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用数学的眼光看世界 、用数学的眼光看医学 ,数学无处不在,核酸检测也不例外!今天我们要跟大家讨论的话题是:从核酸检测的“混检 ”谈起 。
大家知道:核酸检测是尽早发现新冠病毒感染的最有效的途径,在防疫抗疫中具有不可或缺的重要作用 ,因而,如何及时、准确、高效开展核酸检测就成了我们必须高度关注的重大问题。从数学的角度来看,就是一个实验设计的更优化问题,也就是说:要在最短的时间内 、以最少的检测量、花费最少的成本、检测尽可能多的人群。
目前通行的核酸检测 *** ,有“单检”与“混检”两种:什么是“单检 ”呢?就是将每个人的采集样本分别放入每个人的专用试管,进行“一对一”的检测,检测的结果谁阴、谁阳 、谁是病毒携带者 ,精准无误;但是,如果需要检测的人数比较多,比如几十万、上百万甚至上千万 ,“单检”的工作量太大,成本太高,很难及时完成检测工作 。
在实际的检测中 ,经常面临需要检测的人数成千上万甚至更多的情况,只靠“单检”难以胜任。这时候,就需要“混检 ” ,也就是将几个人的采集样本混合后放入同一试管,进行“多对一”的检测,如果检测结果为阴性,那么这几个人就全部通过;如果检测结果为阳性 ,说明这几人当中有病毒携带者,就需要对这几个人再做进一步检测。
假设某个疫情的地区,有100个“密切接触者”需要核酸检测 ,已经采集了这100人的核酸样本,如果采用“单检 ”,需要检测100次;而中低风险地区 ,病毒的感染率不足1%(也就是说,平均每100个人当中,至多只有1人可能携带新冠病毒) ,为了检测出这100个人当中的1个病毒携带者,我们花费了成百倍的时间与成本;如果采用“混检”,就可以提高效率、缩短时间 、降低成本。
目前国内通行的“1:10均匀混检”是这样的:先把这100人的采集样本依次编号、并按每10人一组均分成10组 ,1至10号为之一组、11至20号为第二组 、……、91至100号为第十组 。
然后,对每一组中的10个样本,都分别进行一次“混检 ”(也就是把10个人的样本混合在一起,作一次检验);哪一组“混检”结果为阴性 ,哪一组就一次性全部通过;哪一组“混检”结果为阳性,说明这组10人当中有病毒携带者,就需要对这10个人再分别做一次“单检 ”。

(图片来源于 *** 侵删)
最乐观的情况是:十个组的“混检”结果都是阴性 ,100个人的检测全部通过,只花了“单检”十分之一的时间与成本就完成检测工作。
最有可能发生的情况是:十个组的“混检 ”结果出现了一个组阳性(假设是第二组),其余各组检测结果都是阴性 ,除第二组10个人之外,其余90个人全部通过检测 。
然后,再对“混检”呈阳性的第二组进行一对一的“单检” ,就可以精准找出病毒携带者。于是,对这100人的样本,一共检测20次 ,只花费“单检”五分之一的时间与成本,就完成了同样的检测。换句话说,更大的可能是:“混检 ”只花“单检”五分之一的时间与成本,就完成同样的检测 。
不知道大家是否还记得我们在《晓星说数学:小白鼠试毒问题》中曾经介绍过“实验设计更优化”的一种“二分法 ”?
从理论上说 ,目前通行的“均匀混检”,还可以用“二分法”进一步改进为“二分法混检 ”;采用“二分法混检”最可能的情况是:只花费“单检”七分之一的时间与成本,就完成同样数量的检测。
“二分法混检 ”的关键 ,是一步步地将待检测的样本尽可能“对半”分组:仍然假设待检测的样本为100人,将这100人依次编号,并“对半”分组 ,1至50号为A1组,51至100号为A2组。
然后,A1与A2两组分别进行“混检 ”……
最理想的情况是:A1与A2两组“混检”结果均为阴性 ,100人全部通过检测;仅两次就完成了检测工作 。
最可能发生的情况是:A1与A2两组“混检”的结果,一组为阴性而另一组为阳性,假设阳性为A1组 ,A1组还需要继续用“二分法混检”;阴性为A2组,A2组50人全部通过检测。
A1组的“二分法混检 ”,仍然再对半分组,1至25号为B1组 ,26至50号为B2组。
然后,B1与B2两组又分别进行“混检”:
上一步检测已知A1组呈阳性,所以这一步B1与B2两组“混检”的结果 ,不可能出现两组皆阴,更大的可能仍是一阴一阳,假设阳性为B1组 ,B1组还需要继续用“二分法混检 ”;而阴性为B2组,B2组25人全部通过检测 。
继续对B1组用“二分法混检”,将B1组分成两个尽可能接近的组 ,1至13号为C1组,14至25号为C2组,对C1与C2又分别进行“混检” ,更大的可能仍是一阴一阳,假设阳性为C1组,C1组还需要继续用“二分法混检 ”;而阴性为C2组,C2组12人全部通过检测。
