역학연구의 설계와 이해

'하기 작성된 내용들은 가천대학교 의과대학 최윤형 교수님의 강의 자료와 내용을 정리한 것입니다.
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역학이란? Epidemiology

- 특정 인구집단에서 건강과 관련된 상태 또는 사건의 분포양상과 이 분포양상을 결정하는 요인을 연구하고 이 연구의 결과를 건강과 관련된 문제의 관리에 적용하는 학문
- The study of the distribution and determinants of health-related states or events in specified populations, and the application of this study to control health problems.
- It is the stud of health and disease in human populations.

BIOSTATISTICS and Mathematics are the primary analytical tools used in Epidemiology:
동물이 아닌 사람을 대상으로 하는 통계기반연구

• 많은 수의 검진데이터(국가 Big Data 사용)를 모은 후 "관찰"
• 통계적 기법 사용
• 의학/통계학/인문사회학의 경계; 의학적인 내용을 통계학적으로 관찰하고 인문사회학적으로 해석하는 분야

• "인구집단"이 대상 - 동물을 대상으로 실험이나 개개인을 대상으로 건강회복을 목적으로 하는 임상의학과 달리 역학은 인구집단을 대상
• 건강의 모든 스펙트럼 포함 - 건강, 질병, 치료, 사망 등
• 질병의 빈도와 분포 파악 - 시간별, 지역별, 사람의 특성별로 질병양상을 비교함으로써 질병의 발생요인이나 예방요인에 대한 가설 수립
• 질병의 결정요인 탐구
• 질병예방과 건강증진에 이용

역학과 임상의학의 차이

특성	임상의학	역학
대상	개인 (환자)	지역사회 인구집단 (건강인+환자)
목적	개인의 건강수준 향상	인구집단의 건강수준 향상
진단 결과	정상 혹은 이상	인구집단 중 이상자 수
이론적 근거	요인(치료수단)의 작용기전	요인과 질병의 연관성

 

역학연구의 자료

• 일차자료 : 어떤 목적으로 연구자가 직접 수집한 자료 - 설문조사, 신체계측, 생체시료 검사 등
• 이차자료 : 연구가 아닌 다른 목적으로 수집되거나 보고된 자료들 중 역학연구에 활용할 수 있는 자료원 - 사망통계자료, 건강보험자료, 병원자료, 법정신고자료, 등록자료(암), 국민건강영양조사, 지역사회건강조사 등

역학의 분류 (질환 기준 분류)

• 감염질환의 역학 (ex. 콜레라, 메르스, 코로나 바이러스)
  - 감염병(전염병) 역학조사: 전염병의 유행 여부를 확인하고, 유행으로 확인된 경우 해당 전염병의 전파경로 차단과 환자관리를 실시하여 전염병의 확산을 방지하는 것을 목적으로 함
  - 조사단계
    1. 유행의 확인, 진단의 확인, 규모의 파악, 전파과정, 유증상자 파악 (이름, 발병일시, 방문한 의료기관, 검사일자, 검사통보 등)
    2. 유행의 원인조사 (역학조사표 작성, 노출된 모든 사람에 대한 조사 실시)
    3. 환자대책 마련 (격리, 치료, 격리해제 등)
    4. 전파차단 (방역활동, 급식중단, 사회적 거리두기 등)
    5. 보고서 작성 (유행곡선 작성, 성별/연령별 발병률 조사, 감염원인과 경로 파악) 
• 만성질환(비감염질환)의 역학
  - 만성질환: 급성 감염성 질환과 대조되는 개념. 주로 연령증가와 더불어 증가하는 질환들을 지칭 (만성퇴행성). 호전과 악화가 반복되며 점점 나빠지는 방향
  - 역학적 특성
     * 직접적인 원인이 존재하지 않는다. - 다요인적
     * 잠재기간이 길다.
     * 질병 발생시점이 불분명하다.

