รูปภาพ AndreyPopov / Getty
ประเด็นที่สำคัญ
- นักวิจัยกำลังสำรวจอุปกรณ์คล้ายเครื่องช่วยหายใจสำหรับตรวจจับ COVID-19
- อุปกรณ์นี้ได้รับการฝึกฝนให้แยกแยะ“ ลายเซ็น COVID” โดยอาศัยสารประกอบอินทรีย์ระเหยง่าย (VOCs) ในลมหายใจ
- การตรวจลมหายใจอาจมีสถานที่ในการคัดกรองไวรัสในอนาคตซึ่งอาจเกิดขึ้นในสถานที่ที่มีผู้คนพลุกพล่าน
สิ่งเดียวที่น่าผิดหวังพอ ๆ กับการรอดูว่าคุณได้ทดสอบในเชิงบวกสำหรับไวรัสโคโรนาหรือไม่ซึ่งกระบวนการที่ใช้เวลาหลายวันอาจทำให้การทดสอบต้องทนอยู่ในตอนแรก การทดสอบ COVID-19 ที่พบบ่อยที่สุดคือการใช้ไม้กวาดทางยาวติดรูจมูกเพื่อรวบรวมสารคัดหลั่งจากหลังจมูกและลำคอซึ่งไม่ใช่ความรู้สึกที่น่าพึงพอใจ แต่นักวิจัยกำลังค้นพบวิธีการที่ง่ายกว่านี้ อาจเหมือนกับการทดสอบลมหายใจเพื่อการดื่มเหล้า
“ มันเป็นความคิดที่ว่าคุณมีลมหายใจของโควิด” Makeda Robinson, MD, PhD, ผู้ป่วยโรคติดเชื้อจาก Stanford University กล่าวกับ Verywell “ มีการแสดงมาก่อนแล้วว่าไวรัสและเซลล์ที่ติดเชื้อไวรัสสามารถปล่อยสารอินทรีย์หรือ VOCs ที่ระเหยได้เหล่านี้เข้าสู่ลมหายใจของคุณ”
นักวิจัยได้พัฒนาและทำการศึกษาในช่วงต้นเล็ก ๆ เกี่ยวกับอุปกรณ์คล้ายเครื่องช่วยหายใจเพื่อตรวจหาการมีอยู่ของ SARS-CoV-2 ซึ่งเป็นไวรัสที่ทำให้เกิด COVID-19 ได้อย่างรวดเร็ว ผลการวิจัยได้รับการเผยแพร่เมื่อเร็ว ๆ นี้ในACS นาโนสิ่งพิมพ์ของ American Chemical Society
มันทำงานอย่างไร
อุปกรณ์นี้มีเซ็นเซอร์ที่ทำจากวัสดุนาโนที่เชื่อมโยงกับโมเลกุลที่ไวต่อ VOC เมื่อ VOC จากลมหายใจทำปฏิกิริยากับเซ็นเซอร์ความต้านทานไฟฟ้าจะเปลี่ยนไปทำให้เกิดรูปแบบ นักวิจัยใช้การเรียนรู้ของเครื่องเพื่อฝึกเซ็นเซอร์ให้รับรู้ความแตกต่างที่สำคัญในการหายใจออกและระบุลายเซ็น COVID-19 ที่เป็นไปได้ตามสัญญาณความต้านทานไฟฟ้า
ในการฝึกเซ็นเซอร์ให้จดจำลายเซ็น COVID-19 ที่เป็นไปได้นักวิจัยจึงได้เกณฑ์กลุ่มผู้ป่วย 3 กลุ่ม ได้แก่ ผู้ป่วย 49 รายที่ได้รับการยืนยัน COVID-19 ผู้ที่มีสุขภาพดี 58 รายและผู้ป่วย 33 รายที่ติดเชื้อในปอดที่ไม่ใช่ COVID ผู้เข้าร่วมแต่ละคนระเบิดต้นแบบเป็นเวลาสองสามวินาที จากนั้นนักวิจัยจำเป็นต้องตรวจสอบว่าลายเซ็น COVID ที่เป็นไปได้ของต้นแบบนั้นถูกต้องหรือไม่ดังนั้นพวกเขาจึงทดสอบอุปกรณ์กับผู้เข้าร่วมจำนวนน้อยกว่า 140 คน
ถูกต้องหรือไม่?
