Проблемы диагностики и учета заболеваемости COVID-19

Что такое заболеваемость и распространенность?

Термины «распространенность» и «заболеваемость» могут иметь неодинаковое значение в разных странах. Подходы популяционного выявления случаев болезни (с целью оценки  заболеваемости и распространенности) и подходы, применяемые для установления диагноза у конкретного человека (с целью определения дальнейшей тактики ведения), часто отличаются. В России используют такие понятия, как:

• общая заболеваемость — совокупность всех случаев заболеваний: как впервые выявленных в текущем году, так и диагностированных в предыдущие годы, по поводу которых больные обращались за медицинской помощью в этом году;
• первичная заболеваемость (впервые выявленная или собственно заболеваемость) — совокупность новых случаев заболеваний, выявленных в текущем году.

Эти термины не идентичны терминам «распространенность» (prevalence) и «заболеваемость» (incidence). Рrevalence – доля лиц, имеющих изучаемое заболевание (осложнение, симптом) в данный момент времени (период времени, например в течение 1 года) в изучаемой популяции. Теоретически рассчитывается при наличии информации об изучаемом явлении среди всего населения. Однако в медицине такой информации, как правило, нет.  Incidence определяется как частота новых случаев заболевания, которые возникают в популяции в течение заданного периода, и отражает темп прироста выявленных случаев заболевания за определенный период времени.

Во всех терминах ключевыми являются слова «за определенный период времени», и в обычных условиях (вне эпидемии) показатели рассчитываются обычно за год. Таким образом, эти показатели не полностью подходят для оценки текущей эпидемиологической ситуации. Сейчас темпы и показатели роста числа заболевших являются более важными, поскольку именно они отражают потребности в медицинских ресурсах.

При оценке заболеваемости важно, каким образом определяется случай болезни: существуют ли четко определенные критерии и все ли врачи в разных странах пользуются едиными критериями и методами для определения случая болезни.  До появления COVID-19 было известно, что только для очень небольшого числа заболеваний существуют такие четкие критерии и надежные методы диагностики, а точных скрининговых  методов практически не существует. Часто встречаются ситуации, когда специалисты  ставят разные диагнозы, по-разному интерпретируют симптомы и методы диагностики. И пандемия COVID-19 ярко высветила эту проблему. Критерии определения понятия «случай COVID-19» с момента выявления в Китае нового типа вируса менялись несколько раз [1–5].

Что такое болезнь COVID-19?

В соответствии с рекомендациями ВОЗ от 24 марта 2020 года [4] для определения случая болезни COVID-19 следует использовать следующий подход:

подтвержденный случай COVID-19 – это наличие у человека лабораторного подтверждения заболевания, независимо от наличия/отсутствия клинических признаков и симптомов;

подозреваемый случай: 

• пациент с острым респираторным заболеванием (лихорадка или, по меньшей мере, один признак респираторного заболевания, например – кашель или одышка), без какой-либо другой этиологии, которая полностью объясняет клиническую картину, и наличие в анамнезе поездок или проживания в стране, районе или территории с локальной передачей COVID-19 в течение 14 дней до появления симптомов;  
• пациент с любым острым респираторным заболеванием, который был в контакте с подтвержденным или вероятным случаем заболевания COVID-19 в течение 14 дней до появления симптомов;  
• пациент с тяжелой острой респираторной инфекцией (лихорадка или, по меньшей мере, один признак респираторного заболевания, например – кашель или одышка), при которой требуется госпитализация, но в отсутствие другой этиологии, которая полностью объясняет клиническую картину.

вероятный случай – это предполагаемый случай COVID-19, если лабораторные исследования не дали окончательных результатов.

25 марта 2020 года ВОЗ [4] рекомендовала применять следующий подход для учета случаев COVID-19 по МКБ-10 (см. табл.). Критерии диагностики и  коды COVID-19 по МКБ-10

Примечание * — используйте коды вмешательства/процедуры, если они применялись, (ИВЛ или экстракорпоральная мембранная оксигенация и др.) для того, чтобы идентифицировать поступления в отделение интенсивной терапии; используйте дополнительные коды изоляции (Z29.0) или лабораторного исследования (Z01.7), если это требуется в конкретном случае.

В разделе «Тяжелый острый респираторный синдром (SARS) (U04)» добавлено уточнение, что COVID-19 не входит в  «Тяжелый острый респираторный синдром неуточненный» и необходимо применять коды, соответствующие COVID-19[6].  Исходя из таблицы для учета случая болезни с целью последующей оценки заболеваемости и распространенности, достаточно только положительного результата теста в отсутствие симптомов. Соответственно возникает вопрос: насколько точны лабораторные тесты?

