Tuyên bố miễn trừ trách nhiệm: Trang web này được cập nhật thường xuyên. Một số nội dung có thể còn bằng tiếng Anh cho đến khi được dịch hết.

Báo Cáo và Phân Tích Dữ Liệu Giám Sát Nước Thải

Báo Cáo và Phân Tích Dữ Liệu Giám Sát Nước Thải
Cập nhật ngày 23 tháng 11 năm 2020

Sử dụng hướng dẫn này để thực hiện giám sát dịch bệnh qua nguồn nước thải. Giám sát dịch bệnh qua nguồn nước thải là một ngành khoa học đang phát triển nhanh chóng và CDC sẽ tiếp tục cập nhật thêm hướng dẫn và thông tin khi có thêm thông tin.

Báo cáo dữ liệu về y tế công cộng

Cần có một bộ dữ liệu tối thiểu để diễn giải các kết quả đo mức nước thải liên quan đến SARS-CoV-2 để sử dụng trong hành động ứng phó với COVID-19. Những dữ liệu này được thu thập thông qua nhiều bước của quá trình lấy mẫu và thử nghiệm.

  1. Nhà máy xử lý nước thải: Cần có thông tin về khu vực phục vụ của nhà máy xử lý nước thải, số người sử dụng các dịch vụ tiện ích và các quy trình xử lý để hiểu rõ nguồn nước thải.
  2. Lấy mẫu: Cần thu thập thông tin về thời gian, ngày tháng và địa điểm lấy mẫu, cũng như loại mẫu (mẫu lấy gộp một lần hay lấy nhiều lần) và tốc độ dòng nước thải trong quá trình thu thập mẫu để hiểu rõ các điều kiện khi lấy mẫu.
  3. Thử nghiệm: Cần thu thập thông tin về nồng độ mẫu, phương pháp chiết xuất và định lượng, cũng như hiệu quả phục hồi vi-rút và các phép đo ức chế phân tử để so sánh nước thải được thu thập từ nhiều địa điểm và phân tích bởi các phòng thí nghiệm thử nghiệm khác nhau.

Gửi dữ liệu về Hệ Thống Giám Sát Nước Thải Quốc Gia (NWSS)

Để tham gia vào Hệ Thống Giám Sát Nước Thải Quốc Gia (NWSS), các nhà máy xử lý nước thải và các phòng thử nghiệm cần phối hợp với sở y tế tại tiểu bang để đánh giá mức độ phù hợp của địa điểm đối với hoạt động giám sát nước thải. Các đối tác của NWSS phải có khả năng thu thập dữ liệu cần thiết cho việc giải thích các thông tin về y tế công cộng. Dữ liệu được gửi đến NWSS bởi các sở y tế của tiểu bang, bộ lạc, địa phương hoặc lãnh thổ (STLT) thông qua sử dụng một công cụ thu thập tiêu chuẩn trong nền tảng DCIPHER. CDC sẽ phân tích dữ liệu được báo cáo đến NWSS và trả lại kết quả cho các bên liên quan thông qua các sản phẩm như báo cáo tiểu bang và trang tổng quan về hành động y tế công cộng.

Vòng đời dữ liệu giám sát nước thải của CDC

biểu đồ tiến trình - Cách thức hoạt động của hệ thống NWSS

Biểu đồ này thể hiện cách thức hoạt động của hệ thống NWSS. Nước thải từ cộng đồng được thu thập bằng hệ thống nước thải và đưa đến nhà máy xử lý nước thải. Các công trình tiện ích tham gia thu thập mẫu nước thải chưa qua xử lý hoặc cặn lắng sơ cấp. Những mẫu này được gửi đến phòng thí nghiệm môi trường để thử nghiệm với SARS-CoV-2. Dữ liệu thử nghiệm, cùng với siêu dữ liệu tiện ích liên quan, được gửi đến các sở y tế STLT đồng tham gia. Các sở y tế nộp những dữ liệu này cho CDC thông qua cổng thông tin NWSS DCIPHER. CDC phân tích dữ liệu trong thời gian thực và báo cáo kết quả về sở y tế để sử dụng trong hành động ứng phó với COVID-19.

Phân tích dữ liệu

Để diễn giải các kết quả đo mức nước thải liên quan đến SARS-CoV-2, các phép đo dựa trên phản ứng chuỗi polymerase (PCR) phải được chuyển đổi thành nồng độ mẫu và được điều chỉnh phù hợp với các yếu tố thử nghiệm và nước thải, có thể thay đổi từ mẫu này sang mẫu khác trong hệ thống nước thải và giữa các hệ thống nước thải. Việc chuyển đổi các phép đo PCR sang nồng độ nước thải phải được thực hiện trước khi gửi dữ liệu đến NWSS. Phục hồi của vi-rút và quá trình bình chuẩn hóa hàm lượng phân sẽ được đánh giá bởi công cụ phân tích NWSS như được mô tả bên dưới.

