2019년 12월 중국 우한시에서 발생하여 전 세계적으로 확산 및 대유행을 야기한 신종 감염증 coronavirus disease 2019 (COVID-19)는 현재까지도 변종 바이러스를 통하여 지속적인 전파를 이어가고 있다. 우리나라에서 지금까지 COVID-19 누적 확진자 수는 대략 2,960만 명으로[1], 이는 전체 인구의 60%에 임박하였으며, COVID-19의 원인균인 severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2)의 검출을 위한 검사건수 또한 유행의 양상에 따라 증가와 감소를 반복하고 있다. COVID-19의 확진검사는 중합효소연쇄반응(polymerase chain reaction, PCR) 검사를 통해 바이러스 유전자를 검출하는 것으로, 검체 처리부터 결과 판독까지는 대략 4시간 이상이 소요된다. 또한 대부분의 검사실에서는 일괄검사로 PCR검사를 시행하기 때문에 처방에서 결과보고까지의 시간은 실제적으로 이보다 많은 시간이 소요될 것으로 생각된다. 이에 따라 최근에는 신속한 검사결과를 얻기 위해 개별검사가 가능하고 우수한 성능을 보이며 1–2시간 내로 검사가 가능한 신속분자검사법이 개발되어 사용 중이다[2]. 또한 1차 의료기관 및 응급상황에서의 SARS-CoV-2 감염진단에 도움을 주기 위해 바이러스 항원검사법도 도입되어 실제 의료현장에서 사용되고 있다. 항원검사는 분자검사와 달리 바이러스의 구성성분인 특정 단백질인 뉴클레오캡시드 항원(nucleocapsid antigen)을 검출하는 것으로[3], 15–30분 이내에 검사결과를 확인할 수 있으며 검사방법이 비교적 간단하여 숙련된 인력 외에도 검사수행이 가능한 장점을 가진다. 또한 분자검사에 비하여 상대적으로 저렴한 비용과 전문적인 장비를 필요로 하지 않는다는 장점을 바탕으로 현재 국내에서는 COVID-19의 유행에 따라 기하급수적으로 증가하는 감염자의 진단을 위해 1차 의료기관 및 보건소를 비롯한 일선 의료현장에서는 신속항원검사가 폭넓게 사용되고 있다. 하지만 신속항원검사가 가지는 한계점으로 지적되고 있는 낮은 민감도 및 위음성의 가능성은 여전히 신속항원검사를 COVID-19의 확진검사로서의 사용에 있어 장애요소로 생각된다. 따라서 실제 응급 의료현장에서 사용되는 신속항원검사의 성능평가를 통해 신속항원검사의 수행능을 분석하여 검사의 활용 가능성에 대하여 확인해 보고자 하였다.

2022년 3월부터 2022년 6월까지 인제대학교 해운대백병원 응급실에 내원한 환자를 대상으로 COVID-19 신속항원검사인 Standard Q covid 19 Ag test (SD Biosensor, Cheongju, Korea)와 Real-Q Direct SARS-CoV-2 Detection kit (Biosewoom, Seoul, Korea)를 이용한 SARS-CoV-2 PCR검사로 동일한 날짜에 의뢰된 515명의 검사결과를 비교하였다. 신속항원검사는 비인두 도말 검체를 추출용액 튜브에 혼합하고 검체 혼합액을 검사용 디바이스에 점적한 후 30분 이내에 육안으로 판독을 시행하였으며 C와 T밴드 부위가 동시에 확인되는 경우 양성으로 판독하였다. 표준검사로 시행한 SARS-CoV-2 PCR검사를 위해서는 비인두 도말과 구인두 도말 검체를 동시에 채취하였으며, 핵산 분리를 위해 real-prep system (Biosewoom, Seoul, Korea)을 사용하였다. 또한 Applied Biosystem 7500 real time PCR (Thermo Fisher Scientific, Waltham, MA, USA) 장비를 사용하여 제조사의 지시대로 PCR검사를 시행하였다. 결과의 해석은 표적 유전자인 RdRp 유전자와 E 유전자 모두에서 역치 사이클(threshold of cycle, Ct)값이 35 이하인 경우에 양성으로, Ct값이 38을 초과하는 경우는 음성으로 판독하였다. Ct값이 35를 초과하고 38 이하인 경우와 하나의 유전자 Ct값만 35 이하인 경우에는 미결정으로 판독하였다.

