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新冠肺炎抗原快篩效能及其影響因子研究：快篩結果誤判之臨床預測模型
Other Title
Validation and risk factors of COVID-19 rapid antigen test: Clinical prediction models for COVID-19 rapid antigen test
Type
thesis
Date Issued
2023-05-30
Author(s)
吳宜儒
Advisor
白其卉
Subjects
系所名稱：公共衛生學系碩士班
Description
學位別：碩士
語文別：中文
口試委員：戴英軒 TAI, YING-HSUAN;呂守正 LU, SHOU-CHENG;白其卉 BAI, CHYI-HUEY
授權範圍：網際網路,開放日期為2023-06-13
語文別：中文
口試委員：戴英軒 TAI, YING-HSUAN;呂守正 LU, SHOU-CHENG;白其卉 BAI, CHYI-HUEY
授權範圍：網際網路,開放日期為2023-06-13
Abstract
研究背景: 2019年末，中國湖北省武漢市華南海鮮市場爆發一種新型肺炎，導致多名攤販及前往市場的市民受到感染。2020年1月7日，WHO宣布發現新型病毒，並將其命名為2019新型冠狀病毒（Novel coronavirus, 2019-nCoV）(Sohrabi et al., 2020; Zhu et al., 2020)。截止至2023年4月28日，COVID-19已在全球造成6.86億人感染，且有686萬人在此次疫情中喪失生命。而在台灣也有高達1023萬的確診案例，死亡人數則有1.9萬人。
研究動機:2022年5月，彼時全臺已進入大規模社區流行階段，疾病管制署(Centers for Disease Control,CDC)為保全公衛防疫及反轉錄即時定量聚合酶連鎖反應 (Real –Time Quantitative Reverse Transcription polymerase chain reaction assay, qRT-PCR )採檢量能，發布新的病例定義，即民眾使用家用抗原快篩試劑檢測結果陽性，不分年齡及族群，經醫事人員確認，即可研判為確定病例。然而有文獻指出年齡可能是一個會影響抗原快篩敏感度的危險因子(Euser et al., 2022; Masiá et al., 2021; Rahman et al., 2021; Tabain et al., 2022)，因此探討影響抗原快篩效能的危險因子，為一重要的研究方向。
研究目的:本次研究使用次級資料庫，先是計算出2021-2023年間整體快篩的效能，並分別評估本研究所使用的三項快篩廠牌(長興、飛確、福爾威創)在真實環境下的表現是否有所差異，並驗證是否符合WHO的快篩產品準則。接著找出導致快篩結果誤判的危險因子，並建立風險模型，以列線圖(Nomogram)呈現，且驗證其內部效度，是否有足夠的準確度。
材料與方法:本研究為一橫斷性研究。資料來源為2021年5月至2023年1月雙和醫院醫學檢驗科的檢驗檔，及2021年5月至2022年1月的qRT-PCR陽性個案確診資料。樣本納入條件為研究期間至雙和醫院有進行快篩或是qRT-PCR的民眾，排除條件為資料缺失者及未在同一天進行快篩及qRT-PCR的民眾。最後，同一天進行快篩及qRT-PCR且資料齊全，為研究樣本，共37299人次。而2021/5-2022/1的qRT-PCR陽性個案確診資料，與相同時期的雙和醫院醫學檢驗科的檢驗檔進行串接，以取得qRT-PCR陽性者424人次的更詳細確診數據。藉由羅吉斯回歸(Logistic regression)和逐步選取法(Stepwise selection method)並依據模型閾值p-value<0.15，來建立最佳模型。模型自變項包含了年齡、性別、該月盛行率等，應變項共分為三種型態，第一個為快篩陽性者，發生偽陽性的情況；第二個為快篩陰性者，發生偽陰性的情況；第三個則是qRT-PCR陽性者，被抗原快篩試劑誤判為陰性的情況。建構完成的模型以列線圖進行呈現，並藉由校正曲線(Calibration Curve)來進行內部驗證。
結果: 在2021-2023年間整體快篩敏感度65.84%(95%CI[63.99%-67.7%])、特異度99.23%(95%CI[99.14%-99.32%])、陽性預測值86.03%(95%CI[84.48%-87.58%])、陰性預測值97.58%(95%CI[97.42%-97.74%])。三個快篩廠牌比較中，敏感度以長興的72.37%(95%CI[68.39%-76.35%])較佳，陽性預測值則以飛確92.33%(95%CI[90.64%-94.02%])為最佳，特異度及陰性預測值在三個廠牌中則無顯著差異，三個快篩廠牌的特異度皆≥97%符合WHO的快篩建議標準，然而在敏感度的部分皆沒有≥80%並不符合WHO的快篩建議標準。快篩陽性受試者中產生偽陽性結果的模型(AUC=0.844)，納入的變項有性別、年齡、病患來源、快篩廠牌及該月盛行率；快篩陰性受試者中發生偽陰性結果的模型中(AUC=0.819)，納入的變項有年齡、快篩廠牌及該月盛行率；qRT-PCR陽性病患中產生快篩陰性結果的模型中(AUC=0.888)，納入的變項有快篩廠牌、症狀發生至採集間隔天數、年齡以及該月盛行率。綜合三個風險模型的結果，可以得出年齡分組、快篩廠牌及該月盛行率這三個變項，對於快篩結果誤判的影響較大。