역학연구 방법의 분류

• 실험 유무에 따른 분류
  • 관찰연구 observational study
    - 연구자가 연구대상의 요인 노출과 질병 양상을 관찰하여 연관성을 구명
    - 관찰: 스스로 노출된 사람들과 노출되지 않은 사람들의 결과를 비교한다.
  • 실험연구 experimental study
    - 연구자가 직접 요인에의 노출 상황을 결정하고 그 외 결과에 비뚤림을 가져올 수 있는 경구 조건들을 미리 통제하여 주요 요인과 결과의 연과성을 구명
    - 실험: 의심되는 요인에 노출시켰을 때와 노출시키지 않았을 때의 결과를 비교한다.
  • 인과관계 가설검증의 논리: 노출군 vs 비노출군 비교 - 어느쪽이든 노출하의 결과와 비노출하의 결과을 비교하는 것이 핵심 

• 연구 목적에 따른 분류
  • 기술적 연구 descriptive study
    - 인구집단에서 질병발생의 양상을 인적, 지역적, 시간적 특성별로 파악하여 질병발생의 원인에 대한 가설을 설정하는 데 중점을 둠
    - 사례연구, 사례군 연구, 생태학적 연구, 단면 연구
  • 분석적 연구 analytic study
    - 비교군을 가지고 있으면서 두 군 이상의 질병 빈도 차이를 관찰하는 연구
    - 환자대조군연구, 코호트 연구
• 시간적 순서에 따른 분류 : 단면적 연구 cross-sectional study, 추적 연구 longitudinal study

• 증례 보고 Case Report
  - 기존에 보고되지 않았던 특이한 질병
  - 기존에 보고되지 않았던 질병의 원인에 관한 인과적 관련성 기술
  - case report는 단일 환자에 관한 기술
  - 질병의 발생수준을 측정하거나 원인에 관한 가설을 검정하기 힘든 단점을 가짐
• 환자군 연구 Case Series Study
  - 동일한 질병을 가진 환자 여러 명을 대상으로 원인적 요인에 대한 폭로 내용을 파악하는 연구
  - 동일한 요인에 폭로된 환자군을 대상으로 발생의 특성을 분석하는 연구
  - 대조군이 없기 때문에 결과의 해석에 오류를 범하기 쉽고, 
  - 인과적 가설을 검정하기는 어려움
• 생태학적 연구 Ecologic (Correlation) Study 
  - data from entire population to compare disease frequencies between different groups or at different times
  - 인구집단을 연구단위로 하여 특정 질병의 전체적인 양상과 특정 위험요인과의 관련성을 보거나, 시간경과에 따른 특정한 질병의 변동양상과 특정 위험요인의 변화양상 간 관련성의 정도를 분석함으로써 인과적 가설을 유도해 내는 기술역학적 연구방법의 하나
  - 장점: 비용, 노력, 시간 절감. 집단의 특성 결과를 보고 원인에 대한 가설 수립
  - 단점: 인과성 의심(시간적 선행성 알 수 없음 등), 생태학적 오류(집단의 특성을 가지고 집단성원의 특성을 말하려 할 때 발생)
• 단면조사 연구 Cross-Sectional Study
  - 질병outcome과 특정 폭로 요인exposure에 대한 정보를 같은 시점[짧은 기간 내]에 얻는 역학적 연구 형태
  - 유병률 조사 연구
  - 대조군 여부에 따라 분석학적 연구
  - 비용, 노력, 시간이 적음
  - 지역사회 보건사업 기획 시 유용
  - 일반화 용이 (유병률)
  - 질병 방생 위험 요인을 규명하는 목적으로 이용 가능
  - 적합 경우: 서서히 진행되어 질병 발생 시점이 불분명한 경우, 초기증상이 없어 진단까지 시간이 많이 걸리는 경우, 지역사회의 일반 인구를 대상으로 환자군 색출
  - 시간적 선후관계가 모호 vague temporal relationship: 질병의 위험요인 검정 측면에서의 결정적 단점
  - 선택적 생존 selective survival: 대상이 지역사회의 환자 전체가 아니라 연구 시점까지 살아남은 환자일 가능성
  - 부적합 경우: 드문 질환
• Case-Control study
  - Identify subjects with the outcome of interest (cases) and a comparison group without the outcome (control)
  - Compare proportions with the exposure of interest in each group
  - 질병의 원인 혹은 위험요인을 규명함에 있어 결과를 먼저 관찰한 후 이런 결과를 야기시켰던 가능한 원인 혹은 요인을 탐구하는 방법
  - 전개방식이 [원인 $\leftarrow$ 결과]의 방향
  - 후향적 retrospective 연구
  - 환자군과 대조군의 과거 노출 정도를 비교하는 연구 
  - 과거 노출조사: 설문지, 면접조사 등
  
