測新冠非得捅嗓子眼兒嗎

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最近半年,一些城市核酸篩查做了十幾輪,也控制不住時常反覆的疫情,問題出在哪?


如果這個問題讓哈佛大學回答,答案可能是核酸檢測本身。


該校今年5月發佈的一項研究顯示,現有檢測手段已經跟不上新冠變種的傳播速度,人類需要“持續評估,甚至更新”檢測手段[1]


我們還能指望哪些檢測技術?這些技術是否已經投用?它們的檢測效果怎麼樣?能否取代繁瑣滯後的鼻咽拭子與核酸檢測?


楊景詒 | 作者

李拓 | 編輯

果殼硬科技 | 策劃


勻品諮詢顧問有限公司https://www.xinseopr.com/170864-15/20220527120027/image_0.jpg客製化鑰匙圈

五花八門,各有優劣


除了核酸和抗原檢測外,還有4種原理不同的檢測方式,分別為呼氣檢測咳嗽檢測皮脂檢測電磁波檢測

其中,以呼氣檢測技術的進展最快。

呼氣檢測


2022年4月14日,FDA緊急授權通過了首個通過呼吸樣本進行新冠檢測的設備。

這是一個只有行李箱大小的開發便攜檢測儀器,受檢者使用一次性使用得紙吸管往設備中吹氣。該設備就會分析氣體中的化合物,確定此人是否感染新冠病毒[2]

唐笛數位科技有限公司https://www.xinseopr.com/170864-15/20220527120027/image_1.jpg

呼氣檢測設備的使用方法 | 圖片來源:InspectIR Systems官網


根據研發公司InspectIR Systems說法,這種檢測儀器使用了氣相色譜-質譜分析技術,能夠分離和鑒定呼氣中與新冠感染相關的5種揮發性有機化合物。

在一項2409人測試中,InspectIR Systems的呼氣檢測設備成功識別出了91.2%的新冠陽性樣本(包括有癥狀和無癥狀的樣本)。另外,在針對奧密克戎變種的臨床研究中,該設備給出的結果同樣準確[3]

早在2020年,新加坡、日本、印度尼西亞等國均有科研團隊研發呼氣檢測技術。2021年10月,北京大學要茂盛團隊發表於《呼吸研究雜誌》的一篇論文提到,該團隊發現了12種新冠感染者才有的揮發性有機物,並基於這一發現開發出了篩查系統[4]

跟核酸檢測比起來,呼氣檢測有兩個優勢。

一是呼氣檢測的兼具速度和便捷性

測試者在吹氣後一到三分鐘內就能完成檢測,出具結果。若按每天工作8小時時間計算,單台設備每天能檢測160個樣本。雖然效率不高,但非常適合在交通樞紐用於臨時檢測。

2021年5月,一款名為BreFence Go COVID的呼氣檢測設備獲得新加坡科學健康局的臨時授權,用於對入境旅客進行檢測[5]。2022年4月,馬來西亞宣佈開放邊境的同時,也在吉隆坡國際機場提供呼氣檢測服務,並且檢測結果的效力與快速抗原檢測等同[6]

二是呼氣檢測的價格相對低廉

InspectIR Systems聯合創始人約翰·雷蒙德(John Redmond)表示,目前已經有職業體育協會和旅游公司表達出了租賃呼氣檢測設備的興趣。根據它們簽訂的協議,設備租賃價格大概在每月25000~30000美元之間[7]。雷蒙德預計,折算下來單次呼氣測試的成本在10~12美元[2]。但美國主流在線醫療公司Carbon Health官網顯示,單次核酸檢測的價格在60~195美元之間,並且不接受保險[8]

國內方面,要茂盛團隊已經研發出第二代設備,單次檢測成本為2元人民幣[9]。而《證券時報》報道則提到,各廠家核酸檢測試劑成本普遍在4~5元/人份,最低的也在3元左右[10]

呼氣檢測固然有優勢,可設備產能低得可憐。

據InspectIR Systems估計,這種儀器的產能只有每周100台,換算成檢測量也就是每個月增加64000個樣本的檢測能力。因此,呼氣檢測短時間內很難成為大規模篩查的手段

但考慮到InspectIR Systems是一個只有5個人的種子輪公司,想擴大生產確實不易[11]

此外,該設備只能由經過培訓的專業操作員使用,這也無形中增加了呼吸檢測的成本。

因此,國內外專家和從業者的期望也不高:能“用於機場、寫字樓防止發生聚集性疫情”“為核酸檢測查漏補缺,減少假陰假陽”,已是呼氣檢測最好的結果[9]

