新型冠狀病毒的檢測方法主要包含核酸檢測、抗體檢測、抗原檢測幾種方法。由于抗原檢測檢出率較低，目前新冠檢測主要集中在抗體和核酸檢測。核酸檢測目前是新型冠狀病毒檢測的“金標準”，具有早期診斷、靈敏度和特異性高等特點；但抗體檢測操作便捷、檢測迅速，可作為核酸診斷的補充手段，但由于抗體檢測“假陽性”和“假陰性”的局限性，不適合用于復工復產復學等普通人群篩查，也不適用于在低流行地區的流行病學調查。
一核酸檢測
檢測原理
所有生物除朊病毒外都含有核酸，核酸包括脫氧核糖核酸（DNA）和核糖核酸（RNA）。新型冠狀病毒(2019-nCoV)屬于Beta冠狀病毒屬(Betacoronavirus)，該病毒是蛋白包裹的單鏈正鏈RNA病毒，寄生和感染高等動物（包括人）。病毒中特異性RNA序列是區分該病毒與其它病原體的標志物，新型冠狀病毒出現后，我國科學家已經成功發現了新型冠狀病毒中的特異性核酸序列。如疑似患者樣本中能檢測到新型冠狀病毒的特異性核酸序列，則認為該患者可能被新型冠狀病毒感染。?新型冠狀病毒常用的核酸診斷方法有兩種：病毒核酸特異基因檢測和病毒基因組測序。最常見的檢測新型冠狀病毒特異性核酸序列的方法是熒光定量PCR（聚合酶鏈式反應）。由于新型冠狀病毒是RNA病毒，試劑盒檢測基本都采用反轉錄加實時聚合酶鏈式反應法（RT-PCR），擴增病原體的核酸 (RNA) ，同時通過熒光探針實時檢測擴增產物。在PCR反應體系中，包含一對特異性引物以及一個Taqman探針，該探針為一段特異性寡核苷酸序列，兩端分別標記了報告熒光基團和淬滅熒光基團。探針完整時，報告基團發射的熒光信號被淬滅基團吸收；如反應體系存在靶序列，PCR反應時探針與模板結合，DNA聚合酶沿模板利用酶的外切酶活性將探針酶切降解，報告基團與淬滅基團分離，發出熒光。每擴增一條DNA鏈，就有一個熒光分子產生。熒光定量PCR儀能夠監測出熒光到達預先設定閾值的循環數（Ct值）與病毒核酸濃度有關，病毒核酸濃度越高，Ct值越小。不同生產企業的產品會依據自身產品的性能確定本產品的陽性判斷值。
由于每個RT-PCR反應需要2個小時左右才出結果，因此，試劑盒在開發時一般都針對病毒序列中高度保守的2-3個序列比如編碼replicase（復制酶）或者necleocapsid（核蛋白衣，核鞘）的核酸序列設計引物，但是各個方法用的序列都不完全相同。一些方法使用multiplex，也就是把多個目標序列在同一反應管中擴增；另一些采用分步，先用一個目標序列篩查，陽性后再用另一個序列確認，這樣可以有效縮短整個流程時間，加快檢測速度。另外RNA病毒變異很快，用多個保守目標序列可以防止病毒變異造成的假陰性。
目前批準產品均基于新型冠狀病毒基因組中開放讀碼框1a/b（open reading frame 1ab，ORF1ab）、包膜蛋白（Envelope protein，E）和核衣殼蛋白（nucleocapsid protein，N）進行選擇。不同產品的檢測原理基本一致，但是其引物、探針設計存在不同，有單靶區段（ORF1ab）、雙靶區段（ORF1ab、N蛋白）、三靶區段（ORF1ab、N蛋白和E蛋白）的檢測和判讀差別。一般檢測位于病毒ORF1ab和N基因上的兩個靶標，同一份標本需滿足雙靶標陽性或重復檢測為單靶標陽性或兩種標本同時滿足單靶標才能確認SARS-CoV-2病毒核酸陽性。
