Hình ảnh AndreyPopov / Getty
Bài học rút ra chính
- Các nhà nghiên cứu đang khám phá một thiết bị giống máy thở để phát hiện COVID-19.
- Thiết bị này được huấn luyện để phân biệt “chữ ký COVID” dựa trên các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi (VOC) trong hơi thở.
- Xét nghiệm hơi thở có thể có một vị trí trong việc sàng lọc vi rút trong tương lai, có khả năng xảy ra ở những nơi đông người.
Điều duy nhất khiến bạn nản lòng khi phải chờ đợi để tìm hiểu xem liệu bạn có xét nghiệm dương tính với coronavirus hay không, một quá trình có thể mất nhiều ngày, có thể là kết quả xét nghiệm ngay từ đầu. Xét nghiệm COVID-19 phổ biến nhất bao gồm một miếng gạc dài dán lên lỗ mũi của bạn để thu thập chất tiết từ phía sau mũi và cổ họng của bạn — không hẳn là một cảm giác dễ chịu. Nhưng các nhà nghiên cứu đang tìm ra những phương pháp dễ dàng hơn. Một phương pháp có thể giống như kiểm tra hơi thở xem có uống rượu không.
“Ý tưởng rằng bạn có hơi thở COVID,” Makeda Robinson, MD, Tiến sĩ, một chuyên gia về bệnh truyền nhiễm tại Đại học Stanford, nói với Verywell. “Trước đây người ta đã chứng minh rằng vi-rút và tế bào bị nhiễm vi-rút có thể thải các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi này hoặc VOC vào hơi thở của bạn”.
Các nhà nghiên cứu đã phát triển và thực hiện một nghiên cứu ban đầu nhỏ trên một thiết bị giống máy thở để nhanh chóng phát hiện sự hiện diện của SARS-CoV-2, loại vi rút gây ra COVID-19. Các phát hiện gần đây đã được xuất bản trongACS Nano, một ấn phẩm của Hiệp hội Hóa học Hoa Kỳ.
Làm thế nào nó hoạt động
Thiết bị có một cảm biến làm bằng vật liệu nano liên kết với các phân tử nhạy cảm với VOC. Khi VOCs từ hơi thở tương tác với cảm biến, điện trở thay đổi, tạo ra một mô hình. Các nhà nghiên cứu đã sử dụng máy học để huấn luyện cảm biến nhận ra sự khác biệt chính trong hơi thở thở ra và xác định dấu hiệu COVID-19 có thể có dựa trên các tín hiệu điện trở.
Để huấn luyện cảm biến nhận dạng chữ ký COVID-19 có thể có, các nhà nghiên cứu đã chọn ba nhóm: 49 bệnh nhân có COVID-19 được xác nhận, 58 người khỏe mạnh và 33 bệnh nhân bị nhiễm trùng phổi không COVID. Mỗi người tham gia thổi hồn vào nguyên mẫu trong vài giây.Tiếp theo, các nhà nghiên cứu cần xác định xem chữ ký COVID tiềm năng của nguyên mẫu có chính xác hay không, vì vậy họ đã thử nghiệm thiết bị trên một số lượng nhỏ hơn trong số 140 người tham gia.
Nó có chính xác không?
Trong việc phân biệt các trường hợp COVID-19 với nhóm đối chứng của những người khỏe mạnh, thiết bị có độ chính xác 76%. Cảm biến phân biệt giữa những người mắc COVID-19 và những người được chẩn đoán mắc một loại nhiễm trùng phổi khác với độ chính xác 95% và giữa những bệnh nhân COVID-19 đã hồi phục và bị bệnh với độ chính xác 88%.
Farley Cleghorn, MD, MPH, một nhà dịch tễ học và trưởng bộ phận y tế toàn cầu tại Palladium, nói với Verywell: “Tất cả đều nằm ở phía bên trái của đường cong phát triển. “Đây là báo cáo đầu tiên. Và trong khi nó cho thấy một số dữ liệu đầy hứa hẹn, ngay cả bản thân các tác giả cũng nói rằng chúng tôi cần một nghiên cứu lớn hơn ”.
Thử nghiệm kém chính xác nhất trong việc xác định giữa nhiễm COVID-19 và các đối tượng khỏe mạnh. Theo Robinson, nghiên cứu đã ghi nhận một số trường hợp dương tính giả, có thể dẫn đến gia tăng việc sử dụng dịch vụ chăm sóc sức khỏe và góp phần gây ra tình trạng quá tải một cách không cần thiết. Nhưng dương tính giả có thể ít được quan tâm hơn là bỏ sót những người bị nhiễm bệnh.
