ทางเลือกในการตรวจเชื้อในลักษณะเป็นกลุ่มดูจะสามารถระบุต้นตอของเชื้อได้ดีกว่าในระดับจังหวัดและระดับประเทศ รวมทั้งยังลดทรัพยากรที่ต้องใช้ในการระบุแหล่งที่มาของโรค

ในสถานการณ์ที่จำนวนผู้ติดเชื้อไวรัสโคโรนา หรือ โควิด-19 ลดลงเรื่อย ๆ หรือในกรณีที่จำนวนผู้ติดเชื้อในปัจจุบันยังน้อย แต่อาจมีความเสี่ยงจากการระบาดในคลื่นลูกที่สอง (second wave) ดังที่กำลังเกิดขึ้นในหลาย ๆ ประเทศทั่วโลก ทั้งสหรัฐอเมริกา, เยอรมัน, จีน, และเกาหลี รวมถึงประเทศไทย เราจะมีวิธีใดบ้างที่ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการตรวจหาเชื้อโคโรนาไวรัส เพื่อช่วยในการติดตามและออกมาตรการหยุดการแพร่เชื้อได้อย่างทันท่วงที?

ท่านรู้หรือไม่ว่าเทคนิคปัจจุบันที่เราใช้ตรวจหาผู้ป่วยติดเชื้อคือเทคนิค RT-PCR  ที่ทำการเก็บสารคัดหลั่งของผู้ป่วย (เช่น น้ำมูก หรือน้ำลาย) เพื่อจะระบุว่าผู้เข้ารับการตรวจมีเชื้อหรือไม่ผ่านการหาสารพันธุกรรมของไวรัสชนิดนี้ วิธีการนี้ใช้เพื่อค้นหาผู้ติดเชื้อในลักษณะรายบุคคลและใช้เวลาอย่างน้อย 5 ชั่วโมงในการทราบผล ด้วยเหตุนี้เราต้องใช้แรงงานบุคลากรทางการแพทย์มหาศาลในการตรวจหาเชื้อด้วยวิธีการดั้งเดิม ณ ขณะนี้ ทางเลือกในการตรวจเชื้อในลักษณะเป็นกลุ่มดูจะสามารถระบุต้นตอของเชื้อได้ดีกว่าในระดับจังหวัดและระดับประเทศ รวมทั้งยังลดทรัพยากรที่ต้องใช้ในการระบุแหล่งที่มาของโรค ในบทความนี้เราจะมาสำรวจแนวทางต่าง ๆ ที่ใช้ทรัพยากรอย่างมีประสิทธิภาพในการตรวจหาเชื้อในผู้ป่วยกันครับ

การตรวจหาเชื้อโรคในระดับมหภาคจากสิ่งปฏิกูล

รูป 1 ภาพการทำงานในห้องแลปของรัฐวิสาหกิจระบบชลประทานแห่งปารีส (Eau de Paris) (ภาพจาก Eau de Paris)

เชื่อหรือไม่ว่าเราสามารถตรวจหาเชื้อโรคนี้จากสิ่งที่ใกล้ตัวกว่าที่เราคิด นักวิทยาศาสตร์สามารถตรวจหาเชื้อไวรัสโคโรนาได้ในอุจจาระของผู้ติดเชื้อ โดยความรู้ข้างต้นได้นำมาขยายผลและตรวจสอบผ่านงานวิจัยจากประเทศฝรั่งเศส งานวิจัยชิ้นนี้เป็นผลงานของรัฐวิสาหกิจระบบชลประทานแห่งปารีส (Eau de Paris) หน่วยงานนี้ได้เก็บตัวอย่างของของเสียตามพื้นที่ต่าง ๆ ในเมืองปารีสตอนช่วงกักตัว ผลการสำรวจค้นพบความสัมพันธ์ระหว่างความหนาแน่นของไวรัสกับจำนวนผู้ป่วยเชื้อไวรัสโคโรนาตามแต่ละพื้นที่ หลักการของวิธีนี้คือจำนวนผู้ป่วยที่อยู่ในพื้นที่ต่าง ๆ จะสัมพันธ์กับปริมาณของไวรัสที่ค้นพบจากสิ่งปฏิกูลของพื้นที่นั้น ๆ วิธีนี้เมื่อเทียบกับการตรวจเชื้อรายบุคคลจะมีเพิ่มประสิทธิภาพมากขึ้นมาก เนื่องจากสามารถตรวจสถานะของการติดต่อของทั้งเมืองเพียงครั้งเดียว ลดค่าใช้จ่ายในการตรวจรายบุคคล และยังสามารถตรวจพบเชื้อไวรัสที่อาจมาจากผู้ติดเชื้อที่ไม่มีอาการ (asymptomatic infected patients) ได้อีกด้วย นอกจากนี้ วิธีนี้ได้นำมาใช้เพื่อช่วยในการกวาดล้างโรคโปลิโอในทวีปแอฟริกา

