.: ORİJİNAL ARAŞTIRMA
A New Testing Strategy for the Diagnosis of COVID-19 and Similar Pandemics
COVID-19 Tanısı ve Benzeri Pandemiler İçin Yeni Bir Test Stratejisi
Turkiye Klinikleri J Biostat. 2020;12(1):107-13
doi: 10.5336/biostatic.2020-75482
Makale Dili: EN
Tam Metin
ABSTRACT
Objective: COVID-19 forced the entire world to close all borders yet to work together to contain the pandemic. One dimension of this joint work is sharing medical supplies, promising medications, and diagnostic tools. From the start of the pandemic, one difficulty was to obtain reliable diagnostic tools for this new virus that produces the results in a reasonable time window. We bring a new angle to this strife to increase the performance of a given diagnostic test. Material and Methods: In this research, we worked on improving the performance of the RT-PCR (Real Time-Polymerase Chain Reaction) COVID-19 diagnostic test. By obtaining the number of tests conducted and number of positive COVID-19 cases reported by the Ministry of Health of Turkey, using the Bayes' Rule, we predicted the prevalence, the number of false positives and number of false negatives, and we proposed several new testing strategies to improve the COVID-19 test. Results: We first presented the single test results. Then we showed that strong negative testing strategies would control the false negative successfully while inflating the false positives. On the other hand, strong positive testing strategy controls the false positives very well while inflating the false negative significantly. Following these results, we have also shown that three-test consensus call strategy perform the best in controlling both false negative and false positive rate. Conclusion: To contain COVID-19 or similar epidemics or pandemics, we propose a three-test consensus call strategy, which finds a reasonable balance between false positives and false negatives.
Keywords: COVID-19 diagnosis; sensitivity; specificity; false positive rate; false negative rate
Objective: COVID-19 forced the entire world to close all borders yet to work together to contain the pandemic. One dimension of this joint work is sharing medical supplies, promising medications, and diagnostic tools. From the start of the pandemic, one difficulty was to obtain reliable diagnostic tools for this new virus that produces the results in a reasonable time window. We bring a new angle to this strife to increase the performance of a given diagnostic test. Material and Methods: In this research, we worked on improving the performance of the RT-PCR (Real Time-Polymerase Chain Reaction) COVID-19 diagnostic test. By obtaining the number of tests conducted and number of positive COVID-19 cases reported by the Ministry of Health of Turkey, using the Bayes' Rule, we predicted the prevalence, the number of false positives and number of false negatives, and we proposed several new testing strategies to improve the COVID-19 test. Results: We first presented the single test results. Then we showed that strong negative testing strategies would control the false negative successfully while inflating the false positives. On the other hand, strong positive testing strategy controls the false positives very well while inflating the false negative significantly. Following these results, we have also shown that three-test consensus call strategy perform the best in controlling both false negative and false positive rate. Conclusion: To contain COVID-19 or similar epidemics or pandemics, we propose a three-test consensus call strategy, which finds a reasonable balance between false positives and false negatives.
Keywords: COVID-19 diagnosis; sensitivity; specificity; false positive rate; false negative rate
ÖZET
Amaç: COVID-19, tüm dünyayı sınırlarını kapatmaya ve pandemiyi kontrol altına almak için birlikte çalışmaya zorladı. Bu birlikte çalışmanın bir boyutu, tıbbi malzemelerin, umut vadeden ilaçların ve tanı testlerinin paylaşımı olarak kendini gösterdi. Pandeminin daha başından bu yana karşılaşılan zorluklardan biri, bu yeni virüs için güvenilir ve sonuçları makul bir zaman içinde elde edilecek tanı testlerini bulmaktı. Biz bu çabaya, eldeki herhangi bir tanı testinin performansını artıracak yeni bir bakış açısı getiriyoruz. Gereç ve Yöntemler: Bu araştırmada, RT-PCR (Gerçek Zamanlı Protein Zincir Reaksiyonu) COVID-19 tanı testinin performansını artırma üzerinde çalıştık. Türkiye Sağlık Bakanlığı'nın açıkladığı toplam tanı ve pozitif vaka sayılarından hareketle, Bayes Kuralı'nı kullanarak, test edilen kohorttaki COVID-19 prevelansını, yanlış pozitif ve yanlış negatifleri vaka sayılarını hesap ettik, ve COVID-19 tanısını geliştirecek birçok yeni test stratejileri onerdik. Bulgular: Önce tekli test sonuçlarını sunduk ve arkasından güçlü negatif test stratejisinin, yanlış pozitifleri artırırken, yanlış negatifleri başarıyla kontrol ettiğini gösterdik. Öbür taraftan, güçlü pozitif test stratejisinin, yanlış pozitifleri çok iyi kontrol ederken, yanlış negatifleri önemli derecede artırmaktadır. Bu sonuçları takiben, üçlü-test konsensus yaklaşımının, hem yanlış pozitifleri hem de yanlış negatifleri kontrol ederek en iyi performansa sahip olduğunu gösterdik. Sonuç: COVID-19 ve benzeri epidemi ve pandemileri kontrol altına almak için, yanlış pozitifler ve yanlış negatifler arasında makul bir denge kuran üçlü-test konsensus yaklaşımını öneriyoruz.