Общая информация о лабораторных методах диагностики COVID-19

Три вспышки инфекций, обусловленных коронавирусом человека (HCoV) в начале XXI века, способствовали быстрому развитию методов лабораторной диагностики [7].

Таблица. Лабораторные методы определения коронавирусов [7]

Первые тесты лабораторной диагностики для выявления SARS-CoV-2 появились после расшифровки генома вируса в январе 2020 года, далее их число  стремительно увеличивалось по мере распространения болезни и роста потребности в методах лабораторной диагностики.

С целью определения инфицирования вирусом SARS-CoV-2 (или наличия заболевания COVID-19 в соответствии с определением ВОЗ) стали широко применяться  молекулярно-генетические методы, в  основе которых лежит выявление  в биологическом образце (мазках из носа, глотки, слюне, крови, смывах бронхиального дерева и т.д.) генетического материала вируса (в разных тестах в настоящее время с этой целью используют разные фрагменты генетического материала) [7,8,9,10,11].

Для получения ответа на вопрос, подвергался ли человек воздействию вируса и развился ли у него иммунный ответ, необходимо применение тестов на выявление антител (IgG, IgM, IgA) к  конкретному вирусу. В основе  таких тестов лежат  методы иммуно-ферментного анализа, иммунохроматографии и их аналогов. Серологические тесты были разработаны позже молекулярных, так как для их разработки требовались знания о тех белках  вируса SARS-CoV-2, на которые реагирует иммунная система человека [11, 12, 13].

В настоящее время на сайте Фонда инновационных методов диагностики[14] (этот сайт указан в рекомендациях ВОЗ по лабораторной стратегии диагностики  COVID-19 [15])  представлен перечень тестов на SARS-CoV-2, имеющихся в продаже или разрабатываемых для диагностики COVID-19. На 10.04.2020 года в этом перечне было 474 диагностических теста, из них  240 – молекулярных и 231 – серологических . На сайте указано, что информация о тестах представлена их поставщиками или получена из общедоступных источников и окончательных результатов независимой оценки диагностической точности тестов  в настоящее время нет. Предполагается, что такие оценки  будут проводиться в сотрудничестве с ВОЗ, Hôpitaux Universitaires de Genève и другими организациями. Предполагается, что новые тесты будут простыми, быстрыми, безопасными и смогут применяться широко в больницах и первичном звене выявления и лечения пациентов.

В России зарегистрировано одиннадцать тест-систем для выявления коронавирусной инфекции, в основе которых лежит ПЦР [16]. По состоянию на 11 апреля 2020 года Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA) одобрило почти два десятка тестов на SARS-CoV-2, но их диагностическая точность (в соответствии с представленной на сайте информацией) не совсем ясна.  

Диагностическая точность лабораторных методов

О диагностической точности методов судят на основании данных о чувствительности и специфичности, прогностической значимости положительного или отрицательного результата тестов. Для того чтобы рассчитать эти показатели,  оцениваемый тест сравнивается с результатами другого метода исследования, принятого в качестве «золотого стандарта» (это может быть лабораторный метод, данные биопсии патологоанатомического вскрытия). Данные метода «золотого стандарта» являются критерием установления факта наличия или отсутствия болезни. Для вирусной инфекции методом «золотого стандарта» является обнаружение и идентификация вируса с применением культуры ткани и появлением в ней определенного цитопатогенного действия. Метод требует профессионализма исследователей, много времени и ресурсов и не подходит для рутинных массовых исследований для подтверждения COVID-19. Поэтому в большинстве стран, в том числе и в РФ, применяют методы, которые теоретически должны работать, но еще не прошли полноценных клинических исследований для подтверждения их диагностической точности.

Многие страны, в том числе Китай, США и Австралия, имели проблемы с надежностью тест-систем в начале вспышки COVID-19 и сложностями диагностики заболевания [17,18,19]. С такой же проблемой столкнулись и врачи в РФ. Восьмого апреля 2020 года, согласно информации Департамента здравоохранения г. Москвы, было принято решение  отказаться от разделения стационаров на коронавирусные и стационары для лечения пневмонии. Одной из причин такого решения было то, что «точность существующих тестов для выявления COVID-19 составляет 70–80%, а в некоторых случаях тестирование дает ложноотрицательные результаты, и доля таких результатов значительна» [20].  

