통계학12(연구설계1)

연구 설계가 잘못되면 부적절한 결론이 내려질 수도 있기 때문에 연구를 잘 계획하는 것은 매 우 중요하다. 연구가 한 번 잘못 설계되면 아무리 많은 자료를 얻는다 할지라도 설계 상의 문 제점 자체를 보완해주지는 못한다. 이 장과 다음 장에서는 연구 설계 시 고려해야 할 주요 사항들에 대해 알아보자.   

모든 연구는 연구의 초기 단계에서 그 목적이 명시되어야 한다. 연구의 목적이  사건 발생 위험과 같은 모집단 내 모수를 추정하고자 하는 것일 수도 있고, 특정 병인 학적 요인과 어떤 결과 간의 인과 관계를 파악하고자 하는 것일 수도 있으며, (새로운 처치법과 같은) 중재(intervention)의 효과를 평 가하고자 하는 것 일 수도 있다. 또한 실행 가능한 연구설계가 하나 이상일 수 있다. 궁극적으로 볼 때 연구를 어떻게 설계할 것인가 하는 문제는 연구의 목적이 무엇인가에 달려있을 뿐만 아니라, 자원이 충분한지, 그리고 윤리적으로 고려해야 할 사항들은 무엇인지 등에 의해서도 영향을 받게 된다. 

실험연구(experimental study)와 관찰연구(observational study) 

• 실험연구란 연구자가 어떤 방식으로든 결과에 영향을 미치기 위해 개입하는 연구를 말한다 임상시험 (14장)은 연구자가 처치의 종류를 결정하게 되는 실험연구의 좋은 예라 할 수 있다 실험 조건들을 미리 결정한 상태에서 수행되는 동물 연구나 실험실 연구 등도 모두 실험연구에 해당한다. 실험연구는 일반적으로 연구자가 연구 관심요인은 아니지만 결과에 영향을 미칠지도 모르는 다른 요인들을 통제할 수 있기 때문에 연구가설을 증명할 수 있는 가장 확실한 연구 설계라 할 수 있다. 그러나 인간이냐 동물들을 대 상으로 연구를 하는 경우, 실험 연구를 수행하는 것 자체가 불가능할 수도 있고, 때에 따라 비윤리적일 수도 있다. 
• 관찰연구란 연구자가 결과에 영향을 미치는 요인들을 통제할 수 없고, 단지 관찰만 할 수 있는 연구를 말하며, 코호트 연구(cohort study) 나 사례一대조 연구(case-control study) 등 이 모두 이에 속한다. 관찰연구는 결과에 영향을 미칠지도 모르는 다른 요인들을 종종 통제할 수 없기 때문에 실험연구보다 낮은 수준의 정보가 얻어지게 된다. 그러나 관찰연구 가 유일한 대안일 수박에 없을 수도 있다. 역학연구(epidemiological study)는 일반 인구 집단을 대상으로 관심 요인과 질병 간의 관계를 평가하는 연구이며, 관찰연구에 해당한다. 

 