Anahtar Kelimeler: COVID-19 tanısı; duyarlılık; seçicilik; yanlış pozitif oranı; yanlış negatif oranı
Amaç: COVID-19, tüm dünyayı sınırlarını kapatmaya ve pandemiyi kontrol altına almak için birlikte çalışmaya zorladı. Bu birlikte çalışmanın bir boyutu, tıbbi malzemelerin, umut vadeden ilaçların ve tanı testlerinin paylaşımı olarak kendini gösterdi. Pandeminin daha başından bu yana karşılaşılan zorluklardan biri, bu yeni virüs için güvenilir ve sonuçları makul bir zaman içinde elde edilecek tanı testlerini bulmaktı. Biz bu çabaya, eldeki herhangi bir tanı testinin performansını artıracak yeni bir bakış açısı getiriyoruz. Gereç ve Yöntemler: Bu araştırmada, RT-PCR (Gerçek Zamanlı Protein Zincir Reaksiyonu) COVID-19 tanı testinin performansını artırma üzerinde çalıştık. Türkiye Sağlık Bakanlığı'nın açıkladığı toplam tanı ve pozitif vaka sayılarından hareketle, Bayes Kuralı'nı kullanarak, test edilen kohorttaki COVID-19 prevelansını, yanlış pozitif ve yanlış negatifleri vaka sayılarını hesap ettik, ve COVID-19 tanısını geliştirecek birçok yeni test stratejileri onerdik. Bulgular: Önce tekli test sonuçlarını sunduk ve arkasından güçlü negatif test stratejisinin, yanlış pozitifleri artırırken, yanlış negatifleri başarıyla kontrol ettiğini gösterdik. Öbür taraftan, güçlü pozitif test stratejisinin, yanlış pozitifleri çok iyi kontrol ederken, yanlış negatifleri önemli derecede artırmaktadır. Bu sonuçları takiben, üçlü-test konsensus yaklaşımının, hem yanlış pozitifleri hem de yanlış negatifleri kontrol ederek en iyi performansa sahip olduğunu gösterdik. Sonuç: COVID-19 ve benzeri epidemi ve pandemileri kontrol altına almak için, yanlış pozitifler ve yanlış negatifler arasında makul bir denge kuran üçlü-test konsensus yaklaşımını öneriyoruz.
Anahtar Kelimeler: COVID-19 tanısı; duyarlılık; seçicilik; yanlış pozitif oranı; yanlış negatif oranı
REFERANSLAR:
- Tyrrell DA, Bynoe ML. Cultivation of viruses from a high proportion of patients with colds. Lancet. 1966;1(7428):76-7. [Crossref]
- Lim YX, Ng YL, Tam JP, Liu DX. Human coronaviruses: a review of virus-host interactions. Diseases. 2016;4(3):26.[Crossref] [PubMed] [PMC]
- Liu W, Wang F, Li G, Wei Y, Li X, He L, et al. Analysis of 2019 novel coronavirus infection and clinical characteristics of outpatients: an epidemiological study from the fever clinic in Wuhan, China. Lancet. 2/14/2020. Available at SSRN: https://ssrn.com/abstract=3539646 [Crossref]
- Du Toit A. Outbreak of a novel coronavirus. Nat Rev Microbiol. 2020;18(3):123. [Crossref] [PubMed] [PMC]
- Holshue ML, DeBolt C, Lindquist S, Lofy KH, Wiesman J, Bruce H, et al. First case of 2019 novel coronavirus in the United States. N Engl J Med. 2020;382(10):929-36. [Crossref] [PubMed] [PMC]
- Rothan HA, Byrareddy SN. The epidemiology and pathogenesis of coronavirus disease (COVID-19) outbreak. J Autoimm. 2020;109:102433. [Crossref] [PubMed] [PMC]
- Li Y, Xia L. Coronavirus disease 2019 (COVID-19): role of chest CT in diagnosis and management. AJR Am J Roentgenol. 2020;1-7. [Crossref]
- World Health Organization (WHO). Coronavirus disease 2019 (covid-19) Situation Report-82; 2020. p.13. https://www.who.int/docs/default-source/coronaviruse/ situation-reports/20200411-sitrep-82-covid-19.pdf?sfvrsn=74a5d15_2.
- He F, Deng Y, Li W. Coronavirus disease 2019: what we know? J Med Virol. 2020 Mar 14. Doi: 10.1002/jmv.25766. Online ahead of print. [Crossref] [PubMed]
- Yap JC, Ang IY, Tan SH, Jacinta I, Pei CH, Lewis et al. COVID-19 Science Report: Diagnostics. p.30.
.: İşlem Listesi