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1. 개요
역학(疫學, epidemiology)은 인구 집단 안에서 발생하는 모든 생리 및 이상 상태의 빈도와 분포를 기술하고, 이를 결정하는 요인들의 원인적 관련 여부에 근거를 두고 그 발생 원인과 투입된 사업의 작동 기전을 구명함으로써 효율적인 예방법을 탐색하는 예방의학의 한 분야이다. 역학에 근거하여 실시하는 조사를 역학조사라고 한다.어원은 '전염병학', 즉 '역병'을 연구하는 학문이라는 의미로 지어진 단어이지만(염병 역(疫), 배울 학(學)) 현대에는 감염병을 비롯하여 암, 당뇨, 고혈압 등의 만성질병과 그 원인의 분포에 대해서까지 연구하는 학문이 되었다. 질병원인의학/병인(病因)[1]학 정도로 이해하면 이해가 쉬울 듯하다.
한글로 표기가 같은 力學(역학: 물리학의 한 분야)이나 易學(역학: 주역 책으로 점을 치는 기술)과 혼동되는 경우가 많다.
2. 세부 분야
- 감염병 역학(Infectious disease epidemiology)
- 환경 역학(Environmental epidemiology): 환경이 건강, 질병에 미치는 영향을 연구한다.
- 직업 역학(Occupational epidemiology): 작업장 환경이 노동자의 건강에 미치는 영향을 연구한다.
- 약물 역학(Pharmacoepidemiology): 약물과 인구 집단의 상호작용(효과, 부작용 등)을 연구한다.
- 분자 역학(Molecular epidemiology)
- 유전 역학(Genetic epidemiology): 유전자, 유전자와 환경의 상호작용이 질병과 건강에 미치는 영향을 연구한다.
- 법의학 역학(Forensic epidemiology)
- 재난 역학(Disaster epidemiology): 재난이 건강과 질병에 미치는 영향을 연구한다.
- 영양 역학(Nutritional epidemiology): 건강과 질병에 영향을 미치는 식이/영양 요소들을 연구한다.
3. 연구 방법
3.1. 실험 연구(Experimental studies)
3.2. 관찰 연구(Observational studies)
3.2.1. 코호트 연구
코호트 연구(Cohort study)는 특정 요인에 노출된 집단과 그렇지 않은 집단을 추적 관찰하여 특정 요인과 질병과의 연관성을 밝히는 연구이다. 대표적인 코호트 연구로는 4만여명의 영국 의사를 수십년간 추적 관찰하여 흡연과 폐암 등 질병과의 연관성을 밝힌 리처드 돌(Richard Doll)과 브래포드 힐(Bradford Hill)의 연구와 심혈관 질환의 위험 요인을 밝힌 프래밍험(Framingham) 심장 연구가 있다. 프래밍험 심장 연구는 1948년 시작되어 지금도 계속되고 있다.장점: 단면 연구, 환자-대조군 연구와 다르게, 시간적 선후관계를 알 수 있다. 선택 바이어스와 회상 바이어스에 덜 취약하다. 환자-대조군 연구와 다르게, 상대위험도, 기여위험분율을 측정할 수 있으며, 요인들이 다양한 질병에 미치는 영향을 연구할 수 있다. 희귀한 요인에 대한 노출과 질병의 관계를 연구하기에 적합하다.
단점: 시간과 비용이 많이 든다. 시간이 지남에 따라서, 참가자들의 요인에 대한 노출 상태가 변화하거나, 질병의 진단 기준, 정의가 변화하여 정확한 결과를 도출하지 못할 가능성이 있다. 환자-대조군 연구에 비해서 희귀한 질병을 연구하기 위해서는 큰 표본 수가 필요하다. 추적 관찰 탈락(follow-up loss) 바이어스가 발생할 수 있다.
