Tag Archives: xét nghiệm PCR

Kết quả xét nghiệm dương tính (Covid-19) có nghĩa gì với một người?

Đa số công chúng khi nghe đến một kết quả xét nghiệm dương tính là đồng nghĩa với ‘dính covid’. Nhưng trong thực tế thì không hẳn như vậy, và đây là vấn đề mà đa số công chúng không/chưa biết. Cái note này chia sẻ cách tính xác suất mà bạn ‘dính virus’ nếu kết quả xét nghiệm là dương tính.

Hai phương pháp xét nghiệm

Cách để phát hiện người có thể nhiễm virus Vũ Hán là xét nghiệm mà có lẽ đa số các bạn đã thấy. Hiện nay, có hai phương pháp xét nghiệm phổ biến được sử dụng để phát hiện những người có thể bị nhiễm virus Vũ Hán: RT-PCR và xét nghiệm kháng nguyên (antigen test).

Với xét nghiệm RT-PCR, nhân viên y tế lấy mẫu trong mũi hay cổ họng (hoặc đàm), sau đó mẫu được chuyển về labo xét nghiệm, nơi mà chuyên gia sẽ chiết xuất chất liệu di truyền (RNA) của con virus từ mẫu. Sau đó, họ khuếch đại bằng PCR để xác định virus có hiện diện trong mẫu. Phương pháp này được xem là chuẩn vàng để chẩn đoán nhiễm virus. Nhưng phương pháp này cần thời gian khá lâu, thường khoảng 6 giờ cộng với thời gian lấy mẫu, xử lí mẫu và vận chuyển mẫu về labo xét nghiệm.

Giản đồ mô tả qui trình lấy mẫu và xét nghiệm PCR. Nguồn: mdpi collection

Phương pháp xét nghiệm kháng nguyên ra đời là để khắc phục phương pháp RT-PCR. Phương pháp này được một số công ti quảng bá khá mạnh. Nguyên lí đằng sau phương pháp này là phát hiện những kháng nguyên, như là một loại marker của protein ở bề ngoài con virus. Cái lợi của xét nghiệm kháng nguyên là cho ra kết quả rất nhanh, chỉ chừng 15-30 phút, và có thể thực hiện ở nhà, công sở, hay những điểm dịch vụ (như nhà thuốc, phòng mạch). Tuy nhiên, phương pháp xét nghiệm kháng nguyên không được xem là chuẩn để chẩn đoán nhiễm virus.

Ngoài ra, CT ngực cũng có thể sử dụng để chẩn đoán nhiễm virus, nhưng phương pháp này tốn tiền nhiều và có tỉ lệ dương tính giả khá cao (35%) nên ít ai sử dụng.

Nhưng có lẽ các bạn không có lựa chọn xét nghiệm nào. Đối với tình hình dịch bệnh như hiện nay, các giới chức chức y tế có thể sử dụng RT-PCR, nhưng ở các công sở và điểm dịch vụ thì xét nghiệm kháng nguyên được ưa chuộng.

Câu hỏi cá nhân

Câu hỏi mà có lẽ các bạn quan tâm là: nếu tôi có kết quả xét nghiệm dương tính, xác suất mà tôi bị nhiễm virus là bao nhiêu?

Đa số các bạn đều nghĩ rằng hễ kết quả xét nghiệm dương tính (RT-PCR hay xét nghiệm kháng nguyên) thì các bạn bị nhiễm. Còn kết quả âm tính là không bị nhiễm. Ngay cả các nhà chức trách cũng nghĩ như vậy, nên vài nơi căn cứ vào kết quả xét nghiệm để quyết định bạn được vào cơ quan hay không!

Nhưng cách diễn giải dương tính = nhiễm và âm tính = không nhiễm là sai. Trong thực tế, việc chẩn đoán bạn bị nhiễm hay không không đơn giản như chỉ dựa vào kết quả xét nghiệm. Tại sao? Tại vì phương pháp xét nghiệm không chính xác tuyệt đối.

Hai sai sót của xét nghiệm

Mỗi phương pháp xét nghiệm có 2 sai sót: dương tính giả và âm tính giả. Dương tính giả có nghĩa là người ta không bị nhiễm nhưng kết quả xét nghiệm là dương tính. Âm tính giả có nghĩa là người ta bị nhiễm nhưng kết quả xét nghiệm là âm tính.