Причинами ложноотрицательных молекулярных тестов могут быть недостаточное количество генетического материала вируса в биообразце в раннюю стадию инфицирования или его неравномерное распределение в разных тканях и жидкостях организма, «технические особенности» сбора биологических образцов, недостаточная чувствительность самого теста [7]. Другой проблемой могут быть ложноположительные результаты (за счет того, что все методы основаны на выявлении отдельных фрагментов вируса, и наличие вирусной РНК не обозначает наличие «жизнеспособного» вируса и не обязательно означает, что вирус может передаваться от этого пациента; по мнению Robin Patel с соавт., это только некоторые примеры ложноположительных результатов) [11].  Пока нет ответа на вопрос, что считать достаточной чувствительностью и специфичностью каждого из методов. Так, на сайте Роспотребнадзора указано, что набор реагентов  АмплиСенс Cov-Bat-FL выявляет РНК коронавируса SARS-CoV-2 с чувствительностью 1*103 геномных эквивалентов (копий РНК) в 1 мл и не дает перекрестной (ложноположительной) реакции с образцами в высокой концентрации эпидемических коронавирусов человека (Human Coronavirus E229, Human Coronavirus NL63, Human Coronavirus HKUI, Betacoronavirus 1 – ранее носивший название Human Coronavirus OC43)[21]. Однако научных публикаций  по данному вопросу пока нет.  По мнению специалистов, интегрированные молекулярные тесты постепенно обеспечат точную и быструю диагностику инфицирования SARS-CoV-2 [7,8,11,22]. Данных о диагностической точности новых серологических методов тоже пока нет.  Потенциальной проблемой является  вероятность получения ложноположительных результатов за счет иммунного ответа на другие коронавирусы, поскольку все вирусные белки в определенной степени будут вызывать реакции  антител. Не исключаются и ложноотрицательные ответы. В настоящее время разработаны так называемые «быстрые диагностические тесты» (RDT), в том числе  для выявления  антител к COVID-19. Эти тесты основаны на таких же принципах, что и традиционные иммунологические тесты ELISA или IFA, но, в отличие от них, не предоставляют количественную оценку результатов с более высокой вероятностью ложноположительных и ложноотрицательных результатов. На 3 апреля, со слов министра здравоохранения Великобритании Мэтт Хэнкок, «ни одна  страна из G7 еще не определила, какой серологический тест является достаточно точным для использования» [23]. На 8 апреля 2020 года ВОЗ рекомендовала использовать экспресс-тесты в исследовательских учреждениях, без применения с целью принятия клинических решений. Отмечено, что ВОЗ продолжает оценивать тесты и будет обновлять информацию [24].

Роль компьютерной томографии в диагностике  COVID-19

Компьютерная томография (КТ) не является методом диагностики COVID-19. Но, учитывая, что тяжесть течения COVID-19 часто определяется поражением легких, этот метод стали широко применять во всех странах. Salehi Sana с соавт. обобщили  данные на 919 пациентов и описали выявляемые при КТ признаки поражения легких при COVID-19 (двустороннее мультилобарное помутнение матового стекла (GGO) с периферическим или задним распределением, плевральный и/или перикардиальный выпот, лимфаденопатия, кавитация, пневмоторакс, возможно утолщение плевры, междолевых перегородок, бронхоэктазия, субплевральное поражение, мультифокальные консолидирующие помутнения, утолщения перегородок и развитие рисунка «crazy-paving») [25]. В большинстве работ поражение легких называют пневмонией, острым респираторным дистресс-синдромом (ОРДС). В то же время, по мнению Gattinoni L с соавт., несмотря на то что в большинстве случаев пневмония COVID-19 подпадает под определение ОРДС, у части пациентов повреждение легких больше похоже на высотный отек легких [26]. Таким образом, поражение легких, выявляемое на КТ при COVID-19,  не является патогномоничным именно для данного заболевания [25,26, 27,28], но, по мнению Ai T с соавт. КТ грудной клетки может рассматриваться как основной инструмент выявления COVID-19 в районах эпидемии [29].

По данным Ai T с соавт., из 1014 пациентов, которым в динамике установлен диагноз COVID-19, положительные результаты метода, основанного на полимеразной цепной реакции с обратной транскрипцией (ОТ-ПЦР) (использовались тесты разных 2 производителей), имели 59% пациентов, а положительные (при наличии определенных характеристик) результаты КТ имели 88%. Чувствительность КТ (если за «золотой стандарт» принимать положительный  результат ОТ-ПЦР на COVID-19) составляла 97%. Из пациентов с отрицательными результатами ОТ-ПЦР 75% имели положительные результаты КТ. Среднее время интервала между исходными отрицательными и последующими положительными результатами ОТ-ПЦР составляло 5,1 ± 1,5 дня [19].

