Adakah Ujian Breathalyzer Coronavirus Mungkin?

AndreyPopov / Getty Images

Pengambilan Utama

• Para penyelidik sedang meneroka alat seperti alat penyedut untuk mengesan COVID-19.
• Peranti ini dilatih untuk membezakan "tanda tangan COVID" berdasarkan sebatian organik yang mudah menguap (VOC) dalam nafas.
• Uji nafas mungkin mendapat tempat dalam pemeriksaan virus di masa depan, berpotensi di tempat yang sesak.

Satu-satunya perkara yang mengecewakan kerana menunggu untuk mengetahui sama ada anda telah menguji positif coronavirus, suatu proses yang boleh memakan masa beberapa hari, mungkin akan menjalani ujian di tempat pertama. Ujian COVID-19 yang paling biasa melibatkan sapuan panjang yang tersangkut di lubang hidung anda untuk mengumpulkan rembesan dari bahagian belakang hidung dan tekak anda — bukan sensasi yang menyenangkan. Tetapi penyelidik mencari kaedah yang lebih mudah. Mungkin seperti menguji nafas untuk minum minuman keras.

"Ini idea bahawa anda mempunyai nafas COVID," kata Makeda Robinson, MD, PhD, rakan penyakit berjangkit di Universiti Stanford, kepada Verywell. "Telah ditunjukkan sebelum ini bahawa virus, dan sel-sel yang dijangkiti virus, dapat memancarkan sebatian organik atau VOC yang mudah menguap ini ke dalam nafas anda."

Para penyelidik telah mengembangkan dan melakukan kajian awal kecil pada alat seperti alat penyembur nafas untuk mengesan kehadiran SARS-CoV-2, virus yang menyebabkan COVID-19 dengan cepat. Penemuan ini baru-baru ini diterbitkan diACS Nano, penerbitan American Chemical Society.

Bagaimana ia berfungsi

Peranti ini mempunyai sensor yang terbuat dari bahan nano yang dihubungkan dengan molekul sensitif VOC. Apabila VOC dari nafas berinteraksi dengan sensor, rintangan elektrik berubah, mewujudkan corak. Para penyelidik menggunakan pembelajaran mesin untuk melatih sensor untuk mengenali perbezaan utama dalam nafas yang dihembuskan dan mengenal pasti kemungkinan tanda tangan COVID-19 berdasarkan isyarat rintangan elektrik.

Untuk melatih sensor mengenali kemungkinan tanda tangan COVID-19, para penyelidik meminta tiga kumpulan: 49 pesakit dengan COVID-19 yang disahkan, 58 individu yang sihat, dan 33 pesakit dengan jangkitan paru-paru bukan COVID. Setiap peserta melancarkan prototaip selama beberapa saat.Seterusnya, para penyelidik perlu menentukan apakah tanda tangan COVID yang berpotensi prototaip itu tepat, jadi mereka menguji peranti pada jumlah yang lebih sedikit daripada 140 peserta.

Adakah Ia Tepat?

Dalam membezakan kes COVID-19 dari kumpulan kawalan individu yang sihat, alat ini 76% tepat. Sensor membezakan antara individu dengan COVID-19 dan mereka yang didiagnosis dengan jenis jangkitan paru-paru yang berbeza dengan ketepatan 95%, dan antara pesakit COVID-19 yang pulih dan sakit dengan ketepatan 88%.

"Itu semua tepat di sebelah kiri kurva pengembangan," kata Farley Cleghorn, MD, MPH, ahli epidemiologi dan ketua kesihatan global di Palladium, kepada Verywell. "Ini laporan pertama. Dan sementara itu menunjukkan beberapa data yang menjanjikan, bahkan penulis sendiri mengatakan bahawa kita memerlukan kajian yang lebih besar. "

Ujian ini kurang tepat dalam menentukan antara jangkitan COVID-19 dan subjek yang sihat. Kajian itu mencatatkan sejumlah positif palsu, yang dapat menyebabkan peningkatan penggunaan perawatan kesihatan dan tidak perlu menyumbang kepada pembebanan berlebihan, kata Robinson. Tetapi positif palsu mungkin kurang membimbangkan daripada kehilangan orang yang dijangkiti.