檢測流程
檢測程序需要經過五個步驟，取樣、留樣、保存、核酸提取、上機檢測。首先根據試劑盒說明書進行樣本采集，樣本類型包括咽拭子、鼻拭子、痰液、支氣管灌洗液、肺泡灌洗液等。由于RNA易降解，因此，采集樣本時使用無RNA酶的拭子和無RNA酶的儲存管。獲得患者樣本后，需盡快進行檢測，如無法立即檢測需要進行低溫封裝，并送到專門的檢測機構進行檢測。檢測機構收到樣本后，對樣本進行核酸提取，核酸提取試劑應使用批準產品說明書中指定的核酸提取試劑盒。最后是熒光PCR核酸檢測，也就是上機器檢測，將提取物進行熒光PCR擴增反應，需要70—80分鐘。
二抗體檢測
病毒侵入人體后，人體會產生相應的特異性抗體進行防御。免疫球蛋白是機體在抗原物質刺激下由漿細胞產生的一類能與抗原特異性結合的血清活性成分，根據分子結構和抗原特異性的不同，將免疫球蛋白分為五類：IgG、IgA、IgM、IgD、IgE。
抗原初次進入機體后，經過一定的潛伏期產生漿細胞并合成分泌抗體。最早出現的是IgM，但該抗體維持時間短、濃度低、親和力較低，在血中持續數日至數周，是急性期感染的診斷指標；在IgM接近消失時，IgG的含量達到高峰，IgG產生晚，但濃度高、維持時間長、親和力高，血清IgG陽性提示感染中后期或既往感染，當數月乃至數年再次接觸相同抗原時，最初原抗體量稍有下降，可能是由于一部分原有抗體被再次進入的抗原所結合，從而暫時降低了抗體含量，但短期內抗體含量迅速增加，可能比原來抗體含量高數倍至數十倍，以IgG為主，在體內持續時間也長，IgM很少增加。?
本次疫情中，通過研究者對COVID-19患者進行研究發現，病毒侵入人體后，IgM抗體大約需要5-7天產生，IgG抗體在10-15天時產生。2020年3月4日，國家衛生健康委員會發布了最新版本的《新型冠狀病毒肺炎診療方案（試行第七版）》在原有診療方案的基礎上增加了血清學檢測，作為確診病例和疑似病例的診斷依據之一。血清學檢測便是通過檢測血液樣本中的特異性抗體IgM和IgG的存在及含量，來間接判斷體內有無病毒及病毒感染情況。目前臨床中常用的抗體血清學檢測方法有3種：酶聯免疫吸附試驗法、化學發光免疫分析法、膠體金免疫層析法。
酶聯免疫吸附法（ELISA）
ELISA是一種結合抗原、抗體特異性反應和酶對底物高效催化作用的高敏感性免疫學實驗技術。測定時，受檢的標本與固相載體表面的抗原或抗體起反應。用洗滌的方法使固相載體上形成的抗原抗體復合物與液體中的其他物質分開。再加入酶標記的抗原或抗體，也通過反應結合在固相載體上。固相上的酶量與標本中的受檢物質的量成比例。加入酶反應底物后，底物被催化成有色產物，產物的量與標本中受檢物質的量直接相關。所以，可根據呈色的深淺進行半定量或定性分析。該檢測方法靈敏度較高，載體標準化難度較低，但檢測速度慢、易污染、步驟較為繁瑣。在實際應用中，需要根據抗原抗體的特性設計不同的檢測法，目前有雙抗體夾心法、免疫抑制法、競爭法、直接法&間接法等類型。
膠體金免疫層析法
是以膠體金為示蹤標志物，應用于抗原抗體檢測的一種新型免疫標記技術，氯金酸(HAuCl4)在還原劑作用下，可聚合成一定大小的金顆粒，形成帶負電的疏水膠溶液。由于靜電作用而成為穩定的膠體狀態，故稱膠體金。膠體金試紙，是將膠體金標記的生物大分子在PVC材質的試紙固定，留加樣孔，并設檢測線和質量控制線。在加樣孔上加入樣品后，再滴加液體介質，試紙上進行層析。根據試紙上的免疫反應發生結果，即膠體金位置是否有紅色條帶出現判斷檢測結果。
