Ondersoeke en opnames maak gebruik van ewekansige steekproefneming. Waarom nie pandemie-toetse nie? Gerville / E + via Getty Images

Oorweeg hierdie twee vrae: Watter persentasie Amerikaners is of is besmet met die koronavirus? En wat is die waarskynlikheid dat u aan die virus sal sterf as u dit opdoen? Een van die mees ontstellende aspekte van die COVID-19-pandemie is dit hierdie twee fundamentele dosisse - die infeksiegraad van die koronavirus en die dodetal van gevalle - is nie bekend nie.

As 'n politieke wetenskaplike en 'n toegepaste wiskundige, word ons gereeld gevra om koerse van oortuigings of opinies binne groter groepe te vind. Dieselfde benaderings wat ons vir politieke peilings gebruik, kan gebruik word om te antwoord op hoe wydverspreid en hoe dodelik die koronavirus is.

As gevolg van oneindige bronne, is die eenvoudigste manier om uit te vind hoeveel Amerikaners die virus het en watter risiko dit inhou om elke persoon in die Verenigde State te toets. Daar is egter nie oneindig baie hulpbronne nie, en dit het getoets vir die coronavirus baie meer selektief. Vanaf 8 April is die belangrikste prioriteite vir die toetsing van die CDC pasiënte in die hospitaal en mediese personeel met simptomeen oor die algemeen is dit meestal simptomatiese mense wat getoets is.

As gevolg van hierdie selektiewe toetsing, weet epidemioloë en amptenare in openbare gesondheid in die VSA eenvoudig nie die regte omvang van die penetrasie van die coronavirus in die land nie - dit wil sê die virus se infeksiesyfer. En sonder om te weet hoeveel mense besmet is, is die dodelikheidskoers - die waarskynlikheid dat hulle aan die virus sal sterf as u dit opdoen - en baie ander statistieke wat met die koronavirus verband hou, onmoontlik. Gelukkig is daar 'n eenvoudige manier om te leer hoe wydverspreid en dodelik COVID-19 is: toets willekeurig.

Toetsing van siekes en simptomaties

Waarom is dit nie moontlik om die infeksie en die sterftesyfers van die coronavirus vanaf die miljoene COVID-19 toetse wat reeds uitgevoer is in die Verenigde State? Die probleem lê nie in die aantal toetse nie, maar eerder in wie getoets is.

Die toets van simptomatiese pasiënte weerspieël 'n klassieke fout in steekproefneming. Navorsers wil weet wie coronavirus het, maar aangesien die meeste van diegene wat getoets is, simptome het, is mediese vakkundiges in 'n groep met 'n hoër besmettingspersentasie geneem as wat u in die bevolking as geheel sou verwag. Mense met simptome van COVID-19 het meer waarskynlik COVID-19 as 'n persoon wat ewekansig gekies is.

Mense wat vrywillig gaan toets, is meer geneig om siek te wees as 'n persoon wat lukraak gekies is. AP Foto / Sue Ogrocki

Die redes vir hierdie selektiewe toetsing is heeltemal verstaanbaar. As toetsing 'n skaars hulpbron is, moet mense met COVID-19-simptome so getoets word behoorlike behandelings kan aangebied word en kontakopsporing kan begin. Daarbenewens is tyd en aantal gesondheidswerkers albei beperk, en dit is gerieflik om mense wat by hospitale en dokterskantore opdaag te toets om te toets. Maar mense wat opdaag by gesondheidsorgfasiliteite is meer geneig om simptomaties te wees en het COVID-19 in die eerste plek.

Die mense wat vir die koronavirus getoets is, is nie 'n goeie voorstelling van die Amerikaanse bevolking nie. Daarom is die tempo van infeksie en sterftesyfer in hierdie groep nie die groter Amerikaanse bevolking nie.

Willekeurige toetsing is verteenwoordigende toetsing

Die vermoë om die hele populasie vir die koronavirus te toets kan 'n lang entjie wees, maar dit is nie nodig om almal in die VSA te toets om akkurate getalle te kry nie. Deur 'n groot genoeg aantal mense lukraak te toets, is dit moontlik om 'n steekproefgroep te kry waarvan die demografie verteenwoordigend is van die hele land. Dit is presies hoe opnames en meningspeilings gedoen word.

Amptenare vir openbare gesondheid kon willekeurig begin om mense van regoor die Verenigde State te kies, hulle te toets vir die teenwoordigheid van die coronavirus, en dan op te volg om te sien watter breukdeel van diegene wat positief getoets het vir die koronavirus, aan COVID-19 gesterf het. As ewekansige toetsing korrek gedoen word, moet die infeksie en die sterftesyfers in die ewekansige steekproef baie naby wees aan die werklike koers in die hele Amerikaanse bevolking.

Die Gesprek VSA, CC BY-ND

Hoeveel moet u dus willekeurig toets om data te bekom wat die hele VSA akkuraat kan beskryf? Gelukkig is die wiskunde agter hierdie vraag lankal uitgewerk, en die getal is waarskynlik kleiner as wat u dink.

Presidensiële goedkeuringspeilings word gereeld gedoen steekproef ongeveer 1,000 XNUMX mense in. Dit lewer 'n foutmarge van ongeveer 3%, wat beteken dat 'n ewekansige kans die resultate met tot 3% kan verlaag.