那有沒有成本更低、用法更簡單的檢測技術呢?咳嗽檢測或許不錯。

咳嗽檢測


聽診是一種再常見不過的診斷方法,它同樣可以用來檢測新冠感染。

澳大利亞一家名為ResApp Health的醫療診斷技術公司,開發出一款用於新冠檢測的App——ResAppDx,用戶只要對着手機咳嗽幾聲,就能知道自己是否感染。

今年3月,ResApp Health表示其自研的算法能夠分析患者的咳嗽音頻,併在一次741人的臨床試驗中,成功發現了92%的感染者,但並未提及咳嗽檢測的原理[12]

不過,我們可以從卡耐基梅隆大學2020年10月的一項研究中窺見端倪。研究人員認為,新冠病毒感染會讓患者呼吸系統發生病變,擾亂聲帶振動,並據此設計出名為ADLES的算法,用於識別這類特征[13]

不過,研究人員也在研究的結論部分提到,這個技術尚不能用於發現無癥狀感染者,團隊開發ADLES算法只是希望“提供一個廉價、快速的新冠檢測手段”。

ResApp Health也提到,ResAppDx在檢測無癥狀感染者時的表現較差

即便如此,ResAppDx依然獲得了歐洲的CE市場認證和澳大利亞治療用品管理局(TGA)的批准。4月12日,輝瑞宣佈擬斥資7430萬美元,收購ResApp100%的股份[14]

至於咳嗽檢測能不能識別出無癥狀感染者,麻省理工學院的研究團隊有不同說法。

該團隊負責人布萊恩·蘇比拉納(Brian Subirana)表示,“感染新冠後,即使是無癥狀感染者,發聲也會發生變化。”這種變化並不明顯,但是經過大量樣本學習後的人工智能可以分辨出來[15]。這一研究成果發佈在電氣電子工程學會(IEEE)的《生物醫學工程》(Engineering in Medicine and Biology)上,論文顯示該技術檢測的總體準確率為98.5%,其中對無癥狀患者的檢測準確率達100%[16]

一家名為諦聽醫療的中國公司,也宣稱掌握了類似的技術。

諦聽醫療首席科學家葉亞東團隊研究發現,新冠患者在咳嗽時會發出20Hz以下的超低頻音(次聲),並且無癥狀感染者也存在這一特征。

基於這一發現,諦聽醫療推出了兩款新冠病毒快速檢測儀,只要受檢者路過時對着機器咳嗽一聲,一秒鐘左右就能得到檢測結果。官網顯示,該產品的識別準確率非常高,在一個包含無癥狀感染者的樣本庫中,平均準確率超過94.5%,並且即將在今年6月上市[17]

此外,中科院聲學所也推出了一款可用於檢測新冠肺炎的小程序,並且在2022年初用於北京大學第三醫院崇禮院區的入院篩查[18]

皮脂檢測


除了呼氣和咳嗽異常,英國薩里大學研究團隊發表在《柳葉刀》(The Lancet)子刊eClinicalMedicine上的論文顯示,新冠感染者的皮脂狀態也會發生變化,如皮脂分泌水平降低、皮膚錶面微生物組成改變、皮膚屏障功能降低等[19]

這說明皮膚拭子也有可能成為一種新冠檢測的手段。該論文合著者梅勒妮·貝利(Melanie Bailey)表示,這是一種非侵入性的檢測手段,“相信皮膚拭子會受到所有人的歡迎。”[20]

只不過,影響皮脂狀態的因素太多,薩里大學的研究團隊首次檢測的準確率只有57%,多次嘗試後才逐漸提高到80%以上。

到今天,皮膚檢測技術似乎還未有其它進展。

電磁波檢測


有的技術進展停滯,有的則被質疑為騙局。

新冠疫情爆發後,阿布扎比EDE研究所火速開發出一款電磁波掃描儀,宣稱能掃描半徑5米內的電磁波,從而檢測是否有人感染[21]

2021年6月,阿布扎比衛生官員正式批准了這款電磁波掃描儀,並且強制購物中心、居民區和國際機場使用該設備。

https://www.xinseopr.com/170864-15/20220527120027/image_2.jpg

電磁波掃描儀外觀和手機幾乎沒有差別 | 圖片來源:The National News


阿布扎比政府稱,病毒的RNA會讓人體發出的電磁波發生變化,而這款掃描儀可以探測掃描半徑內的人發出的電磁波,與新冠病毒的電磁波進行比較,判斷其是否被感染。在一項針對20000人的臨床試驗中,電磁波掃描儀檢測結果的準確性可達90.3%[22]

