冻梨网 4个原理告诉你,10人一组的大型核酸检测,是如何判断谁是感染者

4个原理告诉你,10人一组的大型核酸检测,是如何判断谁是感染者

4个原理告诉你,10人一组的大型核酸检测,是如何判断谁是感染者

相信最近大家都听说了广州爆发的新一轮疫情情况,这次的疫情来势汹汹,然而这却并不能击垮勇敢坚毅的广州人民,广州方面应对此次疫情的措施也可谓是十全十美,就在前两天,广州市卫健委召开了新闻发布会,在全网面前郑重宣布:广州已经实现了全球首例最大化的城市全民核酸检测行动,仅仅用了3天时间,广州就已经对全市1870万人进行了核酸检测,这再一次印证了中国速度就是世界上最快的速度,中国人民就是世界上最团结坚强的人民。

可能广大网友对于数字并不是十分敏感,当我们看到这次新闻的时候,也没能理解1800万人究竟是什么样的概念,甚至有的人还指出,在检测过程当中医护人员出现了失误,有市民称医护人员就将10个人的样本混合在同一个容器中,这无疑是医护人员的操作失误。

当广大网友看到这位市民的说法之后,纷纷对医护人员表示质疑:将10个人的核酸样本都混合在一起,还能够准确的分辨出来吗?其实事实远不像大家所顾虑的这样,这种方法是十分科学的检测方法,利用这种组合的检测方法,能够快速有效的筛选出患者,正是靠着这种方法,广州市的医护人员才能够每天检测600万人次的核酸样本,正是靠着这种方法,才让全世界都见证了中国速度和广州速度。

下面我就在此和大家聊一聊这种检测方法,以及它背后的原理和故事。

01:什么是分组检测?

这种检测的理论名字叫做分组检测。 分组检测是可以减少抽样次数,快速得出实验结果的一种检测方法。如若我们对每一个样本都进行一次检查,那一共需要做1,800万次核酸检测,然而采用分组检测的方法,将每10个样本归为一组,这就无形当中减少了10倍的工作量,正是靠着这样一个高效的方法,才让我们三天之内便完成了一个一线城市人口数量的核酸样本检测。

这种行之有效的方法其实并不是我们国内自主研发出来,最开始这种检测方法是由国外传进来的,但是无论是在国内还是国外,这种方法都是遭到行业内的质疑,然而我国的医护专家经过不懈的努力,最终让这种方法不断完善,达到了非常完美的效果。

02:分组检测的优势何在?

相信在上面进行了粗略解释之后,大家已经能够接受分组检测是一个高效的检测方法了。那么下面我再为大家举一个小小的例子,让大家对这个方法有更加深刻的印象。

假设最近有27个入境人员来到中国,而其中有一人感染了新冠病毒,但我们并不知道是其中哪一个人,如果按照以往的方法一个一个的检测,总共就需要做27次核酸检测。然而如果我们采用分组检测的方法,就可以大大提高了效率。

首先我们先将这27人分为三组,每组9人进行核酸检测。这就意味着只有一组会出现核酸阳性报告,这时在将阳性的这一组进行逐个检测,即9次核酸检测,便可以确定感染者,也就是说,我们一共进行了12次核酸检测便完成了原来27次核酸检测才能完成的任务,这无疑是一个高效的办法。

就目前来说,我国基本上所有大规模的核酸检测都采用这种分组检测的方式。事实上从数学概率论的角度出发,我们可以将这种检测模型的数学期望表达出来,通俗地来讲,它的期望模型中每一组的样本数量越多,我们所得到的效率就会越高,这也就意味着我们可以通过这种分组检测的方法大大提高我们现有的医疗条件的上限。

例如,在去年疫情刚刚爆发不久的时候,北京发生了新冠肺炎疫情状况,当时新冠肺炎对于我国来说也是突发疫情,北京的检测能力也不过是每天20万人次,这对于一个拥有上千万人口的一线大城市来说是远远不够的,然而专家们迅速调整战略,采用了分组检测方式,将5个样本归为一组,这样在没有增加任何人力物力消耗的情况之下,将原有的检测能力提升了10倍之多。

检测速度的提升不仅仅意味着医疗工作效率的提高,还意味着我们用同样的财力便可以对更多的人进行核酸检测,减少了相应的检测费用。英国的专家对此也有一些相关研究,《自然》杂志中的一篇研究报告曾指出:分组检测的模型可以比传统对患者的检测方法便宜20倍之多。由此可见,分组检测带来的好处不仅仅是效率的提高,同时也是经济的节约。效率的提高,意味着可以在最短时间内找出感染者,并阻断病毒的传播;经济的节约,意味着我们可以花更少的价钱,从而能够普惠全民。

同样的例子,在国内的抗疫历史中不胜枚举。2020年的10月份,青岛市也是爆发了新冠疫情。青岛疾控中心的副主任当机立断,在青岛采用10人一组的分组检测方式,正是这样,青岛市也是短时间内便控制住了疫情。这便是分组检测的优势所在。