 관찰단위(unit of observation)의 결정 

관찰단위란 분석의 측면에서 봤을 때 서로 독립적이고 개별적인, 즉, 해당 관찰단위의 반응값 이 다른 관찰단위에 의해서 영향을 받지 않는, 개체 ’ 혹은 깨체들’로 이루어진 가장 작은 집단 울 말한댜 의학 연구에서 연구자들은 보통 한 개인으로부터 얻어지는 결과에 관심을 갖게 된 댜 예를 들어 임상시험 (14장)에서는 일반적으로 한 환자의 반응값이 다른 환자로부터 관찰되는 반응값과는 서로 독립적이라고 볼 수 있기 때문에 관찰단위는 개별 환자가 된다. 그러나 아래의 예에서 볼 수 있듯이 연구의 종류에 따라 다른 형태의 관찰단위가 사용될 수도 있다.
• 치의학 연구의 경우 관찰단위는 주로 환자의 치아가 아니라 구강이 된다. 왜냐하면 이 환자의 구강 내에 있는 치아들은 서로 독립적이지 않기 때문이다. 
• 실험실에서 이루어지는 동물실험 연구와 같은 경우, 각 개체(예를 들면 생쥐)로부터 획득되는 재료(material) 들을 한 묶음으로 간주해야 하는 상황이 있을 수 있다. 이런 경우 개체 각각을 평가하는 것은 부적절하며) 이보다는 재료 [예를 들면 세포배양판 위에 동일한 배양액을 넣은 (well) 들] 묶음을 하나의 관찰단위로 간주해야 한다. 
• 집락 (혹은 군집) 무작위배정 임상시험 (cluster randomized trial) 은 개인이 아닌 집단, 예를 들면 한 반의 학생 전체)이 관찰단위가 되는 실험 연구의 한 예이다. 
• 생태학적 연구(ecological study)는 각 개인이 아니라 커뮤니티 혹은 집단이 하나의 관찰 단위가 되는 특별한 형태의 역학연구에 해당한다. 예를 들어 유방암 사망률이 국가 간에 차이가 있는지, 그리고 이 차이가 국가 단위의 특성들과 관련이 있는지 조사한다고 생각해보자. 만일 국가 특성에 따라 유방암 사망률이 달라지는 것으로 나타난다면) 이는 후속 연구를 위한 가설을 세우는 데 도움이 될 것이다. 하지만 생태학적 연구는 연구결과에 편 향이 개입될 소지가 많기 때문에 특별히 주의해서 결과를 해석해야 한다.

 

다기관 연구(mu|ticehter study) 

다기관 연구란 두 개 이상의 기관(예를 들면 종합병원, 지역병원 등)이 참여하는 연구를 말한다. 이때 각 기관은 병원의 종별이나 규모 등에 있어서 서로 다를 수 있지만》 연구계획서는 동일한 것을 사용해야 한다. 만일 기관들 간에 연구관리 수준이 상이하다면 동일 기관 내 서로 다른 두 개인은 다른 기관의 두 개인에 비해 상대적으로 유사한 결과를 보이게 될 가능성 이 높다. 다기관 연구자료를 분석할 때에는 (분석은 보통 중앙 연구관리센터에서 실시되게 된다) 이 러한 기관 효과(center effect)를 고려해야만 한다. 기관 효과를 고려하는 방법으로는 집 락 자료에 적절한 분석법을 사용하는 방법과 다변수 회귀분석으로 기관의 효과를 보정 (adjust) 하는 방법  등이 가능하다.

 

인과성(causality) 평가 

의학 연구의 주된 관심은 대부분 특정 요인에 노출되는 것이 결과의 원인이 되었는가 (예를 들면 흡연이 폐암의 원인이 되었는가)를 평가하는 데 있다. 실험연구인 무작위배정 임상시험이 이러한관심 요인과 질병 간의 인과관계를 평가할 수 있는 가장 확실한 연구 방법이긴 하지만, 인과성 성립 조건에 관한 몇 가지 기준들이 만족되기만 한다면 관찰연구 역시 인 
과 관계를 평가하는 데 사용될 수 있다. 인과성 성립 조건에 관한 가장 유명한 기준은 Hill 이 제시한 기준이다..
1. 원인은 결과에 선행되어야 한다. 
2. 개연성이 있어야 한다. 즉, 생물학적으로 발생 가능한 연관성이어야 한다. 
3. 기존의 다수 연구결과들과 일관성이 있어야한다. 
4. 원인과 결과 간 연관성 크기가 커야 한다. 
5. 효과에 대한 용량-반응관계가 성립되어야 한다. 즉, 효과의 수준이 올라갈수록 질병의 정 
도가 더 심해지거나 질병의 발현이 더 빨라져야 한다. 
6. 해당요인이 제거되면 질병의 위험이 감소해야한다. 