Robinson nói: “Nếu ai đó vô tình có [COVID-19] và họ lên máy bay hoặc quay lại làm việc, thì bây giờ bạn đang cho rất nhiều người biết về nó.
Điều này có ý nghĩa gì đối với bạn
Trong tương lai, bạn có thể làm bài kiểm tra COVID-19 giống như máy thổi khí. Nhưng hiện tại, chỉ những phương pháp thử nghiệm được Cục Quản lý Thực phẩm và Dược phẩm Hoa Kỳ (FDA) cấp phép sử dụng khẩn cấp (EAU) mới có thể đưa ra kết quả.
Kiểm tra có thể giúp cải thiện đo lường
Robinson nói rằng cô ấy đặc biệt bị thu hút bởi thực tế là cảm biến có thể phân biệt, ở một mức độ, giữa những bệnh nhân bị bệnh với COVID-19 và những người đã khỏi bệnh.
“Nó có thể cho chúng ta biết nhiều hơn về cách mọi người đang tiến bộ hoặc không cải thiện theo thời gian,” cô nói. “Không thể chắc chắn rằng nó có thể làm được điều này, nhưng tôi nghĩ khả năng là có.”
Một hạn chế của nghiên cứu ban đầu là nó không tính đến nhiều yếu tố như tuổi tác, giới tính, dân tộc, bệnh đi kèm và thậm chí cả nơi thực hiện xét nghiệm. Robinson nói: “Đây là một nghiên cứu nhỏ được thực hiện ở Vũ Hán, Trung Quốc - vì vậy ở một nhóm bệnh nhân đồng nhất hơn. "Chúng tôi không biết liệu hơi thở COVID-19 của khu vực đó có giống với những khu vực khác hay không."
Makeda Robinson, MD, Tiến sĩ
Chúng tôi có thể tiếp tục phát triển. Thử nghiệm này thực sự có thể tiếp tục tốt hơn theo thời gian.
- Makeda Robinson, MD, Tiến sĩNhưng cảm biến có thể được đào tạo để giải quyết các yếu tố đó. Robinson nói: “Tôi nghĩ đó thực sự là lời hứa của học máy,“ Chúng ta có thể tiếp tục phát triển. Bài kiểm tra này thực sự có thể tiếp tục tốt hơn theo thời gian ”.
Một giải pháp thay thế chào mừng cho miếng gạc
Vẫn cần có các phương pháp xét nghiệm tốt hơn đối với SARS-CoV-2, đặc biệt là các phương pháp ít xâm lấn hơn so với phương pháp ngoáy mũi họng đáng sợ.
Rebecca Wurtz, MD, MPH, phó giáo sư tại Trường Y tế Công cộng thuộc Đại học Minnesota, nói với Verywell. "Nếu nó thực sự được lấy đúng cách, bạn phải đẩy tăm bông vào phía sau và sau đó xoáy nó năm lần."
Wurtz cho biết cô ấy chưa thấy bất kỳ nghiên cứu nào về vấn đề này, nhưng cô ấy nghi ngờ lỗi của người dùng trong quá trình thu thập, đặc biệt là ở một số trang web thử nghiệm thúc đẩy nhất định nơi bạn thực sự tự quản lý miếng gạc. “Tôi nghĩ rằng rất nhiều kỹ thuật viên phòng thí nghiệm và y tá cũng như những người khác lấy mẫu bệnh phẩm ngay cả trong môi trường được kiểm soát đều sợ phải đẩy miếng gạc đó ngược lại và gây ra sự khó chịu như vậy,” cô nói.
Cơ quan Quản lý Thực phẩm và Dược phẩm Hoa Kỳ (FDA) đã cấp phép sử dụng khẩn cấp (EAU) cho 230 xét nghiệm COVID-19, bao gồm 186 xét nghiệm phân tử, 40 kháng thể và 4 kháng nguyên. Thử nghiệm hơi thở đang trong quá trình phát triển không thuộc bất kỳ loại nào trong số này.
Robinson nói về thử nghiệm đổi mới. “Chúng tôi đã có thêm thông tin rằng các loại mẫu vật khác nhau thực sự có thể có độ chính xác tương tự. Và bây giờ chúng tôi đã chuyển sang tự hỏi bản thân, "Đây có phải là cách tốt nhất và duy nhất không?"
Thu thập mẫu chỉ là một nửa trận chiến. Mặc dù các phương pháp phòng thí nghiệm mới và sáng tạo đang được tiến hành, nhưng tiêu chuẩn vàng cho đại dịch này là thử nghiệm phản ứng chuỗi polymerase phiên mã ngược (RT-qPCR). Theo FDA, PCR là một quá trình phức tạp và tốn thời gian, liên quan đến hóa chất và máy móc trong phòng thí nghiệm. Trước khi bắt đầu xét nghiệm, các mẫu phải được chuyển đến một phòng thí nghiệm thích hợp, nơi chúng thường xếp hàng đợi.