Чувствительность и специфичность КТ в установлении поражения легких, обусловленных COVID-19, зависит как от метода «золотого стандарта» (что принималось за критерий  установления диагноза COVID-19), так и от профессионализма специалистов. Так, в исследовании Bai  Harrison X  с соавт. ретроспективно семь специалистов (3 из Китая и 4 из США) оценивали данные КТ 424 пациентов, прошедших лечение  в больницах в  связи с пневмонией  (219 пациентов из провинции Хайнань, Китай, имели положительный ОТ-ПЦР тест на COVID-19  и  205 пациентов,  КТ которых взяты из баз данных больниц США, имели положительный ОТ-ПЦР на другие вирусные инфекции). Чувствительность КТ в дифференцировании COVID-19 от других типов вирусной пневмонии, по оценкам интерпретации КТ 7 специалистов, составила  80%, 67%, 97%, 93%, 83%, 73% и 70% и специфичность – 100%, 93%, 7%, 100%, 93%, 93%, 100% [28].

Заключение

Таким образом, ВОЗ рекомендует подтверждать диагноз COVID-19 с помощью лабораторной диагностики, но в настоящее время для этого нет достаточно надежного метода. Нет результатов исследований, в которых чувствительность и специфичность созданных лабораторных методов сравнивалась бы с методом «золотого стандарта» и подтверждением безусловной взаимосвязи результатов теста с отсутствием или наличием клинической симптоматики серьезной и жизнеугрожающей болезни. По данным Института тропической медицины (Бельгия), в настоящее время производители тестов часто предоставляют неполную и даже вводящую в заблуждение информацию, нет опубликованных отчетов о валидации экспресс-тестов на обнаружение антигенов и антител COVID-19 [30]. Ни одно исследование еще не подтвердило надежность КТ в дифференцировании поражения легких при COVID-19 от других вирусных пневмоний. В практической работе врачи устанавливают диагноз с учетом собственного опыта, результатов исследований и клинической картины, эпидемиологического анамнеза и рекомендаций ВОЗ.

Спустя почти пять месяцев от выявления первых случаев нового заболевания в мире нет надежной системы учета случаев болезни для последующего корректного анализа заболеваемости, распространенности, оценки тяжести и последствий COVID-19. Отсутствие надежной системы сбора информации и четких критериев этой болезни (более четких, чем это сделало ВОЗ) способствует огромному числу мифов, фейков, субъективных мнений по проблеме.