ในการแยกผู้ป่วย COVID-19 ออกจากกลุ่มควบคุมของบุคคลที่มีสุขภาพดีอุปกรณ์นี้มีความแม่นยำ 76% เซ็นเซอร์ดังกล่าวแยกความแตกต่างระหว่างบุคคลที่ติดเชื้อ COVID-19 และผู้ที่ได้รับการวินิจฉัยว่าเป็นปอดติดเชื้อประเภทต่างๆโดยมีความแม่นยำ 95% และระหว่างผู้ป่วย COVID-19 ที่หายแล้วและป่วยมีความแม่นยำ 88%
“ ทุกอย่างอยู่ทางด้านซ้ายของเส้นโค้งการพัฒนา” Farley Cleghorn, MD, MPH นักระบาดวิทยาและหัวหน้าด้านสุขภาพระดับโลกของ Palladium กล่าวกับ Verywell “ เป็นรายงานฉบับแรก และในขณะที่มันแสดงข้อมูลที่มีแนวโน้มบางอย่างแม้แต่ผู้เขียนเองก็บอกว่าเราต้องการการศึกษาที่มากขึ้น”
การทดสอบมีความแม่นยำน้อยที่สุดในการระบุระหว่างการติดเชื้อ COVID-19 กับผู้ป่วยที่มีสุขภาพดี การศึกษาได้บันทึกผลบวกที่ผิดพลาดจำนวนมากซึ่งอาจนำไปสู่การใช้การดูแลสุขภาพที่เพิ่มขึ้นและมีส่วนทำให้เกิดภาระมากเกินไปโดยไม่จำเป็นโรบินสันกล่าว แต่ผลบวกที่ผิดพลาดอาจเป็นเรื่องที่น่ากังวลน้อยกว่าการหายไปจากผู้ติดเชื้อ
“ ถ้ามีคนไม่รู้ตัวว่ามี [COVID-19] และพวกเขาขึ้นเครื่องบินหรือกลับไปทำงานตอนนี้คุณกำลังเปิดเผยคนจำนวนมากให้รู้จัก "โรบินสันกล่าว
สิ่งนี้หมายถึงอะไรสำหรับคุณ
ในอนาคตคุณอาจสามารถทำการทดสอบ COVID-19 แบบเครื่องช่วยหายใจได้ แต่ตอนนี้มีเพียงวิธีการทดสอบที่ได้รับอนุญาตให้ใช้ในกรณีฉุกเฉิน (EAU) โดยสำนักงานคณะกรรมการอาหารและยาของสหรัฐอเมริกา (FDA) เท่านั้นที่สามารถให้ผลลัพธ์ได้
การทดสอบอาจช่วยปรับปรุงมาตรวัด
โรบินสันกล่าวว่าเธอรู้สึกทึ่งเป็นพิเศษกับความจริงที่ว่าเซ็นเซอร์สามารถแยกความแตกต่างได้ในระดับหนึ่งระหว่างผู้ป่วยที่ป่วยด้วย COVID-19 และผู้ที่ฟื้นแล้ว
“ มันอาจจะบอกเราได้มากขึ้นว่าผู้คนดีขึ้นหรือไม่ดีขึ้นเมื่อเวลาผ่านไป” เธอกล่าว “ ยังไม่เป็นที่แน่ชัดว่าจะทำได้ แต่ฉันคิดว่ามีความเป็นไปได้อยู่ที่นั่น”
ข้อ จำกัด ของการวิจัยเบื้องต้นคือไม่ได้คำนึงถึงปัจจัยหลายอย่างเช่นอายุเพศเชื้อชาติโรคร่วมและแม้กระทั่งสถานที่ที่ทำการทดสอบ “ นี่เป็นการศึกษาขนาดเล็กที่ดำเนินการในหวู่ฮั่นประเทศจีนดังนั้นในกลุ่มประชากรผู้ป่วยที่เป็นเนื้อเดียวกันมากขึ้น” โรบินสันกล่าว “ เราไม่รู้ว่าการหายใจของ COVID-19 ในพื้นที่นั้นจะคล้ายกับคนอื่น ๆ หรือไม่”
Makeda Robinson, แพทยศาสตรบัณฑิต, ดุษฎีบัณฑิต
เราสามารถพัฒนาได้เรื่อย ๆ การทดสอบนี้จะดีขึ้นเรื่อย ๆ เมื่อเวลาผ่านไป
- Makeda Robinson, แพทยศาสตรบัณฑิต, ดุษฎีบัณฑิตแต่เซ็นเซอร์อาจสามารถได้รับการฝึกฝนเพื่ออธิบายปัจจัยเหล่านั้น "ฉันคิดว่านั่นคือสัญญาของแมชชีนเลิร์นนิงจริงๆ" โรบินสันกล่าว "เราพัฒนาไปได้เรื่อย ๆ การทดสอบนี้จะดีขึ้นเรื่อย ๆ เมื่อเวลาผ่านไป"
ทางเลือกใหม่สำหรับ Swabs