3.2.2. 환자 대조군 연구
환자-대조군 연구(Case-control study)는 특정 질병의 유무로 환자군/대조군을 설정하여 두 집단 사이에 특정 요인에 대한 노출을 비교하는 연구이다.장점: 코호트 연구에 비해 시간과 비용이 적게 든다. 단면 연구나 코호트 연구의 경우 희귀한 질병을 연구하기 위해서는 참가자의 수를 크게 늘려야 하는데 반면, 환자-대조군 연구는 이미 질병을 가지고 있는 사람들 중 환자군을 설정하므로, 희귀한 질병을 연구하는데 특히 적합하다.
단점: 단면 연구와 동일하게, 시간적인 선후관계가 나타나지 않으므로, 인과관계를 결정할 수 없다. 단면 연구와 마찬가지로 희귀한 요인에 대해서 연구하기는 부적합하다. 예를 들어, 우주정거장 환경이 질병에 미치는 영향을 연구한다면, 대부분이 우주정거장에 가보지 않았으므로, 정상적인 연구 결과가 나오기 힘들 것이다. 단면 연구나 코호트 연구와 달리, 질병의 유병률을 구할 수 없으며, 이와 관련된 통계적 개념들(상대위험도, 기여위험도, 기여위험분율 등)을 구할 수 없다. 환자-대조군 연구는 환자군과 대조군을 설정 할 때 선택 바이어스(selection bias)에 특히 취약하며, 병원 내에서 환자-대조군 연구를 실시할 경우 벅슨 바이어스(Berksonian bias)가 발생할 수 있다.
3.2.3. 단면 연구
역학 연구에서 단면연구(Cross-sectional study)는 특정한 시점에서 요인과 질병과의 관계를 밝히는 연구이다.강점: 전체 인구 중 질병을 가지고 있는 인구의 비율로 유병률(prevalance)를 구할 수 있으며, 특정 요인에 노출된 사람들의 비율로 폭로율(exposure rate)를 구할 수 있다. 환자-대조군 연구나 코호트 연구에 비해서 시간과 비용이 적게 든다는 장점이 있다.
한계: 노출이 질병의 '원인'이기 위한 가장 중요한 조건은, 노출이 질병보다 시간적으로 선행해야 한다는 것이다. 당연하게도, 질병이 발생한 뒤 노출이 발생했다면, 해당 노출 요인이 질병을 야기했다고 볼 수는 없다. 그러나 단면 연구의 경우, 동일한 시점에 수집된 노출 정보와 질병 정보를 이용하여 연관성을 측정하므로, 노출 요인이 질병 발생에 선행한다는 시간적 관계(temporal relationship)을 담보하기 어렵다. 특정 처치(treatment) 후 발생하는 결과를 관찰하는 무작위 실험 연구(randomized trial)나, 질병을 가지고 있지 않은 사람들을 대상으로 노출 여부에 따른 질병 발생 여부를 추적(follow-up)하는 코호트 연구(cohort study)와 비교해보면 설계상의 차이를 보다 명확히 알 수 있다.
또한, 단면 연구는 생존 바이어스(survival bias)와 회상 바이어스(recall bias)에도 취약하다.
3.2.4. 생태학적 연구
생태학적 연구(ecological study)는 개인이 아닌 집단을 분석 단위로 하는 연구이다. 예를 들어 시군구별 금연 정책과 흡연률의 관계를 연구하는 경우가 생태학적 연구에 해당된다. 생태학적 오류(ecological fallacy)에 빠질 수 있다.4. 관련 통계적 개념
4.1. 관련도와 영향도의 측정
4.2. 질병과 사망의 측정
4.3. 인과관계의 조건
상관관계가 있다고 해서 인과관계가 있다고 볼 수는 없다. 예를 들어, 위 그림에서 유기농 식품의 판매량과 자폐증 진단은 매우 강력한 상관관계를 보이는데, 이러한 자료가 둘 사이의 인과 관계를 보여주지는 않는다. 따라서, 인과성을 판단하기 위한 기준이 필요하며, 인과성을 판단하기 위하여 역학에서 사용되는 대표적인 기준에는 힐의 기준(Hill's criteria)이 있다.
4.4. 바이어스(편향)
[1] 병의 원인.