신속항원검사의 수행능을 평가하기 위해 표준검사인 SARS-CoV-2 PCR검사를 기준으로 민감도, 특이도, 양성 예측도, 음성 예측도, 정확도와 일치도를 후향적으로 분석하였다. 일치도 측정 시 Cohen의 카파 계수(Cohen’s kappa coefficient)를 사용하였으며 해석은 kappa 계수값 0.2 이하는 약간의(slight), 0.2 초과에서 0.4 이하 어느 정도(fair), 0.4 초과 0.6 이하는 적당한(moderate), 0.6 초과 0.8 이하는 상당한(substantial), 0.8 초과 1 이하는 완벽한(almost) 일치로 판단하였다. 또한 SARS-CoV-2 PCR검사에서 양성이 나온 42개의 검체를 대상으로 RdRp 유전자 Ct값을 기준으로 20 미만, 20 이상 25 미만, 25 이상 30 미만, 30 이상 35 이하의 4개의 구간으로 계층화하여 구간별 신속항원검사의 민감도를 함께 분석하였다. 본 연구는 기관생명윤리위원회의 승인을 받아 진행하였다(IRB no., 2023-01-017).

총 515명의 환자에서 COVID-19 신속항원검사와 SARS-CoV-2 PCR검사를 시행한 결과 신속항원검사에서는 26명이 양성, 489명에서 음성결과를 보였으며 PCR검사 결과에서는 42명에서 양성, 473명에서 음성결과를 나타내었으며 미결정 사례는 없었다(Table 1). 두 검사의 결과가 불일치한 사례 중 SARS-CoV-2 PCR가 양성이면서 신속항원검사가 음성인 경우는 17명이었으며, SARS-CoV-2 PCR가 음성이고 신속항원검사가 양성인 경우는 1명이었다. 표준검사인 PCR법을 기준으로 분석한 신속항원검사의 민감도, 특이도, 양성 예측도, 음성 예측도, 정확도는 각각 59.5% (95% confidence interval [CI], 43.3%–74.4%), 99.8% (95% CI, 98.8%–99.9%), 96.2% (95% CI, 77.6%–99.4%), 96.5% (95% CI, 95.1%–97.6%), 96.5% (95% CI, 94.5%–97.9%)였으며 kappa계수값은 0.718 (95% CI 0.594–0.840)로 상당한(substantial) 일치로 판단되었다(Table 2). SARS-CoV-2 PCR검사 결과 양성으로 확인된 42명의 검체를 RdRp 유전자 Ct값 구간에 따라 분석한 결과 Ct값 20 미만 구간에서의 PCR과 신속항원검사 양성인 경우는 각각 21예, 18예로 신속항원검사의 민감도는 85.7%였으며, Ct값 20 이상 25 미만 구간에서는 9예, 6예로 신속항원검사의 민감도는 66.7%였다(Table 3). 또한 Ct값 25 이상 30 미만 구간에서는 각각 7예, 1예로 신속항원검사의 민감도는 14.3%를 나타내었고 Ct값 30 이상 35 이하 구간에서는 PCR검사에서만 5예에서 양성을 보였다.

Table 1 . RAT performance compared with RT-PCR

	RT-PCR		Total
	Positive	Negative
RAT
Positive	25	1	26
Negative	17	472	489
Total	42	473	515

Abbreviations: RAT, rapid antigen test; RT-PCR, reverse transcription polymerase chain reaction.

Table 2 . The overall diagnostic performance of RAT

Performance	Result
Sensitivity (%)	59.5 (95% CI, 43.3–74.4)
Specificity (%)	99.8 (95% CI, 98.8–99.9)
Positive predictive value (%)	96.2 (95% CI, 77.6–99.4)
Negative predictive value (%)	96.5 (95% CI, 95.1–97.6)
Accuracy (%)	96.5 (95% CI, 94.5–97.9)
Kappa value	0.718 (95% CI, 0.594–0.840)

Abbreviations: RAT, rapid antigen test; CI, confidence interval.

Table 3 . RAT sensitivity using RdRp Ct values as stratified cut-offs

Ct value	No. of positive results		Sensitivity (%)
	PCR	RAT
<20	21	18	85.7
20–<25	9	6	66.7
25–<30	7	1	14.3
30–≤35	5	0	0
Total	42	25	59.5

Abbreviations: RAT, rapid antigen test; Ct, cycle threshold; PCR, polymerase chain reaction.