該方法無需特殊處理標本，僅需一滴血即可在15 min內通過肉眼觀察獲取檢測結果，突破了現有檢測技術對人員、場所的限制，縮短檢測時間，操作方便快速，在基層醫療單位及現場檢測中廣泛使用。目前針對新型冠狀病毒，已經報道的有兩種膠體金試紙，一種是檢測新型冠狀病毒的抗原-雙抗體夾心法，另一種是檢測患者血液里特異性針對新型冠狀病毒的IgM抗體-IgM捕捉法。在疫情爆發期，需要大規模做陽性檢測時，適合使用總抗檢測，同時聯卡操作也比較簡單，只需要操作一次，而分開檢測需要滴加兩次樣，用兩次卡。
化學發光免疫分析法
化學發光免疫分析法是將高靈敏度的化學發光測定技術與高特異性的免疫反應相結合，用于各種抗原、抗體、激素等檢測。該法靈敏度高于 ELISA，具有特異性強、線性范圍寬、結果穩定、操作簡化等特點，廣泛應用于臨床標本的檢測。但是該方法對設備、操作、使用環境的要求比較高，使用時需要配套的化學發光儀器。
抗體檢測的靈敏度和特異度:靈敏度反映診斷試驗檢出感染者的能力，若過低，會出現較多假陰性結果，影響疾病的診斷、干預和預后，嚴重可導致患者過早死亡；特異度衡量診斷試驗正確判斷非感染者的能力，若過低，則會出現較多假陽性結果，導致醫療資源的浪費，并造成患者及群眾的焦慮和恐慌。因此，具有較高靈敏度和特異度是抗體檢測技術的應用基礎。
三不同檢測方法優缺點對比
與抗體血清學檢測相比，核酸檢測能夠檢測到處于窗口期的患者，及早發現感染者，是新型冠狀病毒檢測的“金標準”，但是對檢測設備或平臺要求較高，高靈敏度的RT-PCR儀價格昂貴，對實驗室的潔凈度和操作人員要求也較高。此外，核酸檢測耗時較長，考慮到樣本運輸、樣本積壓的情況，通常最快24小時才可以報告結果。
與核酸檢測相比，抗體血清學檢測的血液標本更易獲取且標本質量有保證、操作簡單快捷、很大程度上降低了醫護人員在標本采集和檢測過程中被感染的風險、更易于基層實驗室展開篩查工作等。如果說核酸檢測病毒的核糖核酸（RNA），是病毒存在的直接證據，那么抗體檢測的就是患者血液中被刺激產生的抗體，是間接證據，對臨床有提示作用。當核酸檢測陰性時，將IgM和IgG抗體檢測增加進去，可以彌補核酸檢測容易造成漏診的缺點。
目前市場上主流的抗體檢測方法學是化學發光，但化學發光平臺對設備、操作、使用環境的要求比較高。對比核酸檢測，化學發光的核心優勢就是取樣及操作簡易，但沒有快速檢測的優勢。針對于普通篩查或者說針對于非發達國家，膠體金檢測方法對人員、場地、設備要求都非常低，適用于大規模的快速檢測。國際企業如羅氏、雅培等在膠體金方面是沒有技術儲備的，實際上全球的膠體金檢測（包括新冠肺炎、傳染病、流感、瘧疾、性病等）大部分的供應量還是在中國。
四檢測結果分析
抗原進入機體需經過一定的潛伏期才會產生IgM與IgG。在這一期間，血清無法檢出IgM與IgG，核酸檢測能檢測處于窗口期的患者是否受到感染。而抗體檢測在取樣過程和檢測時間等方面都有核酸檢測無法相比的優勢。因此在實際檢測過程中需要二者聯合檢測，綜合判讀，彌補不足。根據中國官方文件的建議，核酸檢測用于檢測是否受試者攜帶病毒，而抗體檢測用于核酸檢測結果陰性的疑似患者補充檢測或者聯合核酸檢測。新冠病毒感染檢測由以核酸為主的階段，轉變為核酸、抗體協同檢測階段。