但這一技術遭到了科學家的質疑,印度馬杜賴卡馬拉傑大學教授桑卡蘭·克裡希納斯瓦米(Sankaran Krishnaswamy)認為,“病毒的RNA和細胞的RNA在分子層面上差別並不大,除非患者呼吸道聚集了極高濃度的病毒,否則電磁波掃描根本無法發現其中差別。”所謂電磁波掃描檢測,像是一個偽概念[22]

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新技術何時取代核酸檢測?


新的檢測手段固然豐富,準確率也不低,但是想徹底取代核酸檢測還很不現實。

FDA在緊急授權InspectIR Systems呼吸檢測設備的同時也指出,呼氣檢測得到的陽性結果只能作為“推斷性結論”,確診依據仍然是核酸檢測[3]。從這個角度上說,咳嗽檢測和皮脂檢測同理。

但在FDA看來,呼氣檢測技術瑕不掩瑜,依然為它開了“綠燈”,這意味着新檢測技術仍有其價值。

一方面,跟核酸檢測、抗原檢測相比,前述4種方式均為非侵入式檢測技術,採樣沒有痛苦、受檢者更容易接受;另一方面,新技術的檢測速度更快,便攜性更高,能夠在一些特殊場合,彌補核酸檢測結果滯後的缺陷。要茂盛便認為,呼吸檢測適合在海關入境、隔離酒店、收治醫院等需要快速篩查的場景,起到輔助作用[23]

另外,隨着全國各低紛紛啟動常態化新冠檢測,核酸檢測的成本成了一個不得不面對的問題。

界面新聞文章《構建“15分鐘核酸採樣圈”要用多少錢?》中提到,在基準情況(全年50%的大城市人口需要每48小時完成一次核酸檢測)下,若僅在大城市建立步行15分鐘核酸採樣圈,共需投入3835億元,占2021年全國衛生健康支出比重的20%,這將擠壓醫保基金的使用空間,導致藥品入不了醫保、患者被迫延遲入院等[24]

而低耗材、無耗材的新檢測技術有機會解決核酸檢測的成本問題,若用咳嗽檢測App或小程序部分替代核酸檢測,將大大降低成本。只不過,具體的替代規則如何、替代多大比例,還需細緻探討。

從技術的角度出發,我們不應該放過任何一個新的檢測手段,它們或多或少都讓我們面對奧密克戎時多了一分的勝算。而在這反覆無常的疫情下,所有人都期待新技術中能夠誕生一個“摩西”,帶領人們逃離無盡的核酸檢測。

但是新冠篩查事關衛生監管部門對全體公民的健康責任,核酸檢測多次在聚集性疫情防控中建功,我們還要繼續秉持其核心地位,每一次新的嘗試都應慎之又慎。

但無論哪項技術有幸得到監管部門垂青,最關鍵的仍然是執行。核酸檢測造富了金域醫學、迪安診斷這樣的上市公司,也帶來了樸石醫學、和合醫學、諾為爾醫學這樣的造假案例。

病毒凶猛,我們尚有武器自衛;一旦讓利益操控疫情,人類註定一敗塗地。

https://www.xinseopr.com/170864-15/20220527120027/image_4.jpg

References

[1] Rapid COVID test not keeping pace with new variants, scientists say 2022.5.6 https://www.ctvnews.ca/mobile/health/coronavirus/rapid-covid-test-not-keeping-pace-with-new-variants-scientists-say-1.5891837

[2] FDA authorizes 1st COVID-19 'breathalyzer' test 2022.4.16 https://abcnews.go.com/Health/fda-authorizes-1st-covid-19-breathalyzer-test/story?id=84099986

[3] Coronavirus (COVID-19) Update: FDA Authorizes First COVID-19 Diagnostic Test Using Breath Samples 2022.4.14 https://www.fda.gov/news-events/press-announcements/coronavirus-covid-19-update-fda-authorizes-first-covid-19-diagnostic-test-using-breath-samples

[4] “吹口氣測新冠”成為可能!中國科學家研發出快速篩查技術 2021.10.20 https://mp.weixin.qq.com/s/meghJUaOSDZD1Xnsr-QFQQ

