제 10장 (1). 감염질환의 역학

1. 감염병의 자연사

1.1 용어의 정의와 개념

1) 감염병역학

• 감염병역학 : 지역사회와 집단에서 감염병의 발생 수준을 파악하고 전파과정을 이해하며, 원인을 구명하여 감염병 관리 방법을 개발하여 예방과 관리에 적용하는 것
• 미생물학, 면역학과 병리학, 임상의학 등 다학제간 접근 필요
• 전파 경로 파악이 중요하여 감염병을 전파 경로별로 분류

구 분	주요 감염병
수인성 및 식품매개감염병	콜레라, 장티푸스, 파라티푸스, 세균성이질, 장출혈성대장균감염증, 비브리오패혈증, A형간염
사람간 접촉에 의한 감염병	급성호흡기 감염, 인플루엔자, 수두, 무균성뇌막염과 장바이러스 감염, 단순포진, CMV감염, 성홍열, 수막구균성수막염, SARS, 결핵
성접촉매개감염병	임질, 매독, 후천성면역결핍바이러스 감염/후천성면역결핍증
절지동물매개감염병	페스트, 말라리아, 황열, 뎅기열, 지카바이러스감염증
인수공통감염병	탄저, 공수병, 야토병, 브루셀라증, 렙토스피라증
의료관련감염병(병원감염)	반코마이신내성황색포도알규느, 메티실린내성황색포도알균, 반코마이신내성장구균
예방접종 대상 감염병	디프테리아, 백일해, 파상풍, 홍역, 유행성이하선염, 풍진, 폴리오, B형간염, 일본뇌염

2) 감염과 전염, 오염, 집락형성

• 감염(infection): 병원체가 숙주에 침입한 뒤 증식하여 세포와 조직에 병리 변화를 일으켜 증상과 증휴를 나타내거나, 면역반응을 야기하는 상태
• 임상중상과 증후, 혈청학적 검사, 병원체 분리, 최근에는 분자생물학적 방법으로 감염여부 진단
• 오염(contamination): 병원체 혹은 독 등의 유해한 물질이 사람과 다양한 매개체 표면 혹은 내부에 존재하는 상태
• 집락형성(colomization): 감염과 유사하나 숙주 반응이 없는 경우 포함

3) 풍토병과 유행병

• 풍토병(endemic disease): 한 지역사회나 집단에서 일정 수준으로 발생하는 질병
• 유행병(epidemic disease): 한 지역사회나 집단에서 평소 수준 이상으로 많이 발생한 질병, 반드시 과거 발생 수준과 비교하여 결정
• 대유행(pandemic): 감염병이 두 개 대륙 이상 도는 전 세계 등과 같이 광범위한 지역에서 발생하는 경우
• 동물유행(epizootic): 감염병이 동뭉에서 유행하는 경우

 

1.2 감염병의 자연사

1) 사람 중심으로 본 자연사

• 잠복기(incubation period): 감염 시작 시점부터 증상과 증후가 발생한 시점까지의 기간
• 잠복기 길이 결정 요인: 병원체 특성, 병원체 수, 침입 경로, 감염 형태(국소 혹인 전신 감염), 병리 기전(침입, 독소 혹은 면역 병리 반응 등), 숙주의 면역 상태
• 잠복기는 주로 오른쪽으로 꼬리가 긴 대수정규분포
• 감염병의 잠복기 활용
  • 질병마다 특이 잠복기가 있어 감염병 유행 시 원인균 추정
  • 공동매개전파와 점진적 전파의 구분에 잠복기 분포 양상 활용
  • 접촉자 감염병 발현 가능 기간 추정하여 검역 기간 선정
  • 세대기와이 관계 고려해 전파 기간 추정