"Sekiranya seseorang tidak sedar [COVID-19] dan mereka menaiki kapal terbang atau mereka kembali bekerja, sekarang anda mendedahkan banyak orang kepadanya," kata Robinson.

Apa Ini Bermakna Untuk Anda

Pada masa akan datang, anda mungkin dapat mengikuti ujian seperti alat penyedut nafas untuk COVID-19. Tetapi sekarang, hanya kaedah ujian yang diberi kebenaran penggunaan kecemasan (EAU) oleh Pentadbiran Makanan dan Dadah A.S. (FDA) yang dapat memberikan hasil.

Ujian Mungkin Membantu Peningkatan

Robinson mengatakan bahawa dia sangat tertarik dengan fakta bahawa sensor dapat membezakan, hingga tahap, antara pesakit yang sakit dengan COVID-19 dan mereka yang telah sembuh.

"Ini mungkin dapat memberitahu kita lebih banyak tentang bagaimana orang bertambah baik atau tidak bertambah dari masa ke masa," katanya. "Tidak pasti bahawa ia dapat melakukan ini, tetapi saya rasa kemungkinan ada."

Batasan penyelidikan awal adalah bahawa ia tidak memperhitungkan banyak faktor seperti usia, jantina, etnik, komorbiditi, dan bahkan di mana ujian dijalankan. "Ini adalah kajian kecil yang dilakukan di Wuhan, China - jadi pada populasi pesakit yang lebih homogen," kata Robinson. "Kami tidak tahu apakah nafas COVID-19 di kawasan itu akan serupa dengan yang lain."

Makeda Robinson, MD, PhD

Kita boleh terus berkembang. Ujian ini sebenarnya dapat terus bertambah baik dari masa ke masa.

Tetapi sensor mungkin dapat dilatih untuk menjelaskan faktor-faktor tersebut. "Saya rasa itu benar-benar janji pembelajaran mesin," kata Robinson. "Kita dapat terus berkembang. Ujian ini sebenarnya dapat terus bertambah baik dari masa ke masa."

Alternatif Selamat Datang untuk Menyapu

Masih memerlukan kaedah pengujian yang lebih baik untuk SARS-CoV-2, terutamanya pilihan yang kurang invasif daripada swab nasofaring yang ditakuti.

"Ini sangat tidak menyenangkan," kata Rebecca Wurtz, MD, MPH, profesor bersekutu di Sekolah Kesihatan Awam di University of Minnesota, kepada Verywell. "Sekiranya ia benar-benar diperoleh dengan betul, anda harus mendorong swab ke belakang dan kemudian berpusing lima kali."

Wurtz mengatakan bahawa dia belum melihat kajian mengenai perkara ini, tetapi dia mengesyaki kesilapan pengguna dalam pengumpulan, terutama di laman web ujian pemacu tertentu di mana anda benar-benar menguruskan swab sendiri. "Saya rasa banyak makmal dan jururawat serta orang lain yang memperoleh spesimen walaupun dalam keadaan terkawal takut untuk menolak penyapu itu sehingga menyebabkan rasa tidak selesa," katanya.

Pentadbiran Makanan dan Dadah A.S. (FDA) telah memberikan kebenaran penggunaan kecemasan (EAU) kepada 230 ujian COVID-19, termasuk 186 molekul, 40 antibodi, dan 4 ujian antigen. Ujian nafas dalam pembangunan tidak termasuk dalam kategori ini.

"Ada semacam gelombang kedua ini," kata Robinson mengenai pengujian inovasi. "Kami mendapat lebih banyak maklumat bahawa jenis spesimen yang berbeza sebenarnya boleh mempunyai ketepatan yang serupa. Dan sekarang kita mulai bertanya kepada diri kita sendiri, 'Adakah ini cara terbaik dan satu-satunya?' "

Pengumpulan sampel hanya separuh pertempuran. Walaupun kaedah makmal baru dan inovatif sedang dijalankan, standard emas untuk wabak ini adalah ujian reaksi berantai polimerase transkripase terbalik (RT-qPCR). PCR adalah proses yang kompleks dan memakan masa yang melibatkan bahan kimia dan mesin di makmal, menurut FDA. Sebelum ujian bermula, sampel harus dihantar ke makmal yang sesuai di mana mereka sering menunggu dalam barisan.