 Литература

1. Gaziano O. Case-Fatality Rate and Characteristics of Patients Dying in Relation to COVID-19 in Italy. JAMA. published online march 23, 2020, https://doi.org/10.1001/jama.2020.4683
2. Case definitions WHO periodically updates the Global Surveillance for human infection with coronavirus disease (COVID-19). Geneva: WHO; 2020. https://www.who.int/docs/default-source/coronaviruse/situation-reports/20200323-sitrep-63-covid-19.pdf?sfvrsn=d97cb6dd_2
3. Bischof E, Chen G, Ferretti MT. Understanding COVID-19 new diagnostic guidelines – a message of reassurance from an internal medicine doctor in Shanghai. Swiss Med Wkly. 2020;150:w20216. https://doi.org/10.4414/smw.2020.20216
4. COVID-19 coding in ICD-10. Geneva: WNO; 2020. https://www.who.int/classifications/icd/COVID-19-coding-icd10.pdf?ua=1
5. Novel Coronavirus Pneumonia Emergency Response Epidemiology Team. Zhonghua Liu Xing Bing Xue Za Zhi. 2020;41(2):145–151. https://doi.org/10.3760/cma.j.issn.0254-6450.2020.02.003
6. https://www.who.int/classifications/icd/COVID-19_EmergencyUpdate.zip?ua=1
7. Loeffelholz MJ, Tang YW. Laboratory diagnosis of emerging human coronavirus infections - the state of the art. Emerg Microbes Infect. 2020;9 (1):747–756. doi:10.1080/22221751.2020.1745095
8. Sheridan C. Coronavirus and the race to distribute reliable diagnostics. Nat Biotechnol. 2020;38 (4):382–384. doi:10.1038/d41587-020-00002-2
9. Curti L. An ultrasensitive, rapid, and portable coronavirus SARS-CoV-2 sequence detection method based on CRISPR-Cas12// bioRxiv : journal. — 2020. — 2 March. — P. 2020.02.29.971127. — doi:1101/2020.02.29.971127.
10. Chen JS, Ma E, Harrington LB, et al. CRISPR-Cas12a target binding unleashes indiscriminate single-stranded DNase activity. Science. 2018;360 (6387):436–439. doi:10.1126/science.aar6245
11. Patel R, Babady E, Theel ES, et al. Report from the American Society for Microbiology COVID-19 International Summit, 23 March 2020: Value of Diagnostic Testing for SARS-CoV-2/COVID-19. mBio. 2020;11(2):e00722-20. Published 2020 Mar 26. doi:10.1128/mBio.00722-20
12. Zhengtu Li, Yongxiang Yi , Xiaomei Luo  Development and clinical application of a rapid IgM‐IgG combined antibody test for SARS‐CoV‐2 infection diagnosis. J Med Virol. 2020 Feb 27 https://doi.org/10.1002/jmv.25727
13. Anna Petherick Developing antibody tests for SARS-CoV-2 Published:April 04, 2020DOI:https://doi.org/10.1016/S0140-6736(20)30788-1
14. https://www.finddx.org/covid-19/pipeline/
15. https://apps.who.int/iris/bitstream/handle/10665/331509/WHO-COVID-19-lab_testing-2020.1-eng.pdf
16. http://рспп.рф/events/news/perechen-zaregistrirovannykh-test-sistem-dlya-vyyavleniya-koronavirusnoy-infektsii/.
17. State figures on testing raise questions about efforts to contain outbreak – The Boston Globe. com. Davey. Australian stocks of coronavirus testing kits 'rapidly deteriorating', says chief medical officer (14 марта 2020).
18. Konrad R, Eberle U, Dangel A, Treis B, Berger A, Bengs K, Fingerle V, Liebl B, Ackermann N, Sing A. Rapid establishment of laboratory diagnosticsfor the novel coronavirus SARS-CoV-2 in Bavaria, Germany, February 2020. Euro Surveill. 2020 Mar;25 (9). doi: 10.2807/1560-7917.ES.2020.25.9.2000173.
19. Ai T, Yang Z, Hou H, et al. Correlation of Chest CT and RT-PCR Testing in Coronavirus Disease 2019 (COVID-19) in China: A Report of 1014 Cases [published online ahead of print, 2020 Feb 26]. Radiology. 2020;200642. doi:10.1148/radiol.2020200642
20. https://mosgorzdrav.ru/ru-RU/news/default/card/3748.html
21. https://www.rospotrebnadzor.ru/about/info/news/news_details.php?ELEMENT_ID=14140 (дата обращения 6.04).
22. Zhang N, Wang L, Deng X, et al. Recent advances in the detection of respiratory virus infection in humans. J Med Virol. 2020;92(4):408–417. doi: 1002/jmv.25674
23. https://www.businessinsider.com/coronavirus-antibody-test-g7-leaders-accuracy-covid-19-immunity-passports-2020-4 -
24. Advice on the use of point-of-care immunodiagnostic tests for COVID-19. Scientific Brief. https://www.who.int/news-room/commentaries/detail/advice-on-the-use-of-point-of-care-immunodiagnostic-tests-for-covid-19
25. Salehi S, Abedi A, Balakrishnan S, Gholamrezanezhad A. Coronavirus Disease 2019 (COVID-19): A Systematic Review of Imaging Findings in 919 Patients [published online ahead of print, 2020 Mar 14]. AJR Am J Roentgenol. 2020;1–7. doi:10.2214/AJR.20.23034
26. Gattinoni L, Coppola S, Cressoni M, Busana M, Rossi S, Chiumello D. Covid-19 Does Not Lead to a «Typical» Acute Respiratory Distress Syndrome [published online ahead of print, 2020 Mar 30]. Am J Respir Crit Care Med. 2020;10.1164/rccm.202003-0817LE. doi:10.1164/rccm.202003-0817LE
27. Lee EYP, Ng MY, Khong PL. COVID-19 pneumonia: what has CT taught us? Lancet Infect Dis. 2020;20(4):384–385. doi:10.1016/S1473-3099(20)30134-1
28. Bai, Harrison X. Performance of radiologists in differentiating COVID-19 from viral pneumonia on chest CT//  2020 Mar 10:200823. doi: 10.1148/radiol.2020200823. 
29. Ai JW¹, Zhang Y¹, Zhang HC¹, Xu T², Zhang WH¹.Era of molecular diagnosis for pathogen identification of unexplained pneumonia, lessons to be learned. Emerg Microbes Infect.2020 Mar 16;9(1):597-600. doi: 10.1080/22221751.2020.1738905.
30. Guidance on the use of COVID-19 rapid diagnostic tests. https://www.itg.be/E/Article/guidance-on-the-use-of-covid-19-rapid-diagnostic-tests