病毒測試「準確度」只有20%,代表「反轉看有80%準確」、「擲硬幣還要準」嗎?

病毒測試「準確度」只有20%,代表「反轉看有80%準確」、「擲硬幣還要準」嗎?
Photo Credit: Robin Utrecht / Newscom / 達志影像

我們想讓你知道的是

有報道指中國送往外國的病毒試劑「準確度」只有兩成至四成不等,有網民戲言把結果「反過來看」或者擲硬幣決定更準確,這說法是否成立?

近日出現多個國家指中國提供的沙士冠狀病毒II型(又稱武漢肺炎病毒)試劑準確度過低(20%至40%不等)的新聞,涉及的國家包括西班牙[1]、捷克、土耳其[2]和菲律賓,其後又有部分國家澄清試劑並非中國提供或錯誤率未有報道所指那麼高。[3][4]

網上可以見到不少人讀到這些新聞後表示︰

  • 如果準確度只有20%,反過來看(把陽性和陰性結果互換)不就是有80%正確嗎?
  • 我隨便猜/擲硬幣/擲筊杯都有50%機會猜對,不是比該測試還要準嗎(而且簡單得多)?

雖然很可能只是戲言及反問,但這也是釐清統計概念的好機會。簡單來說,上面兩條問題的答案都是「不」或者「視乎情況」。

何謂「準確度」?

不少媒體在報道試劑結果的新聞時,都用上「準確度」一詞,或以「100%減去準確度」算出「錯誤率」——如果「準確度」是20%的話,「錯誤率」就是80%。不過量度一個測試是否準確其實有不同指標,單說「準確度」的話未必清楚是指哪一個。

一個人只有「染病」和「沒有染病」兩種狀態,而病毒測試有「陽性」和「陰性」兩個結果,結合起來就有四個可能︰

  • 染病+陽性(真陽性)
  • 染病+陰性(假陰性)
  • 沒有染病+陽性(假陽性)
  • 沒有染病+陰性(真陰性)

我們想測試準確,當然希望染病的人測出陽性結果,沒有驗病的人測出陰性結果,所以自然希望提高第1項及第4項的比例,也就是降低「明明有病卻測出陰性」或「明明沒病卻測出陽性」的比例。在討論這種兩項結果的「二元分類測試」時,通常採用「靈敏度」(sensitivity)及「特異度」(specificity)兩項指標︰

  • 靈敏度︰在染病的人當中測出陽性結果的比率;
  • 特異度︰在沒有染病的人當中測出陰性結果的比率。

今次事件上,傳媒提到的「準確度」很可能是指「靈敏度」,例如根據西班牙《國家報》(El País)報道就明確提到有關試劑的靈敏度只有30%。[5]

一個測試可能靈敏度高但特異度低,或者相反,當然最好是兩項都高,最差則是兩項都低。理論上兩項指標互相獨立,實際應用上則可能有技術限制。假設透過測試病毒抗體來判斷是陽性或陰性,需考慮以下因素︰

  • 測試會否把其他物質誤認為抗體?會的話便增加假陽性個案,令特異度降低。
  • 測試需要多少抗體才能得出陽性結果?需要越多抗體的話,陽性結果就越少,令靈敏度降低。

這兩項(及其他影響靈敏度及特異度的)因素是否相關,需視乎檢測技術的細節,這一點留待專家討論。

另外,在討論二元分類測試時,「準確度」(accuracy)代表「真陽性及真陰性結果佔整體的比率」,這個數字除了取決於測試的靈敏度及特異度外,亦受患者比例影響。

Hand prepare to throw a coin - 圖片
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為甚麼不能把測試「倒轉看」或改擲硬幣

現在我們可以回答上文提及的兩個問題︰

  • 如果準確度只有20%,反過來看不就是有80%正確嗎?
  • 我隨便猜/擲硬幣/擲筊杯都有50%機會猜對,不是比該測試還要準嗎?

