Sondaże i ankiety wykorzystują losowy dobór próby. Dlaczego nie testy pandemiczne? Gerville/E+ przez Getty Images

Rozważ te dwa pytania: Jaki procent Amerykanów jest lub był zarażony koronawirusem? I jakie jest prawdopodobieństwo śmierci z powodu wirusa, jeśli go złapiesz? Jednym z najbardziej niepokojących aspektów pandemii COVID-19 jest to, że te dwa podstawowe wskaźniki – wskaźnik infekcji koronawirusem i wskaźnik śmiertelności przypadków – nie są znane.

Jak politolog oraz matematyk stosowany, często jesteśmy proszeni o znalezienie wskaźników przekonań lub opinii w większych grupach. Te same podejścia, których używamy do sondaży politycznych, można wykorzystać, aby odpowiedzieć na pytanie, jak rozpowszechniony i jak śmiertelny jest koronawirus.

Biorąc pod uwagę nieskończone zasoby, najprostszym sposobem sprawdzenia, ilu Amerykanów ma wirusa i jakie ryzyko stwarza, byłoby przetestowanie każdej osoby w Stanach Zjednoczonych. Ale nie ma nieskończonych zasobów, a testy na koronawirusa mają był znacznie bardziej selektywny. Od 8 kwietnia głównymi priorytetami CDC w zakresie testowania są: pacjenci hospitalizowani i personel medyczny z objawami, a ogólnie rzecz biorąc, testowano głównie osoby z objawami.

Z powodu tych selektywnych testów epidemiolodzy i urzędnicy zdrowia publicznego w USA po prostu nie znają prawdziwego zakresu penetracji koronawirusa do kraju – to znaczy wskaźnika infekcji. I bez wiedzy, ile osób zostało zarażonych, wskaźnik śmiertelności przypadków – prawdopodobieństwo zgonu z powodu wirusa, jeśli go złapiesz – i wiele innych statystyk związanych z koronawirusem jest niemożliwych do obliczenia. Na szczęście istnieje prosty sposób, aby dowiedzieć się, jak bardzo rozpowszechniony i śmiertelny jest COVID-19: Testuj losowo.

Testowanie chorych i objawowych

Dlaczego więc nie można obliczyć infekcji koronawirusem i śmiertelności przypadków na podstawie? miliony testów na COVID-19, które zostały już wykonane w Stanach Zjednoczonych? Problem nie polega na liczbie testów, ale raczej na tym, kto był testowany.

Badanie pacjentów objawowych odzwierciedla klasyczny błąd w pobieraniu próbek. Naukowcy chcą wiedzieć, kto ma koronawirusa, ale ponieważ większość badanych ma objawy, lekarze pobierali próbki z grupy o wyższym wskaźniku infekcji niż można by się spodziewać w całej populacji. Osoby z objawami COVID-19 częściej mają COVID-19 niż osoby wybrane losowo.

Osoby, które pójdą na dobrowolne testy, częściej zachorują niż osoby wybrane losowo. AP Photo / Sue Ogrocki

Powody tego selektywnego testowania są całkowicie zrozumiałe. Gdy testowanie jest rzadkim zasobem, osoby z objawami COVID-19 powinny zostać przetestowane, aby można zaproponować odpowiednie leczenie i rozpocząć śledzenie kontaktów. Dodatkowo, zarówno czas, jak i liczba pracowników służby zdrowia są ograniczone i wygodnie jest badać osoby, które pojawiają się w szpitalach i gabinetach lekarskich prosząc o badanie. Ale ludzie, którzy pojawiają się w placówkach opieki zdrowotnej, częściej mają objawy i przede wszystkim mają COVID-19.

Osoby testowane pod kątem koronawirusa nie są dobrą reprezentacją całej populacji USA. W związku z tym wskaźnik infekcji i śmiertelności przypadków w tej grupie nie odzwierciedla większej populacji USA.

Testowanie losowe jest testowaniem reprezentatywnym

Możliwość przetestowania całej populacji pod kątem koronawirusa może być daleko, ale nie trzeba testować wszystkich w USA, aby uzyskać dokładne dane. Testując losowo wystarczająco dużą liczbę osób, można uzyskać próbkę, której dane demograficzne są reprezentatywne dla całego kraju. Dokładnie tak wykonuje się ankiety i ankiety.

Urzędnicy ds. zdrowia publicznego mogliby zacząć losowo wybierać ludzi z całych Stanów Zjednoczonych, testować ich pod kątem obecności koronawirusa, a następnie sprawdzać, jaka część osób, które uzyskały pozytywny wynik testu na koronawirusa, zmarła z powodu COVID-19. Jeśli losowe testy zostaną wykonane prawidłowo, wskaźniki infekcji i śmiertelności przypadków w losowej próbie powinny być bardzo zbliżone do rzeczywistych wskaźników w całej populacji USA.

Rozmowa US, CC BY-ND

Ile osób potrzebujesz losowo przetestować, aby uzyskać dane, które mogą dokładnie opisać całe Stany Zjednoczone? Na szczęście matematyka stojąca za tym pytaniem już dawno została opracowana, a liczba jest prawdopodobnie mniejsza, niż mogłoby się wydawać.

Prezydenckie sondaże zatwierdzające często próbka około 1,000 osób. Daje to margines błędu wynoszący około 3%, co oznacza, że ​​losowy przypadek może obniżyć wyniki nawet o 3%.

