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COVID-19快篩原理和常見QA

miss9_96
・2021/05/18 ・3487字 ・閱讀時間約 7 分鐘

本月上旬,台北萬華爆出社區感染,台灣首次啟用抗原快篩站。不到 24 小時,525 名篩檢者,有 62 人陽性,陽性率在驚人的 10% 以上 [註1]。

抗原快篩只需數十分鐘即可知道結果。在我們正面臨社區傳染、須快速地大量篩檢之際,是最靈活的前線檢測工具。

但到底抗原快篩是什麼?跟核酸檢測相比,差異在哪裡?

台北市的抗原快篩站。圖 / 柯文哲粉絲專頁

30秒了解各種篩檢方式!

面對COVID-19(新型冠狀病毒肺炎、武漢肺炎),有三種檢驗的方式,分別是「RT-PCR」、「抗體篩檢(快篩)」以及「抗原篩檢(快篩)」,以下就各種類型逐個說明。

1. RT-PCR:檢測病毒的遺傳物質

  • 目的:找到「正在被病毒感染」的人
  • 優點:靈敏度極高,是確診、解隔離的黃金準則(延伸閱讀:新冠病毒篩檢怎麼做?)。
  • 缺點:需大型儀器、診所無法操作;耗時數小時甚至一天。

2. 抗體篩檢(快篩):檢測人體對抗病毒時,白血球分泌的抗體

  • 目的:找到「曾經被病毒感染」的人
  • 優點:身體的抗體可維持數月以上;可作成快篩,數十分鐘即可知結果,診所就可使用。
  • 缺點:需抽血;在潛伏期、感染前期時,白血球來不及分泌抗體,將無法檢出。準確度、鑑別力較 RT-PCR 低。

3. 抗原篩檢(快篩):檢測體液(如:鼻涕、口水)中的病毒特定蛋白質

  • 目的:找到「正在被病毒感染,且病毒大量繁殖」的人
  • 優點:只要病毒正在大量繁殖,即可偵測;可作成快篩,數十分鐘即知結果,診所、甚至在家就可以用。
  • 缺點:病毒尚未大量複製階段(潛伏期)無法檢出。準確度、鑑別力較 RT-PCR 低。

抗原篩檢(快篩):快速、操作簡單

抗原快篩的技術之一,是「側向流體免疫層析法 (Lateral flow immunochromatographic assay)」。優勢是反應快速(數十分鐘)、操作簡單,甚至一般民眾也能操作 [1]。

抗原快篩檢測的影片。影/亞諾法生技股份有限公司

抗原快篩裝置通常類似驗孕棒的卡匣(如下圖),關鍵是「可辨認病毒特定蛋白質(抗原)的抗體 A」 [2]。操作步驟如下:

快篩結果示意。圖/羅氏藥廠
  • Step 1:在卡匣一側滴入體液,透過毛細現象,和黏有顯色劑的抗體 A 混合。
  • Step 2:黏有顯色劑的抗體 A 辨認、抓住抗原。
  • Step 3:透過毛細現象,液體流經測試區。固定鑲在測試區的抗體 A,也跟著辨認、咬住抗原。已經在抗原身上的「黏有顯色劑的抗體 A」,因此被留在測試區,故可看到測試區出現顏色。
  • Step 4:透過毛細現象,液體流經控制區。固定鑲在測試區的抗體 B,辨認、咬住液體裡「黏有顯色劑的抗體 A」,因此可看到控制區出現顏色。
免疫層析(快篩)示意。圖/參考文獻2

RT-PCR 檢測,須用酵素將 RNA 轉成單股 DNA,再反覆地升溫、降溫、再用酵素合成和放大 DNA。整個過程耗時良久,且須用儀器處理,並且要到指定的實驗室裡操作。

而抗原快篩的優勢顯著,因為原理是「抗體 vs 抗原」、「蛋白質」之間的交互作用,只需十多分鐘內、室溫下即可完成,且只需用肉眼判定是「 2 條線,還是 1 條線」就好。

簡單、easy,任何人都懂!英國政府甚至開放索取,讓民眾在家檢測,以減輕醫護壓力 [1]。

關於快篩的正確性、靈敏度,以及FAQ

捐贈給北市國產飛確抗原快篩為例。該試劑用於定性(無法定量)、針對症狀出現 5 天內之患者,其鼻、口水內是否有新冠病毒的「核衣殼蛋白(nucleocapsid protein)」 做檢測 [註3]。表 1 是用抗原快篩和 RT-PCR,檢測 88 名疑似感染者的結果 [3, 4]。