  
• Cohort study
  - Classify subjects based on presence or absence of exposure of interest
  - Follow for specified period of time
  - Compare development of outcome in each exposure group
  - 질병발생의 원인으로 가정한 요인의 노출상태에 따라 연구대상 인구집단을 구성하고, 이들을 일정기간 동안 추구 또는 추적관찰하여 특정 결과를 확인하는 형태의 연구
  - 노출유무를 기반으로 연구참여 집단 선정 또는 특정 인구집단 선정 후 노출 여부 조사하여 구축
  - 전향적 코호트연구: 코호트 구축 [현재] 후 추적관찰 [미래]
  - 후향적 코호트연구: 코호트 구축 [과거] 후 추적관찰 [현재] - 과거의 자료 활용, 짧은 시간 내 연구 수행 가능
  - British Doctors Cohort • Framingham Study • Nurses’ Health Study • European Prospective Investigation into Cancer and Nutrition (EPIC) • Atomic Bomb Survivor Research Program (Life Span Study Cohort)

	환자-대조군 연구	코호트 연구
장점	- 코호트 연구에 비해 대상 수의 규모가 작아 시간과 경비가 절약된다. - 단일 질병에 대해 여러가지 위험요인을 동시에 검정할 수 있다. - 비교적 희귀한 질환이나 긴 잠복기를 가지는 질병에 적용할 수 있다. - 위험요인 폭로에 관한 기록이 잘 보관된 경우 쉽게 수행할 수 있다. - 이미 발생된 환자를 대상으로 하기 때문에 윤리적 문제가 적다.	- 여러 질병과의 관련성 파악 가능 - 질병 발생 이전에 요인노출에 대한 정보를 수집함으로써 기억력 등에 의한 비뚤림 가능성 낮음 - 질병 발생 전 생화학적 자료 수집 - 후향적인 정보가 아니므로 직접 측정 가능 - 반복조사, 측정 가능
단점	- 적절한 대조군을 선정하기 힘든 경우가 많다. [selection bias] - 과거 폭로력에 대한 올바르고 정확한 정보를 수집하기가 쉽지 않다. [information bias] - 원인과 결과 발생의 시간적 선후관계를 확립하기 어려운 경우가 많다. [reverse causality] - 원인에의 폭로 정도가 매우 낮은 질환인 경우 연구가 불가능하다.	- 연구개시로부터 결과가 나오기까지 오랜 시간 걸림 - 지속적인 연구비와 노동력 필요 - 추적기간 동안 중도탈락이 많을 경우 연구성적의 비뚤림 심각

 

• 임상시험 Clinical Trial
  - 직접 사람(환자)을 대상으로 하는 의학연구
  - 진단법과 치료법 평가
  - 윤리 문제
  - 연구조건에 적합한 연구대상 확보 어려움
  - 연구대상 장기간 추적관찰 어려움
  - 각종 비뚤림에 의한 영향 받기 쉬움
  - 연구결과를 곧바로 임상에 적용 가능
  - 무작위배정; 피해와 이익 발생 가능성 동등, 비교군간 비교성 극대화, 통계분석의 전제조건 충족
  - 눈가림법 blinding; 평가항목이 주관적 요소가 강할 때