Tính toán nồng độ mẫu

SARS-CoV-2 RNA được định lượng bằng công nghệ PCR, hoặc PCR định lượng phiên mã ngược (RT-qPCR) hoặc PCR kỹ thuật số nhỏ giọt phiên mã ngược (RT-ddPCR). Nhân viên phòng thí nghiệm nên chuyển đổi ước tính nồng độ do phần mềm PCR tạo ra (theo đơn vị bản sao trên mỗi phản ứng hoặc số bản sao trên mỗi đơn vị thể tích phản ứng) thành nồng độ vi-rút trên một đơn vị thể tích mẫu nước thải chưa cô đặc hoặc cặn lắng. Sự chuyển đổi này tính đến thể tích mẫu được sử dụng trong PCR (và phản ứng sao chép ngược nếu tách riêng), hệ số nồng độ của quá trình chiết xuất axit nucleic và quá trình cô đặc mẫu.

Tình hình hiện tại

Sự xuất hiện của RNA vi-rút trong một mẫu nước thải được xác định cho các phép đo RT-qPCR khi có tín hiệu vượt ngưỡng ở số chu kỳ 40 trong giai đoạn khuếch đại lũy thừa Đối với các phép đo RT-ddPCR, sự hiện diện được định nghĩa là ba hoặc nhiều giọt dương tính. Nếu nhiều xét nghiệm hoặc nhiều bản sao PCR được chạy trên một mẫu, vi-rút được xác định là hiện diện trong mẫu nếu được phát hiện trong bất kỳ các xét nghiệm hoặc bản sao nào. Việc thu hồi vi-rút và lượng mẫu đã xử lý xác định số lượng vi-rút thấp nhất có thể được phát hiện trong một mẫu.

Phục hồi ma trận

Kiểm soát phục hồi ma trận (còn được gọi là kiểm soát quá trình) là vi-rút không phải SARS-CoV-2 đã tăng đột biến vào mẫu nước thải ở nồng độ đã biết trước khi xử lý. Biện pháp kiểm soát này được sử dụng để hiểu quá trình phục hồi của vi-rút, được định nghĩa là lượng vi-rút bị mất đi trong quá trình xử lý mẫu và đóng vai trò rất quan trọng để so sánh nồng độ SARS-CoV-2 trong nước thải theo thời gian. Số liệu ước tính về phục hồi vi-rút có thể được kết hợp với dữ liệu nước thải về SARS-CoV-2 bằng cách chia nồng độ SARS-CoV-2 đo được cho phân thức kiểm soát phục hồi ma trận được khôi phục. Phân thức kiểm soát phục hồi ma trận được khôi phục là lượng vi-rút không phải SARS-CoV-2 đo được sau khi xử lý chia cho lượng vi-rút không phải vi-rút SARS-CoV-2 đã tăng đột biến vào mẫu trước khi xử lý.

Chuẩn hóa

Để so sánh nồng độ vi-rút trong nước thải theo thời gian, chuẩn hóa nồng độ vi-rút ước tính theo lưu lượng nước thải hàng ngày để tính đến những thay đổi trong thành phần nước thải. Quá trình chuẩn hóa này cung cấp dữ liệu tính bằng đơn vị bản sao gen vi-rút mỗi ngày. Để so sánh mức độ vi-rút giữa các vị trí lấy mẫu, cũng như chuẩn hóa nồng độ vi-rút theo số người sử dụng hệ thống ống dẫn nước thải, dẫn đến đơn vị bản sao gen vi-rút trên mỗi người đóng góp vào hệ thống ống dẫn nước thải mỗi ngày.

Nếu số người đóng góp vào hệ thống thoát nước dự kiến sẽ thay đổi trong thời gian giám sát (do ngành du lịch, người đi làm trong tuần, công nhân tạm thời, v.v.), thì chuẩn hóa hàm lượng phân của con người có thể đóng vai trò quan trọng để giải thích nồng độ SARS-CoV-2 và so sánh nồng độ giữa các mẫu nước thải theo thời gian. Mục tiêu của chuẩn hóa hàm lượng phân của con người là các sinh vật hoặc hợp chất đặc trưng cho phân người có thể đo được trong nước thải để ước tính hàm lượng phân người. Mặc dù chưa có phương pháp thống nhất, quý vị có thể chuẩn hóa theo hàm lượng phân người bằng cách chia nồng độ nước thải không chuẩn hóa cho nồng độ chất đánh dấu của người, cho kết quả là một tỷ lệ không có đơn vị. Tỷ lệ này cũng có thể giải thích cho sự thất thoát vi-rút trong hệ thống nước thải và sự phục hồi vi-rút thông qua các quy trình trong phòng thí nghiệm.