相信详细解释了这么多,广大网友也对分组检测了解得也差不多了,或许你认为这种检测是最为行之有效的方法,然而其实这种检测方法的效率并不是最高的,还有几种分组检测方法,它们的效率比这种分组检测更加高效。

第一个便是不重叠分组。

同样以刚才的27人为例。首先,第一轮和上述分组检测方法一致,这就将我们的检测范围缩缩小到9人,同样的方法再将这个9人分成三组,每组三人,我们的目标又缩小到了三个人身上,最后再对这三人进行分别检测,就可以唯一确定感染新冠病毒的患者,相比于之前的方法,我们只需要用9次的核酸检测就可以完成本应27次的核酸检测任务。

第二种方法叫做排列分组。同样第一轮仍是将27人分为三组,每组9人,找到含有感染者的一组。第二轮则是将9人进行编号分成3×3的一个方阵,然后分别对每一行、每一列进行检测,共6次。这样,行和列都包含阳性的样本所交叉出来的编号便是患者的编号,这种方法只要进行9次检测,比最开始的分组检测也要高效一些。

其实在第二轮的检测当中,我们进行5次便足够了,因为其余的一组即使不检测,也能通过其他5组检测结果进行排除。

有的人可能并不是很清楚,第二轮是如何将感染新冠肺炎的患者找出来的,这里我们进行一个小小的解读。

例如,我们第二轮检测的样本当中,第1行和第1列同时出现阳性,而在只有一个患者的情况下,就意味着这个人既在第1行又在第1列,那么编号1便是患者。同理,如果某一行和某一列同时出现阳性,那么这一行一列的交叉点便是患者的编号。这种方法有些类似于我们平时玩的数独,相信对这方面有爱好的网友,一眼便会看出其中的玄机和奥妙。总之,无论如何也无非是利用数学规律进行效率的提高,进而来找出感染者。

如果你以为检测方法仅仅是利用了这样简单的数学技巧就到此为止了,那你就大错特错了。一位印度的计算机科学家,利用了柯克曼三元系发明了一种更加高效的检测方式,这种检测方式可以让第二轮只用一次,便可以筛选出感染者。

首先,第一轮都是不变的,将已经确定的9个人编号后分成6组进行检测,有的人不理解9个人如何分成6组呢?其实这就意味着每个样本都要存在于两个检测组中。

例如1号样本要被分配在第1组和第2组,2号样本要被分配在第2组和第3组等等,以此类推。这也就意味着,9个人中有一位阳性患者就会导致2个组同时出现阳性检测结果,这样我们只要知道当初被分配到这两组的同一个编号是哪一个,就可以找出唯一确定的患者了。

例如编号1是患者的情况下,第1组和第2组就会同时出现阳性结果。而反过来看,当第1组和第2组同时出现阳性结果的时候,只有同时存在两组的1号检测样本为患者时,才会出现这种的检测结果。

由此也可以表明,在这次全球抗疫的过程当中,不仅仅是医护人员做出了巨大贡献,科学家们也为此做出了巨大贡献,虽然他们没有在疫情的一线奋战,但是他们提出行之有效的方法,大大的提高了医疗检测效率,为我们控制病毒传播提供了宝贵的时间。

而有的网友也会对此表示疑问,为什么有这么多更高效的分组检测方法,我们还要选择最简单的分组检测方法呢?为了讨论这个问题,我们要先了解一下我国的分组检测发展历史。

03:分组检测历史的发展

其实分组检测并不是最近才投入我国医疗检测当中的,早在去年疫情刚刚爆发的时候,国家卫健委就提出了要将10人样本合成一组的分组检测方法,然而由于当时的技术并不是十分成熟,10人混合样本的新冠病毒会被稀释,检测出来的几率大大减小,而且混合样本对于采集管等用品的材质、规格要求都和单人样本不同,所以并没有普及开来。

而有的网友对这种说法表示并不认同,纷纷在网上提出质疑,说在去年的5月份,武汉就大规模的采用这种混合检测模式,为什么可以将这么多人的样品放在一起,不是无法普及吗?