Độ chính xác của một xét nghiệm được đánh gía qua 2 chỉ số: độ nhạy và độ đặc hiệu. Độ nhạy là xác suất một người thật sự bị nhiễm và có kết quả dương tính. Độ đặc hiệu là xác suất một người thật sự không bị nhiễm và có kết quả âm tính.

Vậy thì câu hỏi là mức độ sai sót của 2 phương pháp xét nghiệm virus hiện nay ra sao? Đã có nghiên cứu công bố trong y văn, và tôi tóm tắt trong bảng dưới đây cho dễ hiểu:

  • Đối với RT-PCR, dù là tiêu chuẩn vàng, nhưng tỉ lệ dương tính giả là khoảng 5% và âm tính giả là 13%.
  • Nhưng các phương pháp xét nghiệm kháng nguyên thì tỉ lệ dương tính giả rất thấp (từ 0 đến 3%), nhưng tỉ lệ âm tính giả thì khá cao, dao động từ 45% đến 55%.

Một nghiên cứu khác cho biết đối với người có triệu chứng, độ nhạy và độ đặc hiệu thường cao hơn đối với người không có triệu chứng.

Ngoài ra, các yếu tố khác như cách lấy mẫu trong cổ họng hay mũi, thời gian vận chuyển, phương tiện bảo quản, dung lượng, và nhứt là thời gian từ lúc nhiễm đến khi lấy mẫu đều có ảnh hưởng đến lượng RNA và do đó kết quả xét nghiệm. Chẳng hạn như lấy mẫu ở mũi có độ đặc hiệu cao nhứt cho Covid-19 so với mẫu ở cổ họng. Đó là chưa nói đến vấn đề chuẩn hoá giữa các labo xét nghiệm. Do đó, một mẫu có thể dương tính khi xét nghiệm labo này mà có thể âm tính ở labo khác.

Độ nhạy và đặc hiệu của vài phương pháp xét nghiêm phổ biến hiện nay.

Tại sao PCR là chuẩn vàng mà có dương tính giả? Cơ chế của xét nghiệm PCR là phát hiện chất liệu RNA của con virus. Nhưng vì PCR rất nhạy, nên ngay cả khi con virus đã bị ‘chết’ (không còn khả năng gây bệnh) vài tuần thì PCR vẫn phát hiện và do đó gây ra tình trạng ‘dương tính giả’. Điều này giải thích tại sao ngay cả sau khi bệnh nhân đã bình phục, nhưng kết quả xét nghiệm PCR vẫn dương tính. Theo một nghiên cứu, khoảng 16% bệnh nhân đã bình phục vẫn có kết quả xét nghiệm dương tính.

Diễn giải kết quả xét nghiệm

Quay lại câu hỏi: nếu tôi có kết quả xét nghiệm dương tính, xác suất mà tôi bị nhiễm là bao nhiêu?

Câu trả lời có liên quan đến một linh mục người Anh tên là Thomas Bayes. Linh mục Bayes lí giải rằng câu trả lời trên phụ thuộc vào 3 yếu tố:

  • tỉ lệ người bị nhiễm trong cộng đồng (tạm kí hiệu P);
  • xác suất dương tính giả (kí hiệu FP); và
  • độ nhạy (hay xác suất dương tính thật, kí hiệu Se).

Linh mục Bayes chứng minh rằng xác suất bạn bị nhiễm nếu có kết quả dương tính (Pr) là:

Pr = (P * Se) / [(P * Se) + (1 – P) * FP]

Tham số quan trọng trong phương trình trên là P, tức tỉ lệ người bị nhiễm trong cộng đồng. Đó là một ‘ẩn số’, dù không ai biết chắc được. Chúng ta chỉ có thể … đoán mò. Á quên, đoán trí thức (intelligent guess). Tỉ lệ này tuỳ thuộc vào độ tuổi (người cao tuổi có nguy cơ nhiễm cao hơn người trẻ) và người có bệnh nền. Nhân viên y tế có thể có nguy cơ cao hơn người ngoài cộng đồng. Nhìn chung, tỉ lệ này có thể dao động trong khoảng 0.01% đến 5% trong cộng đồng.

Những nơi như TPHCM hay Hà Nội (thành phố lớn) có nguy cơ cao, nên có thể lấy tỉ lệ 5% làm điểm tham khảo. Còn những tỉnh lẻ hay vùng quê, có thể lấy tỉ lệ 0.5% làm điểm khởi đầu cho việc tính toán. Bảng dưới đây trình bày xác suất bạn bị nhiễm nếu có kết quả xét nghiệm dương tính cho nhiều tỉ lệ trong cộng đồng:

Xác suất bị nhiễm nếu có kết quả xét nghiệm dương tính, và xác suất không bị nhiễm nếu có kết quả âm tính.