Cleghorn mengatakan makmal hanya disandarkan. Dia pergi ke laman ujian COVID-19 percuma kira-kira sebulan yang lalu, katanya kepada Verywell. Waktu penyelesaian untuk keputusan di laman web tersebut adalah kira-kira 10 hari. Pada masa itu, dia mengatakan orang mungkin "kehilangan jendela untuk melakukan semua tindakan kawalan epidemiologi yang tepat yang diperlukan ketika seseorang positif koronavirus atau telah terdedah."

Waktu perolehan yang panjang untuk keputusan adalah berkaitan dengan pakar, terutamanya ketika kadar positif ujian masih tinggi di banyak tempat di A.S. dan dengan musim selesema dan selesema akan bermula. "Kami mengesyorkan agar kadar positif berdasarkan bidang kuasa kurang dari 5%," jelas Cleghorn, memetik penanda aras COVID-19 yang ditetapkan oleh Pertubuhan Kesihatan Sedunia pada bulan Mei. "Kami mempunyai sekitar 30 negeri di AS yang belum mencapainya . "

Statistik ini, Cleghorn menambah, "telah menyebabkan selera yang lebih besar untuk ujian lain. Itulah sebabnya ada usaha besar dan sangat subur untuk mengembangkan ujian antibodi, ujian antigen, ujian bukan PCR — apa sahaja yang dapat meringankan beberapa beban yang kami alami. ”

Gunakan Kes untuk Ujian Nafas

Oleh itu, adakah kita semua akan diuji untuk "Nafas COVID" ketika kita menjalani hari-hari kita dalam masa terdekat? "Ujian itu sendiri sangat mirip dengan alat pernafasan untuk ujian alkohol," kata Robinson mengenai prototaip yang disebutkan dalam kajian itu. "Dan alkohol atau etanol adalah VOC."

Dengan kemudahan penggunaannya, ujian nafas dapat menjadi alat yang berguna untuk pemeriksaan titik masuk, Robinson menambah. Sekarang ini, banyak tempat seperti sekolah, klinik, dan pejabat melakukan pemeriksaan suhu dan bertanya kepada individu mengenai gejala. "Saya fikir ada niche sebenar untuk ujian diagnostik seperti ini kerana memerlukan sedikit kakitangan tambahan dan masa pemulihan sangat cepat," katanya. "Kami melihat dengan pembukaan semula sekolah-sekolah bahwa ada banyak kemalangan atau ketinggalan di sana."

Secara hipotesis, alat pernafasan dapat membantu pentadbir sekolah menyaring pelajar dengan lebih tepat dan cekap. Dan ujian seperti itu juga dapat digunakan di bioskop atau acara olahraga. "Sensitiviti dan kekhususan harus ditingkatkan," kata Wurtz, "tetapi kepekaan dan kekhususan ujian yang kita miliki sekarang tidak terlalu baik, dan waktu dan penundaan itu penting."

Prototaip seperti breathalyzer menggunakan nanopartikel emas pada sensornya, dan untuk Robinson, itu menimbulkan beberapa persoalan. "Berapa mahal ujian ini?" dia berkata. "Berapa kerapkah sensor ini harus diganti? Bolehkah kita meningkatkan ujian seperti ini hingga ke tahap yang sangat tinggi? Saya mempunyai soalan mengenai apakah ini adalah penyelesaian yang mampan atau tidak. "

Wurtz bersetuju bahawa terlalu awal untuk mengatakan jika kita mengambil alat pernafasan COVID-19 sebelum kita pergi ke sekolah atau bekerja atau konsert. "Saya tidak terlalu teruja dengan perkara-perkara ini," katanya. "Tetapi sebagai kawasan penerokaan, saya rasa ini adalah kawasan yang menjanjikan."