2) 병원체 중심으로 본 자연사

• 잠재기간(latent period): 감염이 일어났으나 병원체가 숙주에서 발견되지 않는 기간. 감염의 전파가 일어나지 않는 기간을 의미
• 개방기간(patent period): 감염 후 병원체가 숙주에서 발견되는 기간. 감염의 전파가 가능한 기간을 의미
• 세대기(generation time): 감염 시작 시점부터 균 배출이 가장 많은 시점까지의 기간

3) 호흡기감염병과 소화기감염병의 자연사 비교

호흡기감염병의 잠복기와 잠재기간
<ㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡ총감염기간ㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡ>
<-잠재기간->|<ㅡㅡㅡㅡ개방기간(전파기간)ㅡㅡㅡㅡ>
<ㅡㅡㅡ잠복기ㅡㅡㅡ>|<ㅡㅡㅡ증상발현기간ㅡㅡㅡ>

소화기감염병의 잠복기와 잠재기간
<ㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡ총감염기간ㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡ>
<ㅡㅡㅡ잠재기간ㅡㅡㅡ>|<ㅡ개방기간(전파기간)ㅡ>
<ㅡ잠복기ㅡ>|<ㅡㅡㅡㅡㅡ증상발현기간ㅡㅡㅡㅡㅡ>

 

1.3 감염병의 임상 스펙트럼

1) 현성감염과 불현성감염

• 감염(A+B+C+D+E)
• 현성감염(B+C+D+E)
  • 증상이 나타나는 감염
  • 증상의 중등도에 따라 경미한 증상(B), 중증도 증상(C), 심각한 증상(D), 사망(E)으로 구분
• 불현성감염(A): 감염이 일어났으나 임상증상과 증후가 없는 상태로 무증상감염(subclinicl infection)이라고도 함

2) 잠재감염(latent infection)

• 병원체가 숙주에서 임상증상을 일으키지 않으면서 지속적으로 존재하는 상태
• 병원체와 숙주가 평형을 이루는 상태
• 잠재감염을 일으키는 병원체는 가장 진화가 잘된 병원체로 평가

 

1.4 병원체와 숙주 간의 상호작용 지표

1) 감염력(infectivity)

• 병원체가 숙주 내에 침입 증식하여 숙주에 면역반응을 일으키게 하는 능력
• $ID_{50}$ (infectious dose to 50 percent exposed individuals): 병원체를 숙주에 투여하였을 때, 숙주의 50%에게 감염을 일으키는 최소한의 병원체 수

$$감염력 ( \text{%} ) = \frac{(A+B+C+D+E)}{감수성있는 대상자 총수} \times 100$$

$$이차발병률 ( \text{%} ) = \frac{잠복기간중 발병자 수}{일차환자에 노출된 감수성자 수} \times 100$$

2) 병원력(pathogenicity)

• 병원체가 현성감염을 일으키는 능력
• 감염된 사람들 중에서 현성 감염자의 비율

$$병원력 ( \text{%} )=\frac{(B+C+D+E)}{(A+B+C+D+E)} \times 100$$

3) 독력(virulence)

• 현성감염자 중에서 매우 심각한 임상증상이나 장애가 초래된 사람의 비율
• 사망은 가장 심각한 질병의 결과로 치명률로 나타냄

$$치명률 ( \text{%} )=\frac{E}{(B+C+D+E)} \times 100$$

 

 

2. 감염질환의 생성과 전파

2.1 병원체

감염사슬 6단계

 

2.2 병원소(resevior)

• 병원체가 생존하고 증식하면서 감수성 있는 숙주에 전파시킬 수 있는 생태적 지위(ecological niche)
• 사람(환자, 보균자), 동물, 곤충, 물, 흙 등
• 감염원(source of infection)
  • 숙주에게 감염성 있는 병원체를 전달하는 생물과 사물 모두 통칭
  • 생존은 할 수 있으나 증식은 할 수 없는 경우도 포함
  • 병원소가 항상 감염원이 되는 것은 아님