来源于澎湃新闻

其实仔细看了国家卫健委的回应之后,相信大家都会对这件事情有了更清楚的认识。武汉当时采用的方法叫做混合采样,只是在采集的环节将样本放在一起,而检测的时候还是分开的。我们上述所说的分组检测是在检测的时候将样本放在一起检测,而与采集是无关的。所以当时武汉采用的混合采集方法并不会影响核酸检测的敏感性,也远远没有涉及到分组检测这种方法。

在疫情爆发一段时间之后,我国的医护人员和技术专家逐渐克服了混合检测的难点,最终将这种分组检测方法推广开来,达到了提高检测效率的目的。

例如在去年7月份的时候,大连市爆发了新冠疫情,而面对来势汹汹的疫情,全体市民人心惶惶,大连市首先要面对的便是对全市700万人民进行核酸检测这个难题,不可谓不巨大。要想将700万人全部进行核酸检测并不难,难的是在短时间内完成如此巨大的工作量。

中国医科大学附属盛京医院检查科主任刘勇教授胆大心细,为了在短时间内完成目标,他决心攻克混合样本检测这种检测方法,在经过两天两夜没有合眼的实验测试之后,300多份样本的实验报告表示,刘勇教授所采用的方法结果100%正确,这也是说明分组检测这种混合方法完全可行。在此之后,分组检测方法便在全国大范围推广。

正如我们所常听到的一句话所说:哪有什么岁月静好,只不过是有人替我们负重前行。在这个理论方法的测试期间,刘勇教授一直战斗在疫情的第一线,望着刘勇教授在高风险一线战场亲力亲为的背影,所有人都感动泪下。我们看到了他的智慧和努力,却不知道他这一年已经是60多岁的高龄了。

他曾说过:我已经60多岁了,这或许是我职业生涯的最后一场战役,如果我能够以这样无比荣耀、无比骄傲的战斗作为行医生涯的终点,那么我会因此感到无比自豪。

苦心人,天不负。经过刘勇教授以及他手下的不懈努力,这种分组检测的方法终于可以百分百准确无误地进行检测,此后他也是第一时间向全国分享这种经验,迅速的将这种高效的检测方法推向全国。

此后,我们一次又一次的让全世界见识了中国速度,这种仅仅几天时间便检测成百上千万的核酸样本的事例已经不是一次两次了。这一次广州又是用仅仅三天的时间,完成了1800万份的核酸样本检测,这无疑在全世界范围内再一次引起轰动,不仅将中国速度推向全球,同时也是对分组检测这种方法最为有效的印证和最为有力的支持。

了解了我国分组检测方法发展的历史之后,我们便可以回答上面提出的问题:为什么有更加高效的分组检测方法我们不选,偏偏用这种比较简单的分组检测方法?其实这个问题当中已经告诉了我们答案。

我们保证速度的同时要的就是“简单”两个字。对于一个国家、一个城市来说,我们要检测的样本何止成百上千万,对于其他方法来说,我们检测的对象并不是像举例中所说的27个人而已,那些方法虽然更加高效,但是对于庞大的样本数量来说,计算起来却比较复杂,而目前我们推广的分组检测方法,无论是在面对小样本还是大样本的时候,计算都比较简单,可能在几十个样本时候我们并没能看出优势,但当我们对几百万人同时检测的时候,这种简单的优势便是一目了然了。

所以说,这种检测方法不仅提高了效率,同时也降低了计算难度,是一个两全其美的办法。然而有些网友对此又会提出另一些疑问:既然这种办法是由国外传进国内的,为什么只在国内发扬光大而不见外国人使用呢?

04:为什么分组检测在国外名不见经传?

其实,稍加思索我们便会发现问题所在。以上述我们举的27个样本为例,我们的前提假设是在这27个人当中,只有一位感染者,然而如果在这27个人当中,有超过10人以上的感染者时,我们第一轮检测便不可能只留下9人一组,也就是说,当感染者人数较多时,分组检测并不能有效的帮我们排除大部分人,这也是国外不能应用这种方法的原因之一。

例如,当我们选取27人样本时,第一轮检测结果显示三组都为阳性,那我们必须要对三组都进行第2次检测,这也就意味着我们的第1次检测是在做无用功,就会导致我们不但没有简化我们的检测过程,反而使我们的检测效率降低了。

美国的研究人员也对此进行过相关研究,因为美国的感染率较高,利用这种分组检测的方法减少的成本和时间屈指可数,这就意味着采用更高的技术并没能带来实质上的效益,那还不如用传统的方法检测来的便捷。国内外的研究报告也是显示:当人群总体的感染率低于0.1%时,采用这种分组检测方法最为合适,这种情况下可以最大化检测效率。

所以这个问题的答案也是显而易见的了,我国之所以能够采取这种分组检测的方法,就是因为我们国家对疫情足够重视,在疫情初期就采取了预防措施,使我们的感染率控制在了较低水平,因此才能够应用这种高效的检测方法。

当然了,宝马配英雄,再好的武器也需要优秀的武将去使用,再高效的检测技术也需要医护人员去使用。不管是在过去一年的抗疫当中,还是在最近的广州抗疫当中,这种成功预防的背后都离不开每一位医护人员的辛勤付出,这种三天检测1800万样本的壮举,离不开广州的每一个医护人员的日夜坚守,这一个个震惊世界的中国速度的例子,是建立在每一个不辞辛苦的医护人员无私奉献的基础上的。让我们再次对所有医护人员献上最崇高的敬意,是他们用自己的身体建立起了我们祖国的第一道防线!

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