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 by testing more people with fewer resources, but dilution degrades its sensitivity, reducing its effectiveness as an infection control measure. Analysis of this tradeoff typically assumes that pooled samples are independent. Building on recent empirical results in the literature, we argue that this assumption significantly underestimates the true benefits of group testing. Indeed, placing samples from a social group or household into the same pool correlates a pool's samples. As a result, a positive pool likely contains multiple positive samples, increasing a pooled test's sensitivity and also tending to reduce the number of pools that require follow-up tests. We prove that under a general correlation structure, pooling correlated samples together ("correlated pooling") achieves higher sensitivity and requires fewer tests per positive identified compared to independently pooling the samples ("naive pooling") using the same pool size within the two-stage Dorfman procedure, the most widely-used group testing method. To the best of our knowledge, our work is the first to theoretically characterize correlation's effect on sensitivity, and the first to study its effect on test usage under a realistic test error model. Under a representative starting prevalence of 1%, simulation results estimate that correlated pooling requires 12.9% fewer tests than naive pooling to control an epidemic. 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,要检测整个人口,需要大量的资源。 群体测试能够通过测试更多资源较少的人进行大规模筛查,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结果,我们认为这一假设大大低估了群体测试的真正好处。 事实上,将社会团体或家庭的样本放入同一个池子样本与一个池子样本相关。 因此,一个正面的池子中可能包含多个正样,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数量。 我们证明,在总体相关性结构下,将相关样本集中在一起(“与碳相关集合”)通常具有更高的敏感性,并且比在两阶段的多夫曼程序内,使用最多的组测试方法,使用相同的池子样本规模都与样本有关。 因此,一个正比性测试结果显示我们开始评估重要的相关性, 一种直率测试的结果是,根据一个理论测试结果, 一个测试结果测试结果,根据一个比 测试结果, 检验一个比 测试一个比一个比 测试 测试一个比 测试一个比 检验一个比 正确 测试 测试一个比一个比一个比一个比一个比一个比一个比 。

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