신종감염병인 COVID-19의 전 세계 유행으로 감염관리에 있어 진단의 신속성과 정확성을 확보하는 것이 감염의 전파를 차단하는 단계에서의 매우 중요한 요소임이 재확인되었다. 특히 초기에 발생률이 높지 않은 미지의 감염원을 밝혀내는 과정에서는 다소 시간이 소요되더라도 정확성이 더욱 요구되었으나, 비말, 공기 전파와 같이 빠르고 쉽게 감염의 전파가 가능한 질환의 경우 진단의 신속성 역시 정확성과 더불어 매우 중요한 요소로 작용한다. 검사의 편이성과 신속성을 장점으로 하는 신속항원검사의 경우 검사자의 숙련도나 특별한 검사장비가 요구되지 않아 감염성 질환의 진단을 위한 현장검사로 널리 이용되고 있다. SARS-CoV-2 신속항원검사의 경우에도 국내의 COVID-19 확산을 계기로 2020년 말부터 여러 회사의 제품이 도입되었으며 현재까지도 일부 고위험군을 제외한 인구집단의 확진검사로 활용되고 있다. 현재 자가 항원검사를 제외하고 국내에서 정식 허가된 SARS-CoV-2 신속항원검사의 종류는 총 42개이며[4], 여러 연구에서 신속항원검사의 민감도와 특이도는 17.5%–76.4%, 97.9%–100.0%로 매우 다양하게 보고되고 있다[5-9]. 또한 본 연구와 동일한 kit를 사용한 연구에서의 민감도와 특이도는 66.0%–70.6%, 99.0%–100.0%로 나타났다[9,10]. 실제 후향적으로 분석한 본 연구에서의 신속항원검사의 민감도와 특이도는 각각 59.5%, 99.8%로 기존 연구보다 약간 낮은 수치를 보였으며, 양성 및 음성 예측도와 정확도는 96.2%, 96.5%, 96.5%로 높은 값을 나타내었다. PCR검사와의 일치도 또한 kappa계수 0.718로 상당한 일치로 판단되었다. 하지만 Ct값이 증가할수록 구간별 민감도는 감소하는 경향을 보여 바이러스의 양(viral load)이 적은 경우에서는 위음성의 가능성이 상당히 높음을 확인하였다. 따라서 현재 사용 중인 신속항원검사의 활용에 대해서는 일정한 기준을 설정하는 것이 필요하며, 이에 따라 검사를 시행하는 것이 바람직할 것으로 생각된다.

2021년 발표된 세계보건기구(World Health Organization) 지침에 따르면 신속항원검사는 COVID-19 감염 초기의 바이러스 양이 많은 경우에 시행하고 유병률이 5% 이상으로 높은 경우에 신뢰할 수 있다고 하였다[11,12]. 또한 신속항원검사의 민감도와 특이도는 각각 80%, 97% 이상일 때 사용하고, 특히 무증상 환자에서는 분자검사에 비하여 신속항원검사의 민감도가 낮으므로 신중하게 적용할 것을 권고하였으며, COVID-19 감염과 부합하는 유증상 환자와 접촉자 또는 의료기관 종사자와 같은 감염 가능성이 높은 무증상 환자군을 대상으로 신속항원검사를 적용할 것을 명시하였다. 하지만 실제 사용현장에서의 검사 민감도는 권고되는 기준보다 훨씬 낮은 것으로 생각되어 검사기관별 신속항원검사의 사용에 대한 적정성을 재확인해볼 필요가 있다. 신속항원검사의 활용은 PCR검사가 어려운 환경이나 대규모의 검사가 필요한 경우, 높은 유병률 상황, 환자의 증상의 유무 및 접촉력 등의 여러 가지 요소를 고려하여야 하며, 시기별 바이러스 양을 추정하여 반복검사를 진행하거나 초응급상황에서의 보조적 진단, 격리해제의 근거 등 상황별 기준을 설정하여 검사를 활용하는 것이 유용할 수 있다.

본 연구가 가지는 한계점으로는 증상의 유무나 PCR검사의 개별 유전자에 따른 신속항원검사의 수행능 분석이 시행되지 못하였다는 점, PCR검사의 검체는 비인두와 구인두에서 채취하였으나 신속항원검사의 검체는 비인두에서만 채취된 점, 유병률이나 유행상황을 변수로 설정하지 않은 점 등으로 인한 분석결과의 오류 가능성이 존재할 수 있다. 결론적으로, 신속항원검사는 PCR검사에 비해 낮은 민감도와 위음성의 가능성을 잠재하고 있으나 높은 특이도, 양성 및 음성 예측도와 정확도를 나타내는 검사로 진단의 신속성과 용이성, 경제적인 측면을 고려할 때 PCR검사와 함께 사용하거나 적정한 기준을 설정하여 활용한다면 감염의 진단에 있어 매우 유용한 검사가 될 것이다.