'N Foutmarge van 3% kan goed wees om die presidensiële goedkeuring te skat, maar dit is waarskynlik nie akkuraat genoeg vir die coronavirus-pandemie nie. As 10,000 individue in die VSA vir die virus getoets word, word die foutmarge vir die infeksiesyfer van die virus 1%. In die praktyk is hierdie foutmarges konserwatief. Werklike foutmarges van 'n ewekansige steekproef van 10,000 individue sal waarskynlik baie kleiner en akkuraat genoeg wees om openbare gesondheidsbeamptes nuttige inligting te gee oor die totale getal besmette en gevalle van dodelikheid vir diegene wat die coronavirus het.

Tienduisend mag groot lyk, maar die Verenigde State het vanaf 8 April het meer as 2 miljoen mense al getoets. Die sleutel is in 'n ewekansige keuse. 'N Steekproef van 10,000 Amerikaners is die nuttigste as diegene wat getoets word deur die lotery gekies word.

Met goeie inligting oor die geografiese en demografiese verspreiding van die virus, kan hulp herlei word na gebiede wat dit die nodigste het. AP Foto / Elaine Thompson

Waarom hierdie statistieke saak maak

Met 'n nasionale ewekansige steekproef sou epidemioloë veel meer kon leer as net die totale aantal gevalle van koronavirus en die sterftesyfer van die virus in die Verenigde State. Mense wat besmet is, maar nie siek is nie, sou getoets word en die tempo van asimptomatiese gevalle kon bepaal word. .

Hierdie steekproef sal ook inligting gee oor geografie, etnisiteit en ander demografiese veranderlikes. Daar is al enkele gegewens wat aantoon dat sekere demografie - naamlik Afro-Amerikaners en individue met 'n laer inkomste - word buite verhouding deur die virus aangetas. Dit dui daarop dat die infeksiesyfers van COVID-19 en die sterftesyfer in geval van verskillende gevalle in verskillende streke van die VSA en oor verskillende subgroepe van die land se bevolking verskil. Ewekansige steekproefneming kan neigings soos hierdie verlig voordat die ergste skade aangerig is, en amptenare vir openbare gesondheid kan geteikende en genuanseerde beleid opstel om groepe of streke met 'n hoë risiko te help.

Alhoewel ewekansige toetsing nie deel uitgemaak het van die nasionale bespreking van die koronavirus nie, kan dit verander. Op 4 April het Amy Acton, direkteur van gesondheidsdirekteur van Ohio, aangekondig dat haar staat saam met die CDC werk 'n ewekansige steekproefplan te ontwikkel. Die doel van hierdie projek is om die ware te bepaal omvang van die koronavirus in Ohio sonder om die hele staat te toets.

Amptenare vir openbare gesondheid het randomisasie in ander instellings gebruik, soos om die verspreiding van tifuskoors in dele van Egipte, en dit werk. Die wiskunde agter willekeurige steekproefneming is 'n grondslag vir baie gebiede van stembus en statistiek. Die enigste ding wat amptenare vir openbare gesondheid moet doen, is om die uitvoering uit te vind. Willekeurige toetse is beslis moontlik in die VSA en dit sal waardevolle inligting verskaf aan die amptenare van openbare gesondheid wat die krisis in die coronavirus beveg.

Oor Die Skrywer

Daniel N. Rockmore, William H. Neukom 1964 Uitnemende professor in rekenaarwetenskap, mededekaan vir die wetenskappe, Dartmouth College, Dartmouth College en Michael Herron, William Clinton Story Remsen '43 professor in regering en voorsitter, program in kwantitatiewe sosiale wetenskap, Dartmouth College

Hierdie artikel is gepubliseer vanaf Die gesprek onder 'n Creative Commons lisensie. Lees die oorspronklike artikel.

Verwante Boeke:

Die liggaam hou die telling: brein gees en liggaam in die genesing van trauma

deur Bessel van der Kolk

Hierdie boek ondersoek die verbande tussen trauma en fisiese en geestelike gesondheid, en bied insigte en strategieë vir genesing en herstel.

Klik vir meer inligting of om te bestel

Asem: Die nuwe wetenskap van 'n verlore kuns

deur James Nestor

Hierdie boek verken die wetenskap en praktyk van asemhaling, en bied insigte en tegnieke vir die verbetering van fisiese en geestelike gesondheid.

Klik vir meer inligting of om te bestel

Die plantparadoks: die verborge gevare in "gesonde" kosse wat siektes en gewigstoename veroorsaak

deur Steven R. Gundry

Hierdie boek ondersoek die verbande tussen dieet, gesondheid en siekte, en bied insigte en strategieë vir die verbetering van algehele gesondheid en welstand.

Klik vir meer inligting of om te bestel

Die immuniteitskode: die nuwe paradigma vir werklike gesondheid en radikale anti-veroudering

deur Joel Greene

Hierdie boek bied 'n nuwe perspektief op gesondheid en immuniteit, met die beginsels van epigenetika en bied insigte en strategieë vir die optimalisering van gesondheid en veroudering.

Klik vir meer inligting of om te bestel

Die volledige gids tot vas: genees jou liggaam deur intermitterende, alternatiewe dag en verlengde vas

deur Dr Jason Fung en Jimmy Moore

Hierdie boek verken die wetenskap en praktyk van vas en bied insigte en strategieë vir die verbetering van algehele gesondheid en welstand.

Klik vir meer inligting of om te bestel