如果新聞中的「準確度」實際上是指「靈敏度」,把測試結果反過來看——即把「陽性」和「陰性」互換——無法保證得出更好結果,原因在於我們並不知道測試的特異度以及患者比例。

以下用例子說明。假設100人接受測試,當中40%為患者,測試的靈敏度為20%,特異度為80%,那麼將會得出以下結果︰

  • 40個患者當中,8人測出陽性結果,32人測出(假)陰性結果;
  • 60個非患者當中,48人測出陰性結果,12人測出(假)陽性結果;

所以總共有20人測出陽性結果,80人測出陰性結果,與此同時,總共有56人測出準確結果(8個陽性及48個陰性),因此準確度(accuracy)為56%。假如我們把測試「反過來看」,雖然可以增加真陽性結果(由8增至32),但真陰性結果減少更多(由48減至12),以致整體的準確度會降至44%。

至於按1/2機率隨機決定的方法,包括擲硬幣/擲筊杯/擲骰子(看點數大小/單雙),其靈敏度和特異度必然是50%,不論患者比例,其準確度也一定是50%。

換言之,即使靈敏度低於50%,如果特異度足夠高,準確度——真陽性及真陰性結果佔整體結果的比率——仍可以高於50%,以致「反過來看」無法提升準確度,擲硬幣也不見得比較準確。

如果新聞中的「準確度」真是指準確度(而非靈敏度)的話,由於可能涉及不同的靈敏度、特異度及患者比例組合,同樣在缺乏足夠資訊下,無法斷言「反過來看」或擲硬幣比較準確。

除了統計概念外,我們仍須考慮兩項實際因素——醫療資源及風險。

成本與風險問題

先假設疫情仍在醫療系統可承受範圍內,所有測出陽性結果者均須較高級別的隔離,如有病徵則接受治療,而測出陰性結果者則只需要防護程度較低的家居隔離(甚至不需隔離)。假陽性結果會耗用了不必要的隔離措施(但因為沒有病徵而不需治療),而假陰性結果則會增加傳播風險。

套回上面的例子,無論是「反過來看」測試結果,抑或改用「擲硬幣」去決定,都會減少假陰性結果、增加假陽性結果,而兩者的風險及成本並不相同,因此不能單以「準確度下降」來判斷是否值得去做,需要進一步考慮風險及成本的變化。

以上討論只是建基於虛構的數字,旨在說明問題所在,釐清統計概念。現實中要考慮的議題複雜得多,每個數字的變化均可能影響結果,亦會受各種政策、實際情況影響︰例如接受檢測者是「與確診者有接觸人士」抑或「某個地區的所有人」,都可能會令患者比例、涉及的隔離成本有所改變;又例如「無症狀感染者」的比例,會影響對「假陰性患者」帶來的風險評估等。

當然,測試還是越準確——無論是指靈敏度、特異度抑或準確度高——越好。

相關文章︰為甚麼結果「呈陽性」不等如染病?

註︰

  1. Unreliability of new tests delays effort to slow coronavirus spread in Spain (El País)
  2. Coronavirus: Turkey rejects Chinese testing kits over inaccurate results (Middle East Eye)
  3. 傳中國快篩試劑錯誤率80% 捷克官員:沒那麼高(中央社)
  4. DOH: Faulty coronavirus test kits 'from private foundation,' not China (Rappler)
  5. 同註1。

核稿編輯︰Alex


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photo credit:先進醫資AdvMeds

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後疫情時代,零接觸服務的需求,使得智慧科技的角色愈發重要,智慧城鄉計畫與先進醫資共同推動人工智慧影像辨識技術,擴大既有的共照雲服務,協助民眾獲知疫情訊息,為民眾建立個人自主健康照護服務。

在科技不斷進步的過程中,許多過去不存在的工具,到今日已成為現實。2008年「智慧地球」的概念出現後,全球便開始推動智慧城市的發展。臺灣向來以科技之島自居,自然也不例外。在政府多年來力求數位轉型的政策下,臺灣進入了「智慧城鄉」的時代;所謂智慧城鄉,是運用大數據、物聯網、AI人工智慧等科技,串連市民、產業與地方,以創新的方式讓彼此有效溝通,並針對地方的特色和需求提供客製化服務,進而改善人民的生活品質。

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然而,城鄉發展必然會有不均的問題,藉由科技介入、釐清現實痛點的立意雖良善,卻也無法忽視城鄉間的數位落差。在偏鄉地區因為人口流失、高齡化、科技產品使用率較城市低,數位化的腳步自然較為緩慢,向來是各項服務設施鞭長莫及之處。

先進醫資從2018年開始,在經濟部工業局「普及智慧城鄉生活應用計畫」的支持下,在高雄、屏東與澎湖發展「雄健康打造智慧樂活社區共照應用服務」(以下簡稱「雄健康」)。當時總經理黃兆聖就非常清楚,首先要解決的就是資源不足、人力不足、缺乏回饋三大問題,而數位化、智慧科技等創新力量,正好可以有效的連結偏鄉生活需求與痛點,讓在地化、客製化的服務與設施,全面提升民眾的醫療照護品質。