 

단면연구(cross-sectional study) 와 종적 연구(|ohgitudina| study)

• 단면연구란 설문조사나 센서스 등과 같이 어느 한 시점에서 수행되는 연구를 말한다. 설문조사(survey)는 특정 주제에 대한 개인의 신념이냐 성향 등을 파악하기 위해 인구집단으로부터 대규모 표본을 추출해 조사하는 연구이다. 센서스(census, 인구조사)는 설문조사의 특별한 형태 중 하나로, 목표 모집단 전체를 전수조사 하는 것을 말한다. 단면연구는 의학에서 인구집단 내 특정 조건에 대한 시점 유병률(point prevalence)을 추정하고자 할 때 매우 효과적으로 사용될 수 있는 연구이다. 

단면연구에서는 연구 시작 전 어떤 시점에서 사건들이 발생했는지를 파악할 수 없기 때문에 관심 요인이 질병의 원인이었는지에 대한 여부는 평가할 수 없고, 단지 해당 요인과〈 질병 간의 연관성 여부만을 확인할 수 있다 (즉, Hill 의 번 기준에 관한 충족 여부를 증명할 수 없다)． 그리고 질병의 발생률(incidence), 즉, 일정 기간 동안에 새로운 사건이 발생하는 율도 추정할수 없다. 도 한 단면연구는 특정시점에서 연구가수행되기 때문에 시 간에 따른 경향성 (trend) 도 평가할 수 없다. 그러나 단면연구는 일반적으로 빠르고 쉽게 
수행할 수 있다는 장점을 가지고 있다. 
• 반복적 단면연구(repeated cross-sectional study)란 시간에 따른 경향성을 파악하기 위해서 여러 시점에 걸쳐 단면연구를 반복적으로 실시하는 것을 말한다. 그러나 이 연구는 각시점 별로 참여하는 연구대상자들이 서로 다르기 때문에, 시점들 간에 명백한 변화가 관찰되는 경우, 이것이 해당 사건의 특성 때문인지, 아니면 단순히 각 시점 별 연구대상자들의 특성이 변했기 때문인지는 파악할 수 없다. 
• 종적 연구란 동일한 연구대상자들을 시간이 흐름에 따라 추적하는 연구이다. 대부분의 경우에 종적 연구는 특정 시점을 기준으로 연구대상자들을 시간의 흐름에 맞춰 앞으로(forward) 조사해 나가는 전향(prospective)인 연구의 형태로 수행된다. 하지만 때로는 연구대상자들을 모집한 뒤 이들이 과거에 경험했던 요인들을 거꾸로(backward) 추적 조사하는 후향적 (retrospective)인 연구를 진행하기도 한다. 일반적으로 종적 연구는 단면연구보다 시간이 더 오래 걸리기 때문에 상대적으로 더 많은 자원이 필요하게 된다. 또한 연구가 의무기록지나 연구대상자 본인의 기억 등에 의존하는 경우에는 편향(bias) 이 발생할 소지가 많다.실험연구들의 주된 목적은 어떤 중재가 미래의 결과에 어떤 영향을 미치게 될 것인지를 파악하는 데 있으므로 대부분 전향적으로 수행된다. 반면에 관찰연구들은 전향적으로 수행될 수도 있고 후향적으로 수행될 수도 있다 

 

대조군(control group) 

비교 집단 또는 대조군의 사용 여부는 연구를 설계하고, 그 연구결과를 해석하는 데 있어서 매우 기본적 인 사항이다. 예를 어 어떤 요인과 질병 간의 인과관계를 밝히고자 하는 경우에 는 관심 요인에 노출된 집단의 질병 발생 위험  또는 발생 오즈를 해당 요인에 노출되지 않은 집단과 비교해야 한다. 

 

편향, 비뚫림 (bias) 

 

연구로부터 얻어 진 결과와 실제 상태 간에 구조적인 차이 (systematic difference)가 존재한다 면 이를 편향이 발생되었다고 한다.