結論: 本研究是第一篇進行本土長興、飛確及福爾威創等三個快篩廠牌效能比較的結果。三個快篩廠牌在真實環境下皆沒有符合WHO快篩產品準則。但長興和飛確維持不錯的篩檢效能，福爾威創其敏感度和陽性預測值相對來的低。本研究也為首次建立台灣人的快篩結果誤判風險模型，特別是以快篩的角度討論偽陽性及偽陰性，並提供年齡、性別等等變項對於提高正確度的影響。綜合本篇三個風險模型，得出年齡分組、快篩廠牌及該月盛行率皆是會顯著影響快篩誤判的危險因子。本研究最大的貢獻在於可以藉由這三個危險因子，來初步分析受試者的快篩結果是否可靠。以此維持qRT-PCR的採檢量能，降低檢驗人力成本，並且避免出現偽陽和偽陰的個案，可以提供醫護人員在臨床使用上的參考。
關鍵字:新型冠狀病毒、抗原快篩、風險模型
研究動機:2022年5月，彼時全臺已進入大規模社區流行階段，疾病管制署(Centers for Disease Control,CDC)為保全公衛防疫及反轉錄即時定量聚合酶連鎖反應 (Real –Time Quantitative Reverse Transcription polymerase chain reaction assay, qRT-PCR )採檢量能，發布新的病例定義，即民眾使用家用抗原快篩試劑檢測結果陽性，不分年齡及族群，經醫事人員確認，即可研判為確定病例。然而有文獻指出年齡可能是一個會影響抗原快篩敏感度的危險因子(Euser et al., 2022; Masiá et al., 2021; Rahman et al., 2021; Tabain et al., 2022)，因此探討影響抗原快篩效能的危險因子，為一重要的研究方向。
研究目的:本次研究使用次級資料庫，先是計算出2021-2023年間整體快篩的效能，並分別評估本研究所使用的三項快篩廠牌(長興、飛確、福爾威創)在真實環境下的表現是否有所差異，並驗證是否符合WHO的快篩產品準則。接著找出導致快篩結果誤判的危險因子，並建立風險模型，以列線圖(Nomogram)呈現，且驗證其內部效度，是否有足夠的準確度。
材料與方法:本研究為一橫斷性研究。資料來源為2021年5月至2023年1月雙和醫院醫學檢驗科的檢驗檔，及2021年5月至2022年1月的qRT-PCR陽性個案確診資料。樣本納入條件為研究期間至雙和醫院有進行快篩或是qRT-PCR的民眾，排除條件為資料缺失者及未在同一天進行快篩及qRT-PCR的民眾。最後，同一天進行快篩及qRT-PCR且資料齊全，為研究樣本，共37299人次。而2021/5-2022/1的qRT-PCR陽性個案確診資料，與相同時期的雙和醫院醫學檢驗科的檢驗檔進行串接，以取得qRT-PCR陽性者424人次的更詳細確診數據。藉由羅吉斯回歸(Logistic regression)和逐步選取法(Stepwise selection method)並依據模型閾值p-value<0.15，來建立最佳模型。模型自變項包含了年齡、性別、該月盛行率等，應變項共分為三種型態，第一個為快篩陽性者，發生偽陽性的情況；第二個為快篩陰性者，發生偽陰性的情況；第三個則是qRT-PCR陽性者，被抗原快篩試劑誤判為陰性的情況。建構完成的模型以列線圖進行呈現，並藉由校正曲線(Calibration Curve)來進行內部驗證。
結果: 在2021-2023年間整體快篩敏感度65.84%(95%CI[63.99%-67.7%])、特異度99.23%(95%CI[99.14%-99.32%])、陽性預測值86.03%(95%CI[84.48%-87.58%])、陰性預測值97.58%(95%CI[97.42%-97.74%])。三個快篩廠牌比較中，敏感度以長興的72.37%(95%CI[68.39%-76.35%])較佳，陽性預測值則以飛確92.33%(95%CI[90.64%-94.02%])為最佳，特異度及陰性預測值在三個廠牌中則無顯著差異，三個快篩廠牌的特異度皆≥97%符合WHO的快篩建議標準，然而在敏感度的部分皆沒有≥80%並不符合WHO的快篩建議標準。快篩陽性受試者中產生偽陽性結果的模型(AUC=0.844)，納入的變項有性別、年齡、病患來源、快篩廠牌及該月盛行率；快篩陰性受試者中發生偽陰性結果的模型中(AUC=0.819)，納入的變項有年齡、快篩廠牌及該月盛行率；qRT-PCR陽性病患中產生快篩陰性結果的模型中(AUC=0.888)，納入的變項有快篩廠牌、症狀發生至採集間隔天數、年齡以及該月盛行率。綜合三個風險模型的結果，可以得出年齡分組、快篩廠牌及該月盛行率這三個變項，對於快篩結果誤判的影響較大。
結論: 本研究是第一篇進行本土長興、飛確及福爾威創等三個快篩廠牌效能比較的結果。三個快篩廠牌在真實環境下皆沒有符合WHO快篩產品準則。但長興和飛確維持不錯的篩檢效能，福爾威創其敏感度和陽性預測值相對來的低。本研究也為首次建立台灣人的快篩結果誤判風險模型，特別是以快篩的角度討論偽陽性及偽陰性，並提供年齡、性別等等變項對於提高正確度的影響。綜合本篇三個風險模型，得出年齡分組、快篩廠牌及該月盛行率皆是會顯著影響快篩誤判的危險因子。本研究最大的貢獻在於可以藉由這三個危險因子，來初步分析受試者的快篩結果是否可靠。以此維持qRT-PCR的採檢量能，降低檢驗人力成本，並且避免出現偽陽和偽陰的個案，可以提供醫護人員在臨床使用上的參考。
關鍵字:新型冠狀病毒、抗原快篩、風險模型