根據武漢大學人民醫院檢驗科徐萬洲等醫生在2020年2月27日發表的《血清2019新型冠狀病毒IgM和 IgG 抗體聯合檢測在新型冠狀病毒感染中的診斷價值》文獻中的研究：該研究采用回顧性研究方法，收集 2020 年 1 月 20 日至 2020 年 2 月 17 日在武漢大學人民醫院就診的門診和住院患者 284 例，其中 205 例為新型冠狀病毒肺炎患者，包括 2019-nCoV 核酸檢測陽性的確診患者186例，以及 2019-nCoV 核酸檢測陰性但臨床癥狀和CT檢測結果符合《新型冠狀病毒肺炎防控方案（第五版）》患者19例，作為病例組。排除新型冠狀病毒肺炎的其他疾病患者79例，作為對照組。?采用全自動化學發光免疫分析技術對所有研究對象進行血清2019-nCoV IgM和IgG抗體檢測，將 284 例研究對象 2019-nCoV IgM 和 IgG 抗體檢測結果和核酸檢測結果進行比較：2019-nCoV 抗體檢測的陽性預測值為95.63%（197/206），陰性預測值為 91.03%（71/78），2019-nCoV 核酸檢測的陽性預測值為 100%（186/186），陰性預測值為 80.61%（79/98）。2019-nCoV 抗體和 2019-nCoV 核酸診斷 2019-nCoV 感染的總符合率為 88.03%（250/284）。經 χ2檢驗，兩種指標診斷 2019-nCoV 感染的差異有統計學意義（χ2=151.99，P<0.05）。對 19 例具有 COVID-19 臨床癥狀及 CT 影像學特征但核酸檢測陰性的臨床確診患者血清學檢測發現，2019-nCoV IgM 抗體呈陽性反應16 例（84.21%），2019-nCoV IgG 抗體呈陽性反應18例（94.74%）。
結果顯示：血清2019-nCoV IgM和2019-nCoV IgG的臨床敏感度分別為70.24%（144/205）和96.10% （197/205），臨床特異度分別為96.20%（76/79）和 92.41%（73/79）。2019-nCoV 抗體檢測的陽性預測值為 95.63%（197/206），陰性預測值為91.03%（71/78），2019-nCoV核酸檢測的陽性預測值為100% （186/186），陰性預測值為80.61%（79/98）。2019-nCoV抗體檢測和2019-nCoV 核酸診斷2019-nCoV感染的總符合率為 88.03%（250/284）。得出結論：血清 2019-nCoV IgM和IgG聯合檢測可作為新型冠狀病毒感染的有效篩查和診斷指標，是新型冠狀病毒肺炎核酸檢測假陰性的有效互補。
在2020年3月4日發布的《新型冠狀病毒肺炎診療方案（試行第七版）》中，明確將抗體檢測結果納入確診病例的診斷標準，以及疑似病例的排除標準。如果疑似病例血清特異性IgM和IgG抗體陽性，IgG抗體由陰性轉為陽性或恢復期較急性期有4倍及以上升高，則可以診斷其感染了新冠病毒。疑似病例的排除標準，需要同時滿足病毒核酸檢測結果陰性，以及發病7天后新冠病毒IgM和IgG抗體仍為陰性兩個條件。
假陽性和假陰性結果的原因