继续对C1组用“二分法混检” ,将C1组分成两个尽可能接近的组,1至7号为D1组,8至13号为D2组 ,对D1与D2两组又分别进行“混检”,更大的可能仍是一阴一阳,假设阳性为D1组 ,D1组还需要继续用“二分法混检 ”;而阴性为D2组,D2组6人全部通过检测。
继续对D1组用“二分法混检”,将D1组分成两个尽可能接近的组 ,1至4号为E1组,5至7号为E2组,对E1与E2两组又分别进行“混检” ,更大的可能仍是一阴一阳,假设阳性为E1组,E1组还需要继续用“二分法混检 ”;而阴性为E2组,E2组3人全部通过检测。
继续对E1组用“二分法混检” ,将E1组中4人均分成两组,1、2两号为F1组,3 、4两号为F2组 ,对F1与F2又分别进行“混检”,更大的可能仍是一阴一阳,假设阳性为F1组 ,F1组只剩两人,需要继续“单检”;而阴性为F2组, F2组两人全部通过检测 。
呈阳性的F1组只剩两人 ,继续检测只能“单检 ”,检测结果更大的可能仍是一阴一阳。无论如何,通过六次“二分法混检”与两次“单检” ,一共14次检测,我们完成了100人的检测,所花时间与成本仅仅是“单检 ”的七分之一。
其实,以上的检测 *** 还可以改进 ,不需要六次“二分法混检”再来两次“单检”,而是在第五次“二分法混检 ”之后,紧接着就来四次“单检” ,一共也是14次检测,就完成100人的检测 。
以上我们所讨论的“1:10均匀混检”与“二分法混检 ”,有个重要的前提 ,那就是:已知病毒的感染率不足1%;如果疫情加重,风险等级提高,病毒感染率达到了5% ,又应该如何进行核酸检测呢?。限于篇幅,不再赘述,仅留个问题供大家思考:
仍然是100人的采集样本的检测 ,假设阳性率为5%(即每100人当中最多有5个病毒携带者),现在按“1:5均匀混检”,也就是按每组5个人把这100人均分为20组,请问:应该如何安排“混检”与“单检 ” ,最少需要检测几次?最多需要检测几次?
提示:只需要考虑两种极端情况:(1)5个阳性样本恰好被分在了同一个组;(2)5个阳性样本恰好被分在了五个不同的组。
用数学的眼光看世界、用数学的眼光看医学,数学无处不在,核酸检测也不例外!在核酸检测这样的重大实际问题中 ,我们再次看到了数学 *** 的强大威力!
十合一混采检测技术就是将采集自10个人的10支拭子样本 *** 于1个采集管中进行核酸检测,混检筛查中一旦发现阳性,将会立即通知相关部门对该混采管的10个受试者暂时单独隔离 ,并重新采集单管拭子进行复核,再确定这十个人当中到底哪一个是阳性;
这样做极大地提高了检测效率,是符合规定的 ,结果也是准确的,不会出现漏检 、错检等问题 。使用这种检测模式,可以多筛查、早确诊 ,争取早一分钟发现病人早一分钟隔离,减少传播,节约社会成本。但是我们也要明确,对于发热门诊有症状患者、密切接触者等高风险人群检测 ,一般都还是采用单采单检。
如果检测结果是阴性,意味着这十份样本全部都是阴性,混检的10个人都是安全的 。这样更大限度地提高了检测效率 ,是符合规定的,结果也是准确的,不会出现漏检、错检等问题。
就目前西安的核酸收费情况来看 ,混检是一次三块钱,应该还是可以接受的,个人觉得 ,更主要的还是如何利用好核酸检测这个手段,做好新冠疫情防治工作。
首先,对不同人群的管理问题 。可是我们说 ,很多人长期在辖区之内,基本没有流动,应该不用频繁去做吧。有特殊工种或者需要跨地区的人或许应该定期去做。另外,虽然现在核酸混检便宜了 ,但是单次3元,意味着一个四口之家每次也需要差不多12元,每周如果平均2次 ,全家每年将花费超过1000元。这笔钱,一般家庭还是可以承受的 。
其次,核酸检测适当收费也是有其意义的 ,比如对 *** 的经济压力减轻,有一些地方 *** 本来税收就很低,当收入与支出不成正比时 ,当地 *** 的压力也很大。因为疫情防控支出很大,每天核酸费用支出很多,核酸收费可以增加财政收入。
再者 ,如何防止因为收费而不去做核酸检测的问题 。核酸收费,势必有人会减少核酸检测的频率。有一些收入低的人会直接不去做核酸,就会使疫情潜伏期变长,造成疫情传播风险严重。还有一些家庭人多的 ,为了省钱少做或者不去做,也会导致疫情传播 。
最后是多渠道承担的问题。除了医保,更多的商业保险也可以更多的参与进来。比如之前有保险公司的产品就是购买相应的保险赠送核酸检测 ,这样也是一举两得 。
所以,核酸检测收费可以理解,但是要在科学防疫以及合理收费的前提下 ,尽量权衡百姓的收支。百姓尽力配合防疫,管理层尽力为百姓着想,才能更好的和疫情“斗争”到底!
本文由小金于2026-04-06发表在金层网,如有疑问,请联系我们。
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