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「雄健康」計畫的目標,是在衛生所、醫療院所、長照據點、社區活動中心及商業通路等多元化的據點,設立「智慧健康照護站」,提供血壓機、血氧機、血糖機等生理量測設備的整合服務,同時還支援多種身分識別登入、數據隨身、遠距諮詢、銀髮族健康管理量表等功能,讓市民可以依自己習慣的生活圈,就近接受基礎的照護服務,並且養成定期自主量測的習慣。這些健康紀錄將會上傳雲端、整合數據,不只可以將結果傳送給自己作為提醒,在民眾實際就診時,也能成為醫生評斷的參考,協助醫護人員及早發現異常或是調整用藥,大幅降低醫療資源及人力不足的問題。

同樣對提升醫療資源與人力應用效率有幫助的還包括「雄健康」計畫中的客服機器人腳本。這個功能是針對不同客戶需求,開發多達50種服務的腳本客服機器人,用來即時解決民眾常見的健康問題。只要民眾對自己的健康狀況有疑慮,就可以詢問線上客服機器人,並獲得最初步的協助。最重要的是,這個客服機器人以國人常用的社交軟體LINE作為平台。有鑒於LINE的普及率高,使用者無需重新下載及適應新軟體,對年長者來說更是友善,使用意願便明顯提高,如此一來,為民眾所建立的個人自主健康照護服務,就這樣一步一步地建立起來了。

立基於「雄健康」在高屏地區和澎湖的發展十分順利,2021年開始便積極與臺南、臺中、高雄、屏東、金門地方政府合作,務求達到更深入、體貼的服務,發展出獨特的「健康共照雲」系統。

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原本是為了打造數位醫療照護服務而發展的共照雲,參考了「雄健康」所建立的數位化照護服務內容,同樣使用LINE作為平台,目標同樣是為了解決偏鄉資源和人力不足的問題。沒想到今年五月,在傳染力更為強大的Omicron變異株的肆虐下,疫情擴散迅速,臺南市共照雲的發展也臨危受命,在短短五天之內將服務上線,主要協助民眾獲知疫情訊息、確認自身狀況,另外也提供下載居家隔離單、施打疫苗、申請補助等服務內容。在疫情猛烈的攻勢下,共照雲成為市府、醫療院所與民眾溝通、解惑的最佳橋樑,甚至做到AI快篩辨識服務,協助許多臺南偏鄉地區的民眾不需冒險接觸人群,線上就可以判斷是否確診,後續再由醫療人員介入協助,減少很多不必要的擔心和移動。

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臺南市衛生局長許以霖與先進醫資總經理黃兆聖。

同時,客服機器人,也在疫情期間提供了最佳輔助。在衛生局、先進醫資和醫療院所的共同努力之下,不斷地優化、精進客服機器人腳本。無論市民為確診者、居隔者、密切接觸者⋯⋯盡可能讓每一個人都能在機器人的服務中,找到問題的解答。臺南市衛生局長許以霖表示:「對抗疫情,臺南市的目標很明確,就是要讓就診人數維持在醫療量能之下。客服機器人的出現,減輕了醫護人員疲於接電話、回答民眾問題的瑣碎流程,更能專心在照顧中、重症患者,在疫情大爆發期間不至於崩潰,如此才能真正守住所有市民的健康。」

當然,疫情是一時的,市民的健康才是長久的,「健康共照雲」的目標,是希望可以透過民眾健康紀錄的數據化,成為日常自主照護的重要幫手。下一步,先進醫資希望能跨縣市留存健康資料,成為全國性的第一線照護服務。而這些數據,都將成為中央和地方政府參考的基準,以便未來做到精準打造各縣市的特色照護服務。

以人為本,發展城鄉均好的未來

在2025年即將邁入超高齡社會的前提下,如何幫助國人健康、安心地迎向老年,已是國家與全民必須面對的重大課題。與此同時,臺灣也是一個充滿創新能量、技術發展快速的地方,所以過去所面臨的困難,今日已可以透過科技來解決。

「智慧城鄉計畫」從2018年起,持續針對地方需求,鼓勵業者提出新興解決方案,在推動健康領域方面,不僅是智慧照護,包含遠距醫療、健康量測、智慧運動以及登革熱防治等,都秉持著以人為本的初心,以科技的力量來照顧臺灣這片土地上的每一個人,透過政府和企業攜手合作,協助地方數位轉型,並降低城鄉之間的落差,共同建立一個城鄉均好、全民均享的理想未來。

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