2020年2月21日，國家衛健委印發《新型冠狀病毒肺炎防控方案（第五版）》，在實驗室檢測技術指南中明確指出，核酸檢測結果陰性不能排除新冠病毒感染，需要排除可能產生假陰性的因素。具體因素包括：樣本質量差，比如口咽等部位的呼吸道樣本；樣本收集的過早或過晚；沒有正確保存、運輸和處理樣本；技術本身存在的原因，如病毒變異、PCR抑制等。
核酸檢測假陰性
根據國家衛健委臨床檢驗中心信息，在被感染者中檢出核酸，需同時滿足以下四個條件：
-?被感染者的細胞中有一定量的病毒。不同病程、不同病情患者機體中的病毒存在量可能不同，已有病毒感染，但由于在相關部位采集不到病毒或采集到的病毒量太少，以致現有方法檢測不到，也稱窗口期。
- 采集標本時，必須采集到含有病毒的細胞。采集部位不當，如采集口咽拭子時，采集深度不夠；采集鼻咽拭子沒有采到鼻腔深處等，采集到的細胞可能大部分都不含病毒，即可能造成假陰性。
- 可靠的體外診斷試劑。國家衛健委臨床檢驗中心也表示，部分廠家的試劑產品由于研發時間短，也沒有使用已知臨床樣本進行必要的性能確認，可能存在對試劑優化不充分以及試劑批間差異大等問題。從試劑方面分析原因，可能與試劑引物設計有關，也可能與各位點檢測靈敏度相關。
- 規范的臨床核酸檢測實驗室（合理的分區、有能力的檢測人員和嚴格的質量管理體系）。除了檢測試劑本身，實驗室規范與否也會對檢測結果產生重要影響。標本運輸保存條件、臨床實驗室的規范操作、結果判讀和質量控制等都是保證檢測結果準確可靠的關鍵因素。
檢測特異抗體也可以明確患者是否“近期或既往感染過新型冠狀病毒”，有助于核酸檢測陰性但臨床上疑似患者的確診。但是特異抗體檢測陽性不能像病毒核酸檢測陽性一樣作為病毒感染的“金標準”，因為抗體檢測容易受到血液標本中的一些干擾物質，如類風濕因子、非特異IgM、溶血所致的高濃度血紅蛋白等的存在而出現“假陽性”結果。
抗體檢測假陽性
-?溶血或紅細胞標本：紅細胞的細胞內液中各種酶可與底物發生非特異性反應，且血紅蛋白中亞鐵血紅素與HRP活性類似，可催化底物，造成ELISA檢測假陽性；檢測區堆積形成顏色較淺的非特異性條帶，干擾目視法判定膠體金試紙結果。
-?纖維蛋白的影響：由于標本凝集不全或離心轉速過低、時間太短，血清中的纖維蛋白未完全析出，形成的塊狀或絮狀物堵塞洗板機頭。
-?細菌污染標本：菌體內可能含有內源性HRP，造成ELISA假陽性結果；此外，疏水性的菌體碎片與金標粒子或捕捉抗體發生結合，影響 GICA判讀。
-?患者自身原因：體內存在自身抗體、嗜異性抗體等，如患有某些基礎疾病或免疫功能異常，或長期服用某種藥物，可產生異常蛋白抗體或特殊物質，如類風濕因子、甲胎蛋白、補體等，具有一定吸附作用，造成抗體檢測假陽性。
五國內新冠檢測試劑盒需求測算
根據國內CDC等機構數據統計，截至2020年3月底，國內新冠檢測數量（含核酸及抗體檢測）在1500萬人份以上，包含確診患者、高危人群以及疑似病例的排除等，其中國內確診患者從確診到出院全流程至少需要檢測5次。根據草根調研數據，核酸檢測收費國內基本上在150元-270元（各地區及檢測機構有所差異，主要分為醫院和第三方檢測機構，第三方檢測機構價格高于醫院），抗體檢測收費在100元左右，絕大多數醫保承擔，部分自費隔離患者自己承擔。