1) 인간 병원소

• 환자, 보균자 모두 포함
• 건강보균자(healthy carrier): 감염의 처음부터 끝까지 무증상 감염(ex.B형간염)
• 잠복기보균자(incubatory carrier): 잠복기 동안 일시적 보균자(ex.홍역, 인플루엔자 등 많은 호흡기감염병)
• 회복기보균자(convalescent carrier): 임상증상이 없어진 회복기에 균 배출(ex.새균성이질, 장티푸스 등 많은 소화기감염병)
• 일시보균자(transient carrier), 만성보균자(chronic carrier)
• 보균자로 존재하는 기간, 감염 부위, 전파수단에 따라 유행관리에서 보균자의 중요성 달라짐

2) 동물 병원소

• 인수공통감염병(zoonosis): 척추동물과 인간 사이에 상호 전파되는 병원체에 의해 발생하는 질병
• 신종감염병 발생에 중요 역할

3) 환경 보건소

• 레지오넬라균은 생태계내에서 물에서 생존 및 증식을 하므로 도시 내 집담감염 발생 요인
• 히스토플라즈마 등의 진균류들 흙을 병원소로 살아감

 

2.3 병원소에서 병원체 탈출

질병	탈출	전파	침입
홍역, 디프테리아, 결핵, 인플루엔자, 중증급성 호흡기 증후군	기도분비물	직접전파(비말), 공기매개전파(비말핵), 개달물 등	호흡기, 점막
장티푸스, 소아마비, 콜레라, A형간염, 세균성이질, 장출혈성 대장균 감염증	분변	음식, 파리, 손, 개달물
AIDS, B형간염, C형간염	혈액	주사바늘	피부(자상부위)
말라리아, 사상충, 일본뇌염, 황열, 뎅기열	혈액	흡혈절지동물	피부(자상부위)
단순포진, 임질, 매독, 피부감염증	병변부위 삼출액	직접전파(접촉, 성교), 파리	피부, 성기점막, 안구점막 등

 

2.4 전파

1) 전파수단에 따른 분류: 직접전파(direct transmission)와 간접전파(indirect transmission)

감염병 전파수단의 분류와 감염병의 예

• 매개물(vehicle): 무생물로부터 질병을 전파하는 매개체
• 매개생물(vector): 매개물 중 곤충과 같은 생물이 매개 수단인 경우
  • 모기: 말라리아, 사상충증, 일본뇌염, 황열, 뎅기열, 지카바이러스감염증, 치쿤구니야열, 웨스트나일열
  • 쥐: 렙토스피라증, 살모넬라증, 라싸열, 신증후군출혈열
  • 쥐벼룩: 페스트, 발진열
  • 진드기류: 재귀열(tick-borne relapsing fever), 쯔쯔가무시증, 중증열성혈소판감소증후군
  • 이: 발진티푸스, 재귀열(louse-borne relapsing fever)

2) 전파양식에 따른 분류: 공동매개전파와 사람간 전파(접촉전파)

3) 새로운 숙주로 침입

4) 숙주의 감수성

(1) 개인의 면역성

면역의 종류와 예

(2) 집단면역(herd immunity)

• 집단면역: 집단 내 면역된 인구의 비율, 특정 감염병 전파에 대한 집단의 저항수준
• 집단면역수준 = 저항성(면역)이 있는 사람 수 / 총인구수 x 100
• 한계밀도: 유행이 일어나는 집단면역의 한계치

 

 