Kết quả tính toán trên cho thấy nếu trong một cộng đồng có tỉ lệ nhiễm 0.1-5%, (a) nếu bạn có kết quả xét nghiệm âm tính thì xác suất cao (99%) là bạn không bị nhiễm; nhưng nếu kết quả dương tính với các xét nghiệm kháng nguyên thì xác suất bạn bị nhiễm là trên 30%.

Câu hỏi là xác suất cao cỡ nào thì cần can thiệp (xét nghiệm thêm hay cách li)? Rất khó có câu trả lời cho câu hỏi này. Ở vài nơi (như Úc) họ lấy ngưỡng 80% hay cao hơn để quyết định cách li và truy vết. Nhưng đối với người có triệu chứng (ho, sốt) thì xác suất thấp hơn (như 5% chẳng hạn) cũng có thể xem là ‘cao’ và cần xét nghiệm tiếp để xác định.

______

PS 1: Có ngưởi hỏi tại sao đã hết bệnh mà kết quả PCR vẫn dương tính? Trả lời câu hỏi này cần phải biết qua cơ chế của PCR. Cơ chế của xét nghiệm PCR là phát hiện chất liệu RNA của con virus. Nhưng vì PCR rất nhạy, nên ngay cả khi con virus đã bị ‘chết’ (không còn khả năng gây bệnh) vài tuần thì PCR vẫn phát hiện và do đó gây ra tình trạng ‘dương tính giả’. Điều này giải thích tại sao ngay cả sau khi bệnh nhân đã bình phục, nhưng kết quả xét nghiệm PCR vẫn dương tính. Khoảng 16% bệnh nhân đã bình phục vẫn có kết quả xét nghiệm dương tính.

PS2 : Một cách khác nữa để tính toán xác suất nhiễm nếu có kết quả dương tính là dùng Biểu đồ Fagan (xem hình). Biểu đồ này có 3 cột: cột đầu là tỉ lệ nhiễm trong cộng đồng, cột giữa là tỉ số khả dĩ (xem bảng số liệu), và cột sau cùng là xác suất nhiễm.

Ví dụ: một người đến từ nơi có tỉ lệ Covid-19 trong cộng đồng là 1% (tương đối cao) và có kết quả PCR dương tính. PCR có tỉ số khả dĩ là 17 (xem bảng trên). Để ước tính xác suất nhiễm của cá nhân này, bạn làm như sau: (1) đánh dấu 1% trên cột thứ nhứt; (2) đánh dấu tỉ số khả dĩ 17 trên cột thứ hai; (3) vẽ đường thẳng từ điểm 1% trên cột thứ nhứt ngang qua điểm 17 trên cột 2 đến cột thứ 3. Đáp số chính là đường giao chéo tại cột thứ 3, và trong trường hợp này là chừng 15%.

Sai sót trong xét nghiệm Covid-19 và diễn giải kết quả xét nghiệm

Giả dụ như bạn đi làm xét nghiệm Covid-19 xem có bị nhiễm virus Vũ Hán hay không, và bạn có kết quả dương tính. Bạn đã bị nhiễm? Cái note này giải thích rằng rất có thể bạn đã bị nhiễm, nhưng … chưa chắc. Ngay cả bạn có kết quả âm tính, bạn vẫn có thể đã bị nhiễm.

Sài Gòn đang triển khai một chương trình xét nghiệm qui mô lớn chưa từng có trong lịch sử y khoa Việt Nam. Theo dự kiến, sẽ có 5 triệu người được làm xét nghiệm bằng PCR để biết có bị nhiễm virus Vũ Hán hay không [1]. Đứng trên phương diện nghiên cứu, đây là một cơ hội vàng son để không chỉ biết tình hình dịch bệnh ra sao, mà còn nghiên cứu khoa học để hiểu biết hơn về dịch Vũ Hán ở thành phố đông dân nhứt nước này.

Bao nhiêu người bị nhiễm?

Sau khi SG làm xét nghiệm trên 5 triệu người, chúng ta sẽ biết có bao nhiêu người nhiễm Covid-19? Câu trả lời đơn giản là không. Nhưng chúng ta sẽ biết được bao nhiêu người có kết quả dương tính. Nên nhớ rằng kết quả dương tính không có nghĩa là chắc chắn bị nhiễm.

