Population-wide screening to identify and isolate infectious individuals is a powerful tool for controlling COVID-19 and other infectious diseases. Testing an entire population, however, requires significant resources. Group testing can enable large-scale screening, but dilution degrades its sensitivity, reducing its effectiveness as an infection control measure. Analysis of this tradeoff typically assumes pooled samples are independent. Building on recent empirical results in the literature, we argue that this assumption significantly underestimates group testing's true benefits. Indeed, placing samples from a social group into the same pool correlates a pool's samples. Hence, a positive pool likely contains multiple positive samples, increasing a pooled test's sensitivity and also tending to reduce the number of pools requiring follow-up testing. We prove that under a general correlation structure, pooling correlated samples together (called correlated pooling) achieves higher sensitivity and requires fewer tests per positive identified compared to independently pooling the samples (called naive pooling) using the same pool size within the classic two-stage Dorfman procedure. To the best of our knowledge, our work is the first to theoretically characterize correlation's effect on sensitivity and test usage under models of general correlation structure and realistic test errors. Under a 1% starting prevalence, simulation results estimate that correlated pooling requires 12.9% fewer tests than naive pooling to achieve infection control. Thus, we argue that correlation is an important consideration for policy-makers designing infection control interventions: it makes screening more attractive for infection control and it suggests that sample collection should maximize correlation.


翻译:用于识别和隔离传染性个人的全人口筛查,以识别和隔离传染性个人,是控制COVID-19和其他传染性疾病的有力工具。但是,检测整个人口需要大量的资源。群体检测可以进行大规模筛查,但稀释会降低其敏感性,降低其作为感染控制措施的效力。分析这一权衡通常假定集合样本是独立的。根据文献的最新经验,我们认为这一假设大大低估了群体检测的真正好处。事实上,将社会群体的样本放入同一个集合体样本与一个集合体样本的样本有关。因此,一个正集合体可能包含多个正样本,提高集合测试的敏感性,并倾向于减少需要后续检测的集合群数量。我们证明,在总体关联结构下,将相关样本集中起来(所谓的相关集合)可以提高敏感性,而降低其作为感染量的分析。 根据一种普遍的关联结构,将相关样本集中起来(所谓的天真的集合)的检测结果比在传统的两阶段Dorfman程序内使用相同的储量要少得多。根据我们的知识,我们的工作应该是首先从理论上将相关关联性影响和测试在敏感性和测试中使用一般关联性结构结构结构下进行,因此,我们要求采用重要的测试性测试结果。

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