3. 감염병의 유행과 유행조사

3.1 감염병 유행의 원리와 의미

1) 감염재생산수와 유행의 원리

• 감염재생산수($R$) : 한 인구집단 내에서 특정 개인으로부터 다른 개인으로 질병이 확대되어 나가는 잠재력
• 기초감염재생산수(basic reproduction number, $R_0$ ) : 모든 인구가 감수성이 있다고 가정할 떄 감염성 있는 환자가 감염 가능 기간 동안 직접 감염시키는 평균 인원 수 = 각 감염자가 전파시킨 2차 감염자 수 / 전체 접촉자 수
• 2단계 감염자수(실제 감염재생산수, $R$ ) = $R_0 - p \times (R_0)$ ($p$ : 집단면역)
• $p$ = 75% -> $R_0$ = 1 : 지역사회 환자 수 일정하게 유지되는 풍토병
• $p$ > 75% -> $R_0$ < 1 : 질병 소멸
• $p$ < 75% -> $R_0$ > 1 : 질병의 유행
• 질병이 유행이 일어나지 않으려면
  $p> \frac{R_0 - 1}{R_0} = 1 - \frac{1}{R_0}$

2) 감염재생산수의 결정요인

• $R$ 결정요인
  • $\beta$ : 감염원이 감수성자와 1회 접촉시 감염 전파시킬 확률
  • $\kappa$ : 단위 시간 동안 감염원이 감수성자와 접촉하는 횟수
  • $D$ : 감염원이 감염 전파시킬 수 있는 기간

$$R = \beta \times \kappa \times D$$

 

3.2 감염병 유행과 유행조사

1) 질병 유행의 정의

• 역학조사(epidemic investigation), 유행조사(outbreak investigation) : 질병 유행의 대상 및 유행규모를 파악하고 그 원인을 밝혀 필요한 조치를 슈행하여 유행을 종식시키고, 유행의 재발 예방을 위한 대책 수립에 활용하기 위해 수행되는 모든 활동
• 유행의 정의와 요소
  1. 주어진 인구집단(지역사회)에서
  2. 비교적 짧은 기간에(상대적인 개념으로)
  3. 임상적 특성이 비슷한 증후군이(원인이 동일하리하는 가정)
  4. 통상적으로 기대했던 수(토착성 발생수준) 이상으로 발생하는 것

 

3.3 유행조사의 목적

현사태가 유행인 경우 감염병의 확산을 방지할 대책을 마련하기 위해 원인을 밝히고 원인 병원체의 감염원과 전파과정을 파악해야 함

 

3.4 유행조사의 기본 단계

1단계: 유행의 확인과 크기 측정

환자와 사례들을 정확하게 파악하고 유행 여부 판단하고 자연사 관련 변수 측정

2단계: 유행질환의 기술역학적 분석

(1) 유행의 시간적 특성에 대한 기술: 유행곡선(epidemin curve)의 작성
유행곡선

• 유행을 시간에 따라 기술하는 방법으로 시간(날짜)을 X축, 신환자 수를 Y축으로 표시한 그림
• 해당 질병의 잠복기 분포, 최단/최장/평균 잠복기 확인
• 잠복기 분포를 이용하여 병원체 종류를 추정하고 공동노출일이 언제인지 추산
• 전파 양식 추정
• 단일/다중 노출 파악
• 2차/3차 유행 여부 확인
• 유행규모 파악
• 향후 유행의 진행 여부와 규모 예측
  <1> 단일봉(unimodal) : 공동 오염원 단일노출
  <2> 단일봉 고원 봉우리, 긴 잠복기 : 지속적 오염
  <3> 다봉형 : 간헐적 노출
  <4> 증식형(propagated) : 접촉감염

(2) 유행의 공간적 특성에 대한 기술 : 점지도(spot map) - 사례의 분포를 지리적 특성에 따라 표시한 지도

(3) 유행의 인적 특성에 따른 기술

3단계: 유행 원인에 대한 가설 설정

4단계: 분석역학적 연구를 통한 가설 검정

5단계: 유행관리 사업평가와 커뮤니케이션

 

 

4. 감염병 관리원칙과 예방접종

4.1 감염병 관리

• 감염병 생성 과정 6단계 중 특정 또는 여러 간뎨 개입을 통해 감염병 발생 방지
• 효율성을 따져 어느 단계에 개입할지 결정

1) 병원체와 병원소 관리

• 감염병 발생 1차 원인인 병원체 또는 병원체의 생존과 증식에 필요한 병원소 제거
• ex. 동물의 살처분 또는 보균자 격리
  2) 전파과정 관리