ยังคงต้องการวิธีการทดสอบที่ดีกว่าสำหรับ SARS-CoV-2 โดยเฉพาะตัวเลือกที่มีการบุกรุกน้อยกว่าไม้กวาดโพรงจมูกที่น่ากลัว
“ มันไม่เป็นที่พอใจมาก” Rebecca Wurtz, MD, MPH, รองศาสตราจารย์ใน School of Public Health ที่ University of Minnesota กล่าวกับ Verywell “ ถ้าได้รับอย่างถูกต้องจริงๆคุณควรจะดันไม้กวาดเข้าไปด้านหลังจนสุดแล้วหมุน 5 ครั้ง”
Wurtz กล่าวว่าเธอไม่เคยเห็นการศึกษาใด ๆ เกี่ยวกับเรื่องนี้ แต่เธอสงสัยว่าผู้ใช้มีข้อผิดพลาดในการรวบรวมโดยเฉพาะอย่างยิ่งในไซต์ทดสอบไดรฟ์บางแห่งที่คุณจัดการไม้กวาดด้วยตัวเอง“ ฉันคิดว่านักเทคนิคในห้องปฏิบัติการและพยาบาลและคนอื่น ๆ จำนวนมากที่ได้รับตัวอย่างแม้จะอยู่ในสถานที่ที่มีการควบคุมก็กลัวที่จะดันไม้กวาดนั้นกลับไปจนสุดและทำให้รู้สึกไม่สบายตัว” เธอกล่าว
สำนักงานคณะกรรมการอาหารและยาของสหรัฐอเมริกา (FDA) ได้อนุญาตให้ใช้ในกรณีฉุกเฉิน (EAU) ในการทดสอบ COVID-19 230 ครั้งรวมถึง 186 โมเลกุลแอนติบอดี 40 ตัวและการทดสอบแอนติเจน 4 ครั้ง การทดสอบลมหายใจในการพัฒนาไม่ได้อยู่ในหมวดหมู่ใด ๆ เหล่านี้
“ มีคลื่นลูกที่สองนี้” โรบินสันกล่าวถึงการทดสอบนวัตกรรม “ เราได้รับข้อมูลเพิ่มเติมว่าชนิดของตัวอย่างที่แตกต่างกันอาจมีความแม่นยำใกล้เคียงกัน และตอนนี้เราก็เริ่มถามตัวเองแล้วว่า "นี่เป็นวิธีที่ดีที่สุดและเป็นวิธีเดียวเท่านั้นหรือ" "
การเก็บตัวอย่างเป็นเพียงครึ่งหนึ่งของการต่อสู้ แม้ว่าจะใช้วิธีการใหม่ ๆ ในห้องปฏิบัติการ แต่มาตรฐานทองคำสำหรับการระบาดครั้งนี้คือการทดสอบปฏิกิริยาลูกโซ่โพลีเมอเรสแบบย้อนกลับ transcriptase (RT-qPCR) PCR เป็นกระบวนการที่ซับซ้อนและใช้เวลานานเกี่ยวกับสารเคมีและเครื่องจักรในห้องปฏิบัติการตามที่ FDA ระบุก่อนการทดสอบจะเริ่มขึ้นตัวอย่างจะต้องถูกส่งไปยังห้องปฏิบัติการที่เหมาะสมซึ่งมักจะรอคิว
Cleghorn กล่าวว่าห้องทดลองได้รับการสำรองข้อมูลแล้ว เขาไปที่ไซต์ทดสอบ COVID-19 ฟรีเมื่อประมาณหนึ่งเดือนที่แล้วเขาบอกกับ Verywell เวลาตอบสนองสำหรับผลลัพธ์ที่ไซต์นั้นประมาณ 10 วัน ในเวลานั้นเขากล่าวว่าผู้คนอาจ“ พลาดหน้าต่างในการทำมาตรการควบคุมทางระบาดวิทยาที่ถูกต้องซึ่งจำเป็นสำหรับเมื่อมีคนเป็นบวกต่อโคโรนาไวรัสหรือได้รับการเปิดเผย”
ระยะเวลาตอบสนองที่ยาวนานสำหรับผลลัพธ์นั้นเกี่ยวข้องกับผู้เชี่ยวชาญโดยเฉพาะอย่างยิ่งในขณะที่อัตราผลการทดสอบยังคงสูงอยู่ในหลายพื้นที่ในสหรัฐอเมริกาและฤดูหนาวและไข้หวัดใหญ่กำลังจะเริ่มขึ้น “ เราขอแนะนำให้อัตราความเป็นบวกตามเขตอำนาจศาลต่ำกว่า 5%” Cleghorn อธิบายโดยอ้างถึงเกณฑ์มาตรฐาน COVID-19 ที่กำหนดโดยองค์การอนามัยโลกในเดือนพฤษภาคม“ เรามีประมาณ 30 รัฐในสหรัฐอเมริกาที่ไม่ประสบความสำเร็จ .”
