background image

background image

Page 1 of 24 

 

E

P I D E M I O L O G Y

 

A Brief Introduction

 

Epidemiology – definition 

  epi – means “on, upon, befall” 

  epidermis:  upon the body, skin 

  demo – means “people, population, man” 

  demographics 

  ology – means study of. 

  Literally epidemiology:  that which befalls man. 

  Some see epidemiology as science, others see it as a method. 

  Generally seen as a scientific method to investigate disease. 

  Def:  an investigative method used to detect the cause or source of 

diseases, disorders, syndromes, conditions, or perils that cause pain, 
injury illness, disability, or death in human populations or groups. 

 

 

 


background image

Page 2 of 24 

 

E

P I D E M I O L O G Y  

 

W

H A T   I S   I T

  The  study  of  the  nature,  cause,  control,  and  determinants  of  the 

frequency and distribution of disease, disability, and death in human 
populations. 

  Also  involves  characterizing  the  distribution  of  health  status, 

diseases,  or  other  health  problems  in  terms  of  age,  sex,  race, 
geography,  religion,  education,  occupation,  behaviors,  time,  place, 
person, etc. 

  This characterization is done in order to explain the distribution of a 

disease or health related problems in terms of the causal factors. 

  Serves  as  the  foundation  and  logic  of  interventions  made  in  the 

interest of public health and preventive medicine.  

  It  is  considered  a  cornerstone  methodology  of  public  health 

research,  and  is  highly  regarded  in  evidence-based  medicine  for 
identifying  risk  factors  for  disease  and  determining  optimal 
treatment approaches to clinical practice.  

  In  the  work  of  communicable  and  non-communicable  diseases,  the 

work of epidemiologists range from outbreak investigation to study 
design,  data  collection  and  analysis  including  the  development  of 
statistical  models  to  test  hypotheses  and  the  documentation  of 
results for submission to peer-reviewed journals.  

  Epidemiologists may draw on a number of other scientific disciplines 

such  as  biology  in  understanding  disease  processes  and  social 


background image

Page 3 of 24 

 

science  disciplines  including  sociology  and  philosophy  in  order  to 
better understand proximate and distal risk factors. 

 

 

H

I S T O R Y

 

 The  Greek  physician  Hippocrates  is  sometimes  said  to  be  the  father  of 

epidemiology.  He  is  the  first  person  known  to  have  examined  the  relationships 

between the occurrence of disease and environmental influences. He coined the 

terms endemic (for diseases usually found in some places but not in others) and 

epidemic (for disease that are seen at some times but not others). 

 One of the earliest theories on the origin of disease was that it was primarily the 

fault  of  human  luxury.  This  was  expressed  by  philosophers  such  as  Plato  and 

Rousseau, and social critics like Jonathan Swift. 

 In  the  medieval  Islamic  world,  physicians  discovered  the  contagious  nature  of 

infectious  disease.  In  particular,  the  Persian  physician  Avicenna,  considered  a 

"father of modern medicine," in The Canon of Medicine (1020s), discovered the 


background image

Page 4 of 24 

 

contagious  nature  of  tuberculosis  and  sexually  transmitted  disease,  and  the 

distribution of disease through water and soil. 

 Avicenna  stated  that  bodily  secretion  is  contaminated  by  foul  foreign  earthly 

bodies before being infected. He introduced the method of quarantine as a means 

of limiting the spread of contagious disease.  

 He  also  used  the  method  of  risk  factor  analysis,  and  proposed  the  idea  of  a 

syndrome in the diagnosis of specific diseases. 

 When the Black Death (bubonic plague