หลายคนอาจสงสัยว่า เชื้อไวรัสโคโรนานี้สามารถติดผ่านอุจจาระได้หรือไม่ เรื่องนี้นักวิทยาศาสตร์ออกมายืนยันว่าไวรัสที่พบในอุจจาระไร้สภาพความเป็นเชื้อโรคแล้ว (deactivated) เพราะฉะนั้นจึงสรุปได้ว่าการติดต่อโรค COVID-19 นั้นจะไม่พบผ่านการติดต่อทางอุจจาระ

การตรวจหาเชื้อโรคที่รวดเร็วยิ่งขึ้น ด้วยหลักการคณิตศาสตร์

หากต้องการระบุผู้ป่วยเป็นรายบุคคลแต่ต้องการลดจำนวนการตรวจลง เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพและความรวดเร็วในการตรวจหาเชื้อ เราจะทำได้หรือไม่? คณิตศาสตร์มีคำตอบให้กับปัญหานี้ โดยถ้าเรารู้ว่ากลุ่มตัวอย่างที่เรากำลังจะตรวจนั้นมีจำนวนผู้ป่วยน้อยมากเมื่อเทียบกับจำนวนผู้ที่มาตรวจ แทนที่เราจะเสียชุดตรวจจำนวนมากไปกับผู้ที่ไม่ป่วยจริง ๆ เราสามารถ “จับกลุ่ม” ผู้รับการตรวจเพื่อที่ตรวจเชื้อไวรัสโคโรนาของทุกคนรวมกัน ถ้าหากผลตรวจของกลุ่มนี้มีผลเป็นบวก นั่นหมายความว่ามีมากกว่าหนึ่งคนในกลุ่มนี้ติดเชื้อไวรัสชนิดนี้เข้าไป หลังจากนั้นเราจึงจะทำการตรวจรายบุคคลในกลุ่มที่เราพบว่ามีผลเป็นบวก เทคนิคการตรวจนี้เรียกว่า เทคนิคการตรวจแบบรวมกลุ่ม (Pooled Sample Testing) ที่นำเสนอโดยสสวท. ทั้งนี้เราสามารถคำนวนสมการทางคณิตศาสตร์เพื่อกำหนดจำนวนคนในแต่ละกลุ่มตามเปอร์เซนต์ของผู้ติดเชื้อ โดยสสวท.ได้วางแบบแผนคร่าว ๆ ว่าหากความเสี่ยงของผู้ติดเชื้อประมาณ 1-2 % แต่ละกลุ่มควรจะมีจำนวนเท่ากับ 10 คน แต่ถ้าหากความเสี่ยงของผู้ติดเชื้อมากกว่านี้ไปจนถึง 10 % แต่ละกลุ่มควรจะลดลงเป็น 4 คน

รูป 2 สรุปแนวคิดการตรวจหาเชื้อแบบกลุ่มนำเสนอโดย สสวท. จากแผนภาพนี้ หากเปอร์เซนต์ผู้ติดเชื้อเท่ากับ 1 เปอร์เซนต์ ในการตรวจผู้ป่วย 100 คน ด้วยวิธีนี้จะทำให้พบผู้ติดเชื้อได้โดยใช้ชุดตรวจเพียงแค่ 20 ชุดเท่านั้น (แหล่งที่มารูปภาพจากกรุงเทพธุรกิจ)

อย่างไรก็ดี ยังมีอีกวิธีที่น่าสนใจไม่แพ้กัน เราเรียกวิธีการนี้ว่า Poisoned Wine Approach ที่ยืมชื่อมาจากปัญหาคณิตศาสตร์ชื่อดัง วิธีการนี้จะเก็บตัวอย่างเชื้อจากผู้เข้ารับการตรวจเชื้อมาจำนวนหนึ่ง และกระจายสู่ชุดตรวจต่าง ๆ ร่วมกับตัวอย่างเชื้อคนอื่น ๆ ชุดตรวจแต่ละชุดจึงไม่ได้ใช้เพื่อตรวจแค่ตัวอย่างเดียวแต่เป็นผลรวมของตัวอย่างทั้งหมด

เพื่อให้เข้าใจวิธีการนี้ได้ง่าย ลองสมมติให้มีผู้เข้ารับการตรวจเชื้ออยู่ 20 คน เราสามารถใช้เพียง 6 ชุดการทดลองเท่านั้น ในการตรวจสอบว่าใครบ้างที่ติดเชื้อ กระบวนการเริ่มต้นที่เราทำการเก็บตัวอย่างเชื้อของผู้เข้ารับการตรวจเชื้อมาคนละสามตัวอย่าง เรากำหนดให้ผู้ตรวจเชื้อคนแรกนำชุดทดลองนี้กระจายไปสู่หลอดทดลองหมายเลข 1, 2 และ 3  หลังจากนั้น เรากำหนดให้ผู้ตรวจเชื้อคนที่สองเลือกวางตัวอย่างเชื้อในตำแหน่งที่ 1, 2, และ 4 จากนั้นก็ทำการกระจายตัวอย่างเชื้อของทุก ๆ คนให้วิธีการเลือกหลอดทดลองไม่ซ้ำกันเลยในแต่ละคน การจัดเรียงตัวอย่างเชื้อจะเป็นไปดังตามตารางที่ 1