4月24日，湖北省在全國范圍內率先開始新冠病毒檢測試劑集中采購。4月26日，湖北省藥械集中采購服務平臺發布《湖北省新型冠狀病毒相關檢測試劑集中采購擬中選企業公示》，本次湖北新冠病毒檢測試劑集采共有19家企業申報競價，其中14家申報核酸檢測試劑組，5家申報抗體檢測試劑組。結果共有4家企業中標核酸檢測試劑盒（邁克生物、達安基因、武漢明德生物、華大生物），2家企業中標檢測試劑盒（珠海麗珠、南京諾唯贊），采購執行周期原則上為1年。
我們以中標公司報價的平均值作為檢測試劑的平均出廠價，計算得出核酸檢測產品平均出廠價為21.417元，抗體檢測產品平均出廠價13.393元。我們預計后續其他省份也將陸續開展集采工作，新冠檢測收費價格也將對應下降。
對于2020年國內新冠檢測的需求測算，我們分為以下四個假設：
1）醫院現存確診患者以及住院、陪護等檢測：根據國家發布的《新冠肺炎診療方案第七版》中的相關規定，保守估計現存確診患者每人治愈出院前進行兩次核酸檢測，共需2280次檢測。我們還要關注醫院住院病人以及陪護人員的情況，全國多地都出臺了對住院患者及陪護人員進行新冠肺炎檢測的政策，例如黑龍江省政府規定4月16日起二級及以上醫療機構對所有入院患者和陪護人員開展核酸和血清抗體檢測，浙江大學醫學院附屬第二醫院對3000多位住院病人開展新型冠狀病毒核酸檢測和新型冠狀病毒血清抗體檢測，做到應檢盡檢。對這部分人群的測算，首先根據2016-2018年每年醫院入院人數保守估計2020年將達到20216萬人次，假設一個患者有一名人員陪同，他們都將進行一次檢測，推測得到檢測需求量為40432萬次。與此同時，假設每位醫護人員進行2次檢測，那么推算共需要2400萬次。
2）境外輸入檢測：當前國內疫情防控積極向好的態勢來之不易，對于境外輸入環節的防控堅決不能放松。北京、上海等多個入境點城市都發布了對所有入境人員全面落實集中醫學觀察和核酸檢測的規定。根據北京市疾控中心介紹，4月1日至4月13日期間，入境人員累計3122人，據此我們保守估計一個月全國入境人員為2萬人。由于全球疫情原因，各個國家對出入境都進行了嚴格把關，入境人員短期內并不會出現大的增幅。按照2020年剩下8個月計算，假設今年累計入境16萬人次，每人進行一次核酸檢測，故需要16萬次檢測。
3）復工、復學檢測：許多企業都會組織復工復產的員工進行核酸檢測，進一步確保安全性。報道顯示，截至4月14日，全國規模以上工業企業平均開工率已達 99%，其它行業也基本復工，還未復工的僅為少數。我們假設還有100萬的跨省市復工人員，每人進行一次檢測，推算檢測需求量為100萬次。同時，教師群體以及學生群體也是重點目標人群，不少省市地區在近日宣布將會在開學之后對返校師生進行“核酸檢測”，廣州已經對20.8萬名首批復學的高三、初三師生員工，全覆蓋開展核酸檢測。根據教育部披露的2018年在校師生的數據，以此為基礎進行測算。假設每位師生進行一次核酸檢測，預計檢測需求量也將達到2.93億次。
4）常態化檢測：當前疫情防控已經進入常態化。日前，上海率先發布了單位或個人可自愿自費預約進行核酸檢測的通知，截至4月24日，已經有北京、上海、廣州、山西、天津等地公布了新冠檢測機構。我們對于自愿檢測的人群數量進行了預估，假設東部發達地區的檢測比率是5%，中西部地區的檢測比率是3%，推算自愿檢測需求達到5390萬次。