Phân tích giám sát

Xu hướng

 Phân loại xu hướng nước thải là phân tích thống kê những thay đổi về nồng độ chuẩn hóa SARS-CoV-2 trong nước thải (tức là không phải bằng đánh giá trực quan định tính). Các xu hướng trong dữ liệu nước thải này có thể được sử dụng để đánh giá các xu hướng của COVID-19 (đã báo cáo và chưa báo cáo) trong cộng đồng đóng góp vào hệ thống thoát nước.  Không thể xác định xu hướng của mức SARS-CoV-2 trong nước thải từ ít hơn ba điểm lấy mẫu (ví dụ: lấy mẫu hàng tuần nhất quán cần 15 ngày để ước tính xu hướng của dữ liệu). Quý vị có thể phân loại xu hướng thành các loại dựa trên thời gian và hướng thay đổi của mức độ vi-rút để diễn giải và sử dụng cho mục đích của y tế công cộng.

Tính toán xu hướng: Sự phân bố của nồng độ SARS-CoV-2 trong nước thải là điều quan trọng cần phải xem xét khi tính toán xu hướng về mức độ vi-rút. Chuẩn hóa nồng độ trước khi tính toán xu hướng để tính đến những thay đổi về độ pha loãng nước thải và sự khác biệt trong đầu vào tương đối của chất thải con người theo thời gian.

  • Xu hướng có thể được tính toán bằng cách sử dụng hồi quy tuyến tính với tối thiểu ba phép đo, trong đó độ dốc mô tả xu hướng.
  • Biến độc lập trong hồi quy xu hướng phải là ngày tháng, không phải số đo lường, để ước tính các thay đổi mỗi ngày thay vì mỗi phép đo.
  • Vì nồng độ SARS-CoV-2 trong nước thải có khả năng phân bố log chuẩn, nồng độ chuẩn hóa SARS-CoV-2 biến đổi log trước khi có xu hướng tính toán và các thống kê khác.
  • Đối với các xu hướng được tính toán bằng nồng độ biến đổi log 10, hãy tính phần trăm thay đổi mức vi-rút hàng ngày (PDC) từ hệ số góc: PDC = PDC = (10hệ số góc-1) × 100.
  • Bao gồm các mẫu nước thải có mức SARS-CoV-2 dưới giới hạn phát hiện trong tính toán xu hướng. Điều này có thể được thực hiện bằng cách ấn định giá trị của mẫu bằng một nửa giới hạn phát hiện xét nghiệm.

Độ biến thiên của phép đo: Để đánh giá chính xác hơn dữ liệu nước thải, các tính toán xu hướng có thể kết hợp độ biến thiên trong mỗi phép đo về mức SARS-CoV-2 thông qua trọng số thống kê sử dụng hồi quy bình phương nhỏ nhất có trọng số, có thể tính đến sự thay đổi trong các bước lấy mẫu, xử lý và định lượng.

Phân loại xu hướng: Các xu hướng có thể được phân loại rộng theo thời gian - ngắn hạn hoặc dài hạn và theo hướng tăng, giảm hoặc ổn định.

  • Thời lượng: Các lược đồ phân loại xu hướng phụ thuộc vào tần suất lấy mẫu. Ví dụ: xu hướng nồng độ SARS-CoV-2 trong nước thải có thể được phân loại là xu hướng ngắn hạn nếu kéo dài dưới hai tuần và xu hướng dài hạn sau đó có thể được định nghĩa là xu hướng kéo dài hai tuần hoặc lâu hơn. Dựa trên tần suất lấy mẫu nước thải hai lần một tuần, các xu hướng ngắn hạn sau đó có thể được tính toán từ ba mẫu được thu thập trong khoảng thời gian tám ngày và xu hướng dài hạn từ năm mẫu được thu thập trong khoảng thời gian 15 ngày.
  • Hướng: Quý vị có thể phân loại xu hướng nồng độ SARS-CoV-2 chuẩn hóa vào các loại 'tăng', 'giảm' hoặc 'ổn định' thông qua các xu hướng xét nghiệm về ý nghĩa thống kê. Ý nghĩa thống kê cho biết sự tồn tại xu hướng tăng hoặc giảm, giải thích sự biến động trong dữ liệu SARS-CoV-2. Quý vị cũng có thể sử dụng ngưỡng phần trăm thay đổi hàng ngày tối thiểu kết hợp với ý nghĩa thống kê để xác định hướng của các xu hướng.

Ước tính số ca lây nhiễm

Tại thời điểm này, không nên sử dụng các số liệu ước tính điểm lây nhiễm cộng đồng dựa trên các phép đo nước thải. Những ước tính như vậy phụ thuộc nhiều vào dữ liệu lâm sàng mô tả nồng độ SARS-CoV-2 trong phân trong quá trình nhiễm bệnh và ở những người có mức độ nghiêm trọng của mắc bệnh khác nhau và hiện tại có rất ít dữ liệu lâm sàng như vậy. Khi có sẵn các nguồn dữ liệu lâm sàng, việc sử dụng dữ liệu SARS-CoV-2 trong nước thải để ước tính tổng mức độ nhiễm bệnh COVID-19 (có triệu chứng, không có triệu chứng, tiền triệu chứng) trong cộng đồng có thể là một ứng dụng hữu ích của giám sát nước thải.

Cập nhật lần cuối ngày 23 tháng 11 năm 2020