Ở Úc, năm ngoái các giới chức y tế đã tiến hành một chương trình xét nghiệm trên 7.4 triệu mẫu (được xét nghiệm bằng PCR) [2]. Kết quả cho thấy tỉ lệ mẫu có kết quả dương tính là 0.4% (hay 4 trên 1000 người). Nhưng tỉ lệ này dao động giữa các tiểu bang, với nơi cao nhứt là 0.8% ở Victoria. Chúng ta có thể lấy con số 0.4% để làm điểm tham khảo, vì SG vẫn là nơi có tỉ lệ nhiễm thấp so với Úc hay các nước trong vùng (cho dù báo chí Việt Nam gây khá ồn ào và hoang mang).

Dựa vào tỉ lệ tham khảo là 0.4%, chúng ta kì vọng rằng xét nghiệm trên 5 triệu người ở SG sẽ có chừng 20,000 người có kết quả dương tính. (Thật ra, con số thực tế là cao hơn — giải thích dưới đây — nhưng tạm thời lấy đó làm điểm khởi đầu).

Nhưng xin nhắc lại rằng kết quả đó không có nghĩa là SG có 20,000 người nhiễm Covid-19. Con số bị nhiễm thật có thể cao hơn một chút (chừng 0.45%).

Sai sót trong xét nghiệm PCR

Nhưng những bàn luận trên là cho một quần thể, còn ở cấp độ cá nhân thì sao? Ở cấp độ cá nhân, câu hỏi mà nhiều bạn hỏi là: “Nếu tôi có kết quả xét nghiệm dương tính tức là tôi bị nhiễm?”

Câu trả lời là không. Nói đúng ra là ‘không hẳn’. Các bạn ngoài khoa học sẽ ngạc nhiên hỏi: tại sao kì vậy? Tại vì xét nghiệm, ngay cả xét nghiệm bằng PCR, không có độ chính xác 100%. Giản đồ dưới đây giải thích cho các bạn hiểu [3]. Nói ngắn gọn, mỗi xét nghiệm có 2 sai sót là dương tính giả và âm tính giả. Dương tính giả là xác suất có kết quả dương tính nhưng người đó không bị nhiễm. Âm tính giả là xác suất có kết quả âm tính nhưng thật ra người đó bị nhiễm.

Hai chỉ số để đo lường độ chính xác của một phương pháp xét nghiệm là độ nhạy (sensitivity) và độ đặc hiệu (specificity). Độ nhạy phản ảnh xác suất có kết quả dương tính nếu bị nhiễm. Độ đặc hiệu là xác suất có kết quả âm tính nếu không bị nhiễm. Suy ra, mỗi phương pháp xét nghiệm có 2 sai sót: dương tính giả và âm tính giả. Dương tính giả là xác suất có kết quả dương tính nhưng người đó không bị nhiễm. Âm tính giả là xác suất có kết quả âm tính nhưng thật ra người đó bị nhiễm.

Tại sao phương pháp xét nghiệm Rt-PCR rất chính xác mà vẫn có thể cho ra kết quả sai? Lí do chánh là sai sót liên quan đến cách xử lí mẫu ngoài cộng đồng và trong phòng xét nghiệm, và có thể phản ứng giao chéo với các sinh phẩm khác [những yếu tố không phải là virus Vũ Hán]. Người từng bị nhiễm và tự bình phục cũng có thể có kết quả dương tính. Nói cách khác, phương pháp Rt-PCR có thể cho ra kết quả dương tính, nhưng không phải là nhiễm virus Vũ Hán.

Vậy câu hỏi là tỉ lệ dương tính giả và âm tính giả trong xét nghiệm Rt-PCR là bao nhiêu? Theo kết quả của một phân tích [công bố dưới dạng preprint] thì tỉ lệ này có thể dao động trong khoảng 2.3 đến 6.9% [4]. Một phân tích khác công bố trên PLoS ONE cho thấy tỉ lệ âm tính giả có thể dao động trong khoảng 9% đến 19%, với trung bình là 13% [5]. Độ nhạy khi lấy mẫu ở mũi thường cao hơn lấy mẫu ở cổ họng.

Ở SG, với cách lấy mẫu đại trà và huấn luyện cấp tốc, chúng ta sẽ bảo thủ và tạm lấy tỉ lệ dương tính giả là 7%, và âm tính giả là 20% (bảo thủ). Nói cách khác, độ đặc hiệu là 93% và độ nhạy là 80%.

