2的PVpos为53.7%,联合使用的PVpos为94.3%。这显示了采用第二种方法确认阳性测试结果的策略的力量。

参考文献

  1. COVID-19抗体检测:能否在低流行率地区用作筛查工具?[J]临床病理学杂志,2020。https://doi.10.1093/ajcp/aqaa082。
  2. 疾控中心新冠病毒抗体检测暂行指南,2020年5月27日。https://www.cdc.gov/coronavirus/2019-ncov/lab/resources/antibody-tests-guidelines.html
  3. FDA冠状病毒病政策-2019:突发公共卫生事件期间的检测。立即对临床实验室、商业制造商和食品和药物管理局工作人员进行有效指导。美国卫生部人类服务部,FDA,器械和放射健康中心。2020年5月4日。

合同附件。预测值二试验比较器的计算公式

Se或PPA值在0.0 ~ 1.0之间,或0.0% ~ 100%之间
Sp或PNA值介于0.0和1.0之间,或0.0%和100%之间
患病率值介于0.0和1.0之间,或0.0%和100%之间

Se1 Test1的灵敏度
Sp1 Test1 . Sp1特异性
Test2的灵敏度
Sp2特异性Test2

计算Test1 (Se1, Sp1)和Test2 (Se2)预测值的公式。Sp2)

2020527 PV方程

计算Test1和Test2组合预测值的公式(来自2020年5月8日下载的FDA Excel计算器):

2020 5 27 PV方程2

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