[5] Breathonix's 60-second COVID-19 breathalyzer test receives provisional green light in Singapore 2021.5.24 https://www.fiercebiotech.com/medtech/breathonix-s-covid-19-breathalyzer-test-receives-provisional-authorization-singapore

[6] Safer and seamless process for travellers coming to Malaysia 2022.3.19 https://www.nst.com.my/news/nation/2022/03/781441/safer-and-seamless-process-travellers-coming-malaysia

[7] A New Covid Breath Test Holds Promise, but Wide Use May Still Be Far Off 2022.4.15 https://www.nytimes.com/2022/04/15/health/covid-breath-test-fda.html

[8] Carbon Health官網 https://carbonhealth.com/covid-testing

[9] 科普:“呼氣”測新冠靠譜嗎 2022.4.24 http://www.news.cn/world/2022-04/24/c_1128590368.htm

[10] 核酸混檢供貨價低至3.2元/人份 廠商毛利持續探底 2022.5.7 https://www.chinanews.com.cn/cj/2022/05-07/9748346.shtml

[11] InspectIR Systems Closes Seed Round of Funding 2019.11.26 https://www.prnewswire.com/news-releases/inspectir-systems-closes-seed-round-of-funding-300965642.html

[12] ResApp announces positive results for a new novel smartphone-based COVID-19 screening test 2022.3.22 https://www.resapphealth.com.au/resapp-announces-positive-results-for-a-new-novel-smartphone-based-covid-19-screening-test/

[13] M. Al Ismail, S. Deshmukh and R. Singh, "Detection of Covid-19 Through the Analysis of Vocal Fold Oscillations," ICASSP 2021 - 2021 IEEE International Conference on Acoustics, Speech and Signal Processing (ICASSP), 2021, pp. 1035-1039, doi: 10.1109/ICASSP39728.2021.9414201.

[14] Proposed Acquisition of ResApp Health by Pfizer https://cdn-api.markitdigital.com/apiman-gateway/ASX/asx-research/1.0/file/2924-02509234-6A1086213?access_token=83ff96335c2d45a094df02a206a39ff4

[15] 新冠疫情:人工智能算法能“聽咳嗽聲音辨識新冠病毒” 2020.11.7 https://www.bbc.com/zhongwen/simp/science-54800199

[16] J. Laguarta, F. Hueto and B. Subirana, "COVID-19 Artificial Intelligence Diagnosis Using Only Cough Recordings," in IEEE Open Journal of Engineering in Medicine and Biology, vol. 1, pp. 275-281, 2020, doi: 10.1109/OJEMB.2020.3026928.

[17] 聽“聲”辨新冠?諦聽科技率先發現患者“咳嗽”超低頻音!2022.1.12 http://www.medicalvoiceprint.com/page108?article_id=2&pagenum=all

[18] 【咳嗽聲協助快速發現新冠肺炎】北京大學第三醫院崇禮院區踐行科技與安全理念,與中科院合作助力2022冬奧會醫療保障 2022.1.12 https://mp.weixin.qq.com/s/YitmVfQQZ7MhADZrsyVfWQ

[19] Spick M, Longman K, Frampas C, Lewis H, Costa C, Walters DD, Stewart A, Wilde M, Greener D, Evetts G, Trivedi D, Barran P, Pitt A, Bailey M. Changes to the sebum lipidome upon COVID-19 infection observed via rapid sampling from the skin. EClinicalMedicine. 2021 Mar;33:100786.

[20] Non-invasive skin swab samples are enough to quickly detect COVID-19, a new study finds 2021.3.16 https://medicalxpress.com/news/2021-03-non-invasive-skin-swab-samples-quickly.html

[21] First glimpse of Abu Dhabi's facial scanners for Covid-19 in action 2021.6.28 https://www.thenationalnews.com/uae/health/first-glimpse-of-abu-dhabi-s-facial-scanners-for-covid-19-in-action-1.1250424

[22] Can EDE Scanners Detect COVID-19 Accurately? Scientists Weigh in 2021.7.2 https://www.thequint.com/tech-and-auto/abu-dhabis-ede-scanners-to-detect-covid-hoax-indian-scientists#read-more#read-more

[23] “吹口氣測新冠”成為可能 2021.10.20 http://www.stdaily.com/kjrb/kjrbbm/2021-10/20/content_1226971.shtml

[24] 構建“15分鐘核酸採樣圈”要用多少錢?2022.5.16 https://mp.weixin.qq.com/s/fiN9cLnkTkHfenj9htMepA






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