Diễn giải kết quả xét nghiệm ra sao?

Bây giờ thì các bạn đã hiểu tại sao có kết quả xét nghiệm dương tính không có nghĩa là bị nhiễm, hay một kết quả âm tính không có nghĩa là không bị nhiễm.

Quay lại câu hỏi: nếu tôi có kết quả xét nghiệm dương tính, thì xác suất tôi bị nhiễm virus Vũ Hán là bao nhiêu?

Trả lời câu hỏi này phải vận dụng đến Định lí Bayes. Nhưng tôi không làm phiền các bạn với những chi tiết lí thuyết và công thức, mà chỉ nói rằng câu trả lời tuỳ thuộc vào 3 tham số: (1) tỉ lệ bị nhiễm trong cộng đồng; (2) xác suất dương tính giả; và (3) xác suất âm tính giả. Chúng ta đã biết tỉ lệ dương tính giả là 7% và âm tính giả là 20%. Vậy còn tỉ lệ nhiễm là bao nhiêu? Không ai biết, nhưng chúng ta hãy lấy tỉ lệ của Úc khi họ làm xét nghiệm đại trà là 0.4%.

Với 3 tham số đó, chúng ta ‘lắp ráp’ vào công thức (xem giản đồ), và kết quả là 4.38%. Nói cách khác, nếu bạn có kết quả xét nghiệm là dương tính, thì xác suất mà bạn bị nhiễm virus Vũ Hán 4.38% (xem biểu đồ). Nói cách khác nữa, nếu 100 người có kết quả dương tính, thì có chừng 4 người thật sự bị nhiễm virus Vũ Hán.

Xác suất bị nhiễm nếu có kết quả dương tính (trục tung) phụ thuộc vào xác suất nhiễm trong cộng đồng (trục hoành). Biểu đồ này được tính toán dựa vào giả định độ nhạy 80% và độ đặc hiệu 93%.

Có lẽ các bạn sẽ nghĩ “Oh, xác suất vậy (4.4%) còn thấp mà“. Nhưng không phải đơn giản như vậy. Trong cộng đồng, tỉ lệ nhiễm là 0.04%, còn bạn là 4.4%, tức cao gấp 10 lần so với cộng đồng. Do đó, bạn phải quan tâm. Điều này có nghĩa thực tế là: nếu kết quả xét nghiệm là dương tính, bạn có xác suất cao là bị nhiễm. Nhưng người có kết quả âm tính và không có triệu chứng thì rất có thể người đó không bị nhiễm. Tuy nhiên, nếu một người có kết quả âm tính và có triệu chứng thì người đó vẫn có nguy cơ bị nhiễm và nên tự cách li tại nhà.

Tóm lại, nếu 5 triệu người làm xét nghiệm ở Sài Gòn, chúng ta có thể đoán rằng có chừng 20,000 người (hoặc thấp hơn) có kết quả dương tính. Nhưng số người thật sự bị nhiễm virus Vũ Hán thì khó biết được, do sai sót trong kĩ thuật xét nghiệm và phẩm chất của mẫu xét nghiệm, nhưng có thể lấy con số 20,000 làm điểm tham chiếu cho chánh sách y tế công cộng.

____

[1] https://thanhnien.vn/thoi-su/tphcm-can-khac-phuc-khi-lay-mau-xet-nghiem-covid-19-dien-rong-1407926.html

[2] https://www.pathologyjournal.rcpa.edu.au/article/S0031-3025(20)30936-3/fulltext

[3] Hai chỉ số để đo lường độ chính xác của một phương pháp xét nghiệm là độ nhạy (sensitivity) và độ đặc hiệu (specificity). Độ nhạy phản ảnh xác suất có kết quả dương tính nếu bị nhiễm. Độ đặc hiệu là xác suất có kết quả âm tính nếu không bị nhiễm. Suy ra, mỗi phương pháp xét nghiệm có 2 sai sót: dương tính giả và âm tính giả. Dương tính giả là xác suất có kết quả dương tính nhưng người đó không bị nhiễm. Âm tính giả là xác suất có kết quả âm tính nhưng thật ra người đó bị nhiễm. (Xem biểu đồ để biết thêm chi tiết).

[4] https://www.medrxiv.org/content/10.1101/2020.04.26.20080911v1.full

[5] https://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0242958