Cleghorn nói rằng các phòng thí nghiệm được sao lưu đơn giản. Anh ấy đã đến một địa điểm thử nghiệm COVID-19 miễn phí khoảng một tháng trước, anh ấy nói với Verywell. Thời gian quay vòng cho kết quả tại trang web đó là khoảng 10 ngày. Vào thời điểm đó, ông nói rằng mọi người có thể "bỏ lỡ cơ hội để thực hiện tất cả các biện pháp kiểm soát dịch tễ học phù hợp được yêu cầu khi ai đó dương tính với coronavirus hoặc đã bị phơi nhiễm."
Các chuyên gia lo lắng về thời gian quay vòng dài cho các kết quả, đặc biệt là trong khi tỷ lệ dương tính với xét nghiệm vẫn còn cao ở nhiều nơi ở Hoa Kỳ và khi mùa lạnh và cúm sắp bắt đầu. “Chúng tôi khuyến nghị rằng tỷ lệ tích cực theo khu vực pháp lý là dưới 5%,” Cleghorn giải thích, trích dẫn tiêu chuẩn COVID-19 do Tổ chức Y tế Thế giới đưa ra vào tháng 5. “Chúng tôi có khoảng 30 tiểu bang ở Mỹ chưa đạt được điều đó . ”
Cleghorn cho biết thêm, những số liệu thống kê này đã dẫn đến sự thèm muốn nhiều hơn đối với các thử nghiệm khác. Và đó là lý do tại sao có những nỗ lực to lớn, rất khả quan để phát triển các xét nghiệm kháng thể, xét nghiệm kháng nguyên, xét nghiệm không PCR — bất cứ điều gì sẽ giảm bớt một số gánh nặng mà chúng tôi đang gặp phải. ”
Các trường hợp sử dụng để kiểm tra hơi thở
Vì vậy, tất cả chúng ta sẽ được kiểm tra "hơi thở COVID" khi chúng ta đi về những ngày của mình trong tương lai gần? Robinson nói về nguyên mẫu được đề cập trong nghiên cứu: “Bản thân bài kiểm tra này rất giống với một thiết bị lọc hơi thở để kiểm tra nồng độ cồn. "Và rượu hoặc etanol là VOC."
Robinson cho biết thêm, với tính dễ sử dụng, kiểm tra hơi thở có thể là một công cụ hữu ích để kiểm tra điểm đầu vào. Ngay bây giờ, nhiều nơi như trường học, phòng khám và văn phòng thực hiện kiểm tra nhiệt độ và hỏi các cá nhân về các triệu chứng. Cô nói: “Tôi nghĩ rằng có một thị trường thích hợp thực sự cho một bài kiểm tra chẩn đoán như thế này vì nó đòi hỏi rất ít nhân sự bổ sung và thời gian quay vòng quá nhanh. “Chúng tôi đã thấy khi mở cửa trở lại các trường học, ở đó có rất nhiều trường hợp bị ảnh hưởng hoặc bỏ lỡ”.
Về mặt giả thuyết, một máy thở có thể giúp các nhà quản lý trường học sàng lọc học sinh một cách chính xác và hiệu quả hơn. Và một bài kiểm tra như vậy cũng có thể được sử dụng tại các rạp chiếu phim hoặc các sự kiện thể thao. Wurtz nói: “Độ nhạy và độ đặc hiệu sẽ phải được cải thiện, nhưng độ nhạy và độ đặc hiệu của các xét nghiệm hiện tại không quá tốt, thời gian và độ trễ là đáng kể.”
Nguyên mẫu giống như máy phân tích khí sử dụng các hạt nano vàng trên cảm biến của nó, và đối với Robinson, điều đó đặt ra một số câu hỏi. "Những xét nghiệm này đắt như thế nào?" cô ấy nói. “Bao lâu thì các cảm biến này phải được thay thế? Liệu chúng ta có thể mở rộng một bài kiểm tra như thế này lên đến cấp độ rất, rất cao không? Tôi có một câu hỏi về việc liệu đây có phải là một giải pháp bền vững hay không ”.
Wurtz đồng ý rằng còn quá sớm để nói liệu chúng ta có sử dụng máy thở COVID-19 hay không trước khi đi học, đi làm hoặc tham gia một buổi hòa nhạc. “Tôi không quá hào hứng với những điều này,” cô nói. “Nhưng là một lĩnh vực khám phá, tôi nghĩ đó là một lĩnh vực đầy hứa hẹn.”