快篩的陽性預測率(Positive predictive value, PPV):約96.6 %(29/30)。也就是指,若快篩的100名陽性者,其中約有3名健康人是被誤判的偽陽性、需被抓進病房、再捅一次鼻孔,等RT-PCR報告後再出院。

而陰性預測率(Negative Predictive Value, NPV):約94.8 %(55/58)。這裡指的是,若快篩的100名陰性者,其中約有5名感染者是被誤判的偽陰性(即感染者,但快篩陰性,放回社區生活),將返回社區

快篩示意圖。圖/envato elements

也因此可以了解,僅靠篩檢的防疫策略,必然有漏洞,即使快篩陰性,仍須維持嚴格的自我防護,才能保護彼此。


Q:我得流感/普通感冒,會被快篩出偽陽性嗎?

快篩必須要能排除其它病毒的干擾。以飛確快篩為例,試劑裡的抗體,可以分辨、排除其它常見病毒(表2),僅有 2002 年的初代 SARS 會引起偽陽性 [3] [註4]。

表2:飛確快篩可分辨、排除的常見病毒。

Q:我用鼻噴劑/止痛藥,會被快篩出偽陽性嗎?

快篩也必須排除常見藥物的干擾。以飛確快篩為例,已確認阿斯匹靈(Aspirin)、醫鼻易噴鼻液(Oxymetazoline, 鼻塞噴劑)等藥物,不會干擾試劑[3]。

Q:面對新變異株,快篩會沒用嗎?

須看原廠有沒有進行再測試。以飛確快篩為例,已確認對 B.1.1.7(英國變異株)、B.1.351(南非變異株)、P1(巴西變異株)、B.1.427(加州變異株)、B.1.526(紐約變異株),仍有檢出能力。

Q:打了 COVID-19 疫苗,會被快篩出偽陽性嗎?

理論上不會。多數抗原快篩,關鍵抗體都是辨認核衣殼蛋白。而台灣欲購的牛津、莫德納(Moderna)、國產疫苗,標的都是棘蛋白 (spike protein),兩者不同。但若是抗體篩檢,那可能會受到疫苗影響。

Q:為什麼北市呼籲民眾,「有症狀再來篩檢」?

抗原篩檢是檢驗病毒本身,在病毒大量繁殖期間,患者通常有症狀,因此該時間內,檢測會準。在潛伏期,因病毒量少,檢測精準度會不準。

而無症狀感染者雖然可被篩出,但在資源有限、萬華疫情險峻的現實下,市府才會作此呼籲。(2021/5/18)

Q:要不要像英國一樣,每人發抗原快篩在家裡測?

發放抗原快篩,讓大量民眾檢測的方針,有個前提——「測出陽性後,民眾仍可配合自我隔離(或有足夠的病房)、不去上班上學也沒關係」。

此策略需要企業雇主、學校和家長等多面配合,只要某一角色不願或難以配合,或是隔離房間的資源不足,大量發放快篩的手段,可能只會讓現況更為混亂。

英國政府介紹在家自我快篩的影片 (1:37~5:55)。影/ 英國衛生部

保持冷靜,繼續前進。Keep Calm and Carry On.

本文感謝衛生福利部台東醫院檢驗科張昱維(Yu-Wei Chang)博士協助

註解

  • 註1:指該社區,可能每 10 人就有 1 人正值急性感染。這是很驚人的數字,若當地活動人潮約 2 萬人,則可能有 2000 名急性感染期患者正在社區中
  • 註2:更精準的說法是「病毒大量繁殖期間」,此時多數患者會有症狀
  • 註3:該蛋白質和病毒 RNA 結合,同時被包裹在病毒顆粒裡
  • 註4:部分高毒性、稀罕的病毒,僅能透過序列解析判斷是否會造成偽陽性。以飛確快篩為例,該試劑比對了 Human coronavirus HKU1( 2005 年於香港分離)、MERS(中東呼吸症候群冠狀病毒)、SARS(2002 年肆虐台灣的那支)後,發現僅有 SARS 會干擾該試劑

參考文獻

  1. Understanding lateral flow antigen testing for people without symptoms. GOV.UK. 2021/04/23
  2. J. M. Abduljalil (2020) Laboratory diagnosis of SARS-CoV-2: available approaches and limitations. New Microbes and New Infections. https://doi.org/10.1016/j.nmni.2020.100713
  3. 飛確 新型冠狀病毒抗原快篩檢驗試劑使用說明書4. 飛確 新型冠狀病毒抗原快速檢驗試劑。Vstrip