(1) 검역과 격리

• 검역(quarantime) : 감염병 유행 지역에서 들어오는 사람(동물, 화물)에 대해 검역기간에 일정한 장소에 머물게하거나 유숙하는 곳을 신고하도록 하여 질병 발생여부를 적극적으로 감시
• 검역기간 : 감염이 의심되는 시점부터 해당 감염병의 최장 잠복기
• 격리(isolation) : 감염병을 전파시킬 우려가 있는 감염자(환자, 보균자)를 전염력이 없어질 때까지 감수성자들로부터 떼어 놓는 것
• 격리기간 : 질병의 감염가능 기간으로 환자나 보균자에서 균 배출이 되지 않을 때까지 격리

(2) 위생 관리

환경위생, 식품위생, 개인위생

3) 숙주 관리

(1) 숙주 면역 증강

(2) 환자 조기발견 조기치료

 

4.2 예방접종의 의미와 역학적 효과 판정

1) 예방접종의 역학적 의미

집단 면역 수준에 따라 예방접종을 통해 감염병 유행 막을 수 있음

(1) 예방접종의 기본 원칙

1. 예방접종의 예방효과
2. 예방접종의 안전성
3. 예방접종의 유용성(대상질환의 질병부담)
4. 예방접종의 비용-편익, 비용-효과
5. 예방접종 방법의 용이성

2) 예방접족 효과 측정법

• 1차 백신 실패 : 예방접종을 실시하였으나 숙주의 면역체계에서 충분한 항체를 만들지 못한 경우
• 2차 백신 실패 : 예방접종 후 충분한 항체가 생성되었으나 시간이 지나면서 항체 역가가 떨어져 방어하지 못하는 경우
• 백신의 효과 평가
  VE(Vaccine efficacy) = (Iu - Iv) / Iu * 100(%)
  Iu : 비접종군의 질병 발생률(Incidience rate of unvaccinated group)
  Iv : 접종군의 질병 발생률(Incidience rate of vaccinated group)

 

4.3 법정감염병과 감염병관리

• 법정감염병 : 국가가 [감염병의 예방 및 관리에 관한 법류]로 지정하여 특별히 관리하는 감염병으로서 신고 대상 질병(notifiable diseases)

1) 법정감염병 분류

• 제1군감염병 : 식수나 식품을 매개로 집단 발생의 우려가 커 발생 즉시 방역대책 수립
• 제2군감염병 : 국가 예방접종사업 대상
• 제3군감염병 : 간헐적 유행가능성 있어 발생 감시와 방역대책 수립 필요
• 제4군감염병 : 국내 새롭게 발생 또는 국내 유입이 우려되는 해외유행감염병, 보건복지부령
• 제5군감염병 : 기생충 감염, 보건복지부령
• 지정감염병 : 그 외 보건복지부장관 지정

2) 법정감염병의 신고

3) 감염병 환자와 의사환자

• 환자(확진)(confimred case) : 감염병의 병원체가 인체에 침입하여 증상을 나타내는 사람
• 의사환자(suspected case) : 감염병병원체가 인체에 침입한 것으로 의심이 되나 확인되기 전 단계
• 병원체보유자 : 임사적 증상은 없으나 감염병병원체 보유자

 

4.4 국제적 감염병 관리 수준

• 관리(control) : 특정 감염병의 발생률, 유병률, 이환율, 사망률 등이 지역적으로 받아들일만한 수준까지 감소
• 퇴치(elimination) : 미리 정해놓은 매우 낮은 목표수준으로 질병전파 수준 낮추는 것
• 박멸(eradication) : 세계적으로 질병발생과 전파가 없어져 더 이상 관리가 불필요한 상태(두창, 우역)