Margines błędu wynoszący 3% może być wystarczający do oszacowania zgody prezydenta, ale prawdopodobnie nie jest wystarczająco dokładny w przypadku pandemii koronawirusa. Jeśli 10,000 1 osób w USA zostało przebadanych na obecność wirusa, margines błędu dla wskaźnika infekcji wirusem wynosi 10,000%. W praktyce te marginesy błędu są konserwatywne. Rzeczywiste marginesy błędu w losowej próbie XNUMX XNUMX osób będą prawdopodobnie znacznie mniejsze i prawdopodobnie wystarczająco dokładne, aby zacząć dostarczać urzędnikom zdrowia publicznego przydatnych informacji na temat całkowitej liczby zarażonych i śmiertelności wśród osób zakażonych koronawirusem.

Dziesięć tysięcy może wydawać się duże, ale od 8 kwietnia Stany Zjednoczone przetestowało już ponad 2 miliony osób. Klucz jest w losowym wyborze. Próba 10,000 XNUMX Amerykanów jest najbardziej użyteczna, jeśli testowani są wybierani w drodze loterii.

Dzięki dobrym informacjom o rozmieszczeniu geograficznym i demograficznym wirusa pomoc może zostać skierowana do obszarów, które najbardziej jej potrzebują. AP Photo / Elaine Thompson

Dlaczego te statystyki mają znaczenie

Dzięki ogólnokrajowej losowej próbie epidemiolodzy mogliby dowiedzieć się znacznie więcej niż tylko o całkowitej liczbie przypadków koronawirusa i śmiertelności zachorowań na wirusa w USA. Osoby zarażone, ale nie chore byłyby badane i można byłoby określić odsetek przypadków bezobjawowych .

Próba ta dostarczyłaby również informacji dotyczących geografii, pochodzenia etnicznego i innych zmiennych demograficznych. Istnieją już pewne dane pokazujące, że pewne dane demograficzne - a mianowicie Afroamerykanie i osoby o niższych dochodach – są nieproporcjonalnie dotknięte wirusem. Sugeruje to, że wskaźniki zakażenia COVID-19 i śmiertelności z powodu jego przypadków różnią się w różnych regionach USA i różnych podgrupach populacji kraju. Losowe pobieranie próbek może naświetlić takie trendy, zanim nastąpią największe szkody, a urzędnicy ds. zdrowia publicznego mogą wprowadzić ukierunkowane i zniuansowane polityki, aby pomóc grupom lub regionom wysokiego ryzyka.

Chociaż losowe testy nie były częścią krajowej dyskusji na temat koronawirusa, może się to zmienić. 4 kwietnia dyrektor Departamentu Zdrowia Ohio, Amy Acton, ogłosiła, że ​​jej stan współpracuje z CDC, aby opracować losowy plan pobierania próbek. Celem tego projektu jest ustalenie prawdziwej zasięg koronawirusa w Ohio bez testowania całego stanu.

Urzędnicy ds. zdrowia publicznego stosowali randomizację w innych sytuacjach, takich jak monitorowanie rozprzestrzeniania się dur brzuszny w niektórych częściach Egiptui to działa. Matematyka kryjąca się za losowym próbkowaniem jest podstawą wielu obszarów ankietowania i statystyki. Jedyną rzeczą, jaką muszą zrobić urzędnicy zdrowia publicznego, jest ustalenie egzekucji. Wyrywkowe testy są z pewnością możliwe w USA i dostarczyłyby cennych informacji urzędnikom zdrowia publicznego, którzy walczą z kryzysem koronawirusa.

O autorze

Daniel N. Rockmore, William H. Neukom 1964 Distinguished Professor of Computational Science, prodziekan ds. nauki, Dartmouth College, Dartmouth College i Michael Herron, William Clinton Story Remsen '43, profesor rządu i katedry, Program w ilościowych nauk społecznych, Dartmouth College

Artykuł został opublikowany ponownie Konwersacje na licencji Creative Commons. Przeczytać oryginalny artykuł.

Powiązane książki:

Ciało utrzymuje wynik: mózg, umysł i ciało w leczeniu traumy

przez Bessela van der Kolka

Ta książka bada powiązania między traumą a zdrowiem fizycznym i psychicznym, oferując spostrzeżenia i strategie leczenia i powrotu do zdrowia.

Kliknij, aby uzyskać więcej informacji lub zamówić

Oddech: nowa nauka o utraconej sztuce

przez Jamesa Nestora

Ta książka bada naukę i praktykę oddychania, oferując spostrzeżenia i techniki poprawy zdrowia fizycznego i psychicznego.

Kliknij, aby uzyskać więcej informacji lub zamówić

Paradoks roślin: ukryte zagrożenia w „zdrowej” żywności, które powodują choroby i przyrost masy ciała

przez Stevena R. Gundry'ego

Ta książka bada powiązania między dietą, zdrowiem i chorobami, oferując spostrzeżenia i strategie poprawy ogólnego stanu zdrowia i dobrego samopoczucia.

Kliknij, aby uzyskać więcej informacji lub zamówić

Kod odpornościowy: nowy paradygmat prawdziwego zdrowia i radykalnego przeciwdziałania starzeniu się

autorstwa Joela Greene'a

Ta książka oferuje nowe spojrzenie na zdrowie i odporność, opierając się na zasadach epigenetyki i oferując spostrzeżenia i strategie optymalizacji zdrowia i starzenia się.

Kliknij, aby uzyskać więcej informacji lub zamówić

Kompletny przewodnik po poście: uzdrawiaj swoje ciało poprzez post przerywany, co drugi dzień i przedłużony

autorstwa dr Jasona Funga i Jimmy'ego Moore'a

Ta książka bada naukę i praktykę postu, oferując spostrzeżenia i strategie poprawy ogólnego stanu zdrowia i dobrego samopoczucia.

Kliknij, aby uzyskać więcej informacji lub zamówić