ผู้ตรวจเชื้อที่ 11,2,3ผู้ตรวจเชื้อที่ 112,3,4
ผู้ตรวจเชื้อที่ 21,2,4ผู้ตรวจเชื้อที่ 122,3,5
ผู้ตรวจเชื้อที่ 31,2,5ผู้ตรวจเชื้อที่ 132,3,6
ผู้ตรวจเชื้อที่ 41,2,6ผู้ตรวจเชื้อที่ 142,4,5
ผู้ตรวจเชื้อที่ 51,3,4ผู้ตรวจเชื้อที่ 152,4,6
ผู้ตรวจเชื้อที่ 61,3,5ผู้ตรวจเชื้อที่ 162,5,6
ผู้ตรวจเชื้อที่ 71,3,6ผู้ตรวจเชื้อที่ 173,4,5
ผู้ตรวจเชื้อที่ 81,4,5ผู้ตรวจเชื้อที่ 183,4,6
ผู้ตรวจเชื้อที่ 91,4,6ผู้ตรวจเชื้อที่ 193,5,6
ผู้ตรวจเชื้อที่ 101,5,6ผู้ตรวจเชื้อที่ 204,5,6
ตาราง 1 รายละเอียดของชุดทดลองที่แต่ละคนจะต้องนำเชื้อของตนเองไปไว้ เช่น ผู้ตรวจเชื้อคนที่ 5 จะถูกนำตัวอย่างเชื้อใส่หลอดทดลองที่ 1, 3, และ 4 จาก 6 หลอดทดลอง

ด้วยวิธีการนี้ เราสามารถใช้เพียงแค่ 6 ชุดการทดลอง เพื่อตรวจผู้รับการตรวจเชื้อทั้งหมด 20 คนได้ โดยที่ ถ้าเราพบว่า มีชุดทดลองที่ 1, 3, 4 ที่พบว่าเจอผลเป็นบวก เราสามารถสรุปได้ว่า ผู้ตรวจเชื้อหมายเลข 5 ที่มีเชื้ออยู่นั่นเอง

ข้อดีที่ของวิธีนี้คือมันสามารถรับตรวจผู้ต้องสงสัยในการติดโรคได้เพิ่มขึ้นแบบก้าวกระโดดเมื่อเพิ่มจำนวนหลอดทดลองเพียงเล็กน้อยเท่านั้น เพื่อยกตัวอย่างให้เห็นภาพ เราสามารถรับตรวจได้กว่า 900 คน จากเพียงหลอดทดลองเพียงแค่ 12 หลอดเท่านั้น นอกจากนี้มันสามารถ ”ประมาณ” จำนวนผู้ป่วยคร่าว ๆ ได้ จากจำนวนของหลอดทดลองที่พบเชื้อไวรัสนี้อยู่ ข้อจำกัดของวิธีนี้ก็เหมือนกับวิธีก่อนหน้า นั่นคือ เหมาะสำหรับกลุ่มตัวอย่างที่มีผู้ป่วยในจำนวนที่น้อยกว่ามาก ๆ เมื่อเทียบกับผู้เข้ารับการตรวจ

บทสรุป

แนวคิดการตรวจหาเชื้อแบบกลุ่มบางวิธี อาจสามารถประหยัดทรัพยากรการตรวจได้หลายเท่าตัว เช่น เทคนิคการตรวจแบบรวมกลุ่ม (Pooled Sample Testing) หากเปอร์เซนต์ผู้ติดเชื้อเท่ากับ 1 ในประชากร 100 คน ด้วยวิธีนี้จะทำให้พบผู้ติดเชื้อได้โดยใช้ชุดตรวจเพียงแค่ 20 ชุดเท่านั้น

ท้ายที่สุดแล้ว ถ้าเราต้องการทราบสถานะของผู้ได้รับเชื้อจริง ๆ ก็คงไม่มีทางเลือกอื่นนอกจากต้องตรวจให้ครบทุกคน แต่ถ้าเราเตรียมพร้อมกับการรับมือการระบาดในครั้งถัดไป ด้วยเทคนิควิธีการตรวจที่หลากหลายมากขึ้น เพื่อเพิ่มความรวดเร็วในการตรวจหาเชื้อในระดับกลุ่มคน จังหวัด หรือประเทศ การระบาดรอบที่สองอาจเป็นสถานการณ์ที่สามารถควบคุมได้ไม่ยากนัก

Recommended Posts