สถิติเหล่านี้ Cleghorn กล่าวเสริมว่า“ ทำให้เกิดความอยากอาหารมากขึ้นสำหรับการทดสอบอื่น ๆ และนั่นเป็นเหตุผลว่าทำไมจึงมีความพยายามอย่างมากในการพัฒนาการทดสอบแอนติบอดีการทดสอบแอนติเจนการทดสอบแบบไม่ใช้พีซีอาร์ซึ่งจะช่วยลดภาระบางอย่างที่เรากำลังประสบอยู่”
ใช้กรณีสำหรับการทดสอบลมหายใจ
ดังนั้นเราทุกคนจะถูกตรวจหา“ ลมหายใจของโควิด” ในอนาคตอันใกล้นี้หรือไม่? “ การทดสอบนี้คล้ายกับเครื่องช่วยหายใจสำหรับการทดสอบแอลกอฮอล์” โรบินสันกล่าวถึงต้นแบบที่กล่าวถึงในการศึกษา “ และแอลกอฮอล์หรือเอทานอลเป็นสาร VOC”
ด้วยความสะดวกในการใช้งานการทดสอบลมหายใจอาจเป็นเครื่องมือที่มีประโยชน์สำหรับการตรวจคัดกรองจุดเข้าออกโรบินสันกล่าวเสริม ขณะนี้สถานที่หลายแห่งเช่นโรงเรียนคลินิกและสำนักงานทำการตรวจสอบอุณหภูมิและสอบถามอาการต่างๆ “ ฉันคิดว่ามีช่องเฉพาะสำหรับการทดสอบวินิจฉัยเช่นนี้เพราะต้องใช้บุคลากรเพิ่มเติมเพียงเล็กน้อยและเวลาตอบสนองก็เร็วมาก” เธอกล่าว “ เราได้เห็นจากการเปิดโรงเรียนขึ้นมาใหม่ว่ามีการตีหรือพลาดที่นั่นมากมาย”
สมมุติว่าเครื่องช่วยหายใจสามารถช่วยให้ผู้บริหารโรงเรียนคัดกรองนักเรียนได้แม่นยำและมีประสิทธิภาพมากขึ้น และการทดสอบดังกล่าวสามารถใช้ในโรงภาพยนตร์หรือการแข่งขันกีฬาได้เช่นกัน “ ความไวและความจำเพาะจะต้องได้รับการปรับปรุง” Wurtz กล่าว“ แต่ความไวและความจำเพาะของการทดสอบที่เรามีในตอนนี้ยังไม่ดีนักและเวลาและความล่าช้าก็มีความสำคัญ”
ต้นแบบที่คล้ายเครื่องช่วยหายใจใช้อนุภาคนาโนทองคำบนเซ็นเซอร์และสำหรับโรบินสันนั่นทำให้เกิดคำถามสองสามข้อ “ การทดสอบเหล่านี้มีราคาแพงแค่ไหน?” เธอพูดว่า. “ เซ็นเซอร์เหล่านี้ต้องเปลี่ยนบ่อยแค่ไหน? เราสามารถปรับขนาดการทดสอบเช่นนี้จนถึงระดับสูงมากได้หรือไม่? ฉันมีคำถามว่านี่เป็นวิธีแก้ปัญหาที่ยั่งยืนหรือไม่”
Wurtz ยอมรับว่ายังเร็วเกินไปที่จะบอกว่าเราจะรับเครื่องช่วยหายใจ COVID-19 ก่อนไปโรงเรียนหรือทำงานหรือคอนเสิร์ต “ ฉันไม่ตื่นเต้นกับสิ่งเหล่านี้มากนัก” เธอกล่าว “ แต่ในฐานะพื้นที่แห่งการสำรวจฉันคิดว่ามันเป็นสิ่งที่มีแนวโน้มดี”