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miss9_96
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蔣維倫。很喜歡貓貓。曾意外地收集到台、清、交三間學校的畢業證書。泛科學作家、科學月刊作家、故事作家、udn鳴人堂作家、前國衛院衛生福利政策研究學者。 商業邀稿:miss9ch@gmail.com 文章作品:http://pansci.asia/archives/author/miss9

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防疫宅在家的三個科學抒壓提案

PanSci_96
・2021/06/24 ・1955字 ・閱讀時間約 4 分鐘

全台進入疫情三級警戒一個月,無論是分流上班、分組上班或完全居家上班,過去這一個月對上班族來說難免焦躁不安,即便現階段疫情仍然嚴峻,不如專注難得的「低度外出」生活,讓躁動的心安靜下來,迎接宅家新常態。台灣最受知識社群歡迎的新媒體泛科學,整理了三個宅在家的科學抒壓法,讓你不僅宅,還宅得很科學。

一、轉念:將壓力轉助力

居家辦公拉開物理距離,網路會議不如面對面開會來的溝通無礙,甚至更耗費心神,這些壓力讓你工作表現失常了嗎?

圖/pexels

哈佛大學曾做過一個壓力處理方式的研究,發現「認知再評估策略」能夠幫助人們在壓力下較不受影響。

研究人員將受試者分為 A、B、C 三組,研究人員請實驗組 A 試著「忽略壓力」、實驗組 B 嘗試「將壓力轉念」,控制組 C 不採取任何手段。接著讓受試者們分別進行 5 分鐘的演說並計算數學題目,過程中研究人員故意皺眉、雙臂交叉抱胸、給予負向回饋等,讓受試者感受到壓力。

結果發現,試著將壓力轉念的 B 組受試者們的血液更加流暢,這讓他們在演說和算數時不受干擾、專注處理問題。其實研究人員不過是在實驗前和 B 組說「雖然壓力會讓你心跳加速,但可把這些變化看作是興奮的反應」,如此一來,B 組受試者能夠專注即將來臨的挑戰。

二、閉眼休息,增加創意力

面對排山倒海的提案,是否想不出好點子呢?根據日本科學家的研究,只要閉上雙眼就能激發創意

研究人員找來 40 位大學生,分別在睜眼或閉眼時為一款米和茶想新的產品名稱,實驗開始前研究人員各提供 5 個名稱範例以誤導受試者,包括 XX 光、XX 茶,若受試者想出的名稱以「光」或「茶」做結尾,就被視為不具創意的「聚斂」名稱,若跳脫框架、採用不同用字,則是有創意的「擴散」名稱。

圖/pixabay

在睜眼狀態測試時,受試者在思考名稱時同時觀看一支幾何圖形的影片,在睜眼和閉眼的狀態下,受試者各有一分鐘為產品命名。

最後研究結果指出,受試者在閉眼時想出擴散名稱的比例,是睜眼時的 1.6 倍!這可能是因為閉眼會防止我們的大腦受到視覺干擾,確實有助於激發創意。居家辦公別忘了適時閉上雙眼休息,保護視力也提升想像力。

三、理性飲酒,有助放鬆

當然不是在白天上班時喝酒,在結束一天的工作後,很多人會喜歡藉由「喝一杯」放鬆,究竟為何酒精能讓人放鬆呢?

圖/pexels

這個祕密與大腦構造有關,腦部最外側有大腦皮質負責理性與思考,內側邊緣系統負責感情與記憶,酒精第一個影響的事情為抑制大腦皮質的活動,因為酒精是能讓神經運作減緩並鎮定神經的液體,因此當大腦皮質的功能減弱後,被理智意志的情感與本能的衝動可能會顯現出來,喝酒能夠放鬆,僅是舒緩平常緊繃的理性神經、讓壓力宣洩。

雖然適當飲酒有助於抒壓,但過度飲酒也會讓腦部運動和記憶的機能「鎮定」下來,導致無法走直線或直接斷片。(同場加映:酒醉是怎麼一回事?

然而,壓力並不全然是壞事,對於變化莫測的疫情,有點焦慮反而更謹慎,例如擔憂染疫而勤洗手,便能有效降低風險。面對遠距工作的新常態,各行各業勢必得經過一番調整,保持警覺但不過度焦慮,居家辦公也能事半功倍喔!

瀏覽更多宅在家科學:防疫在家不停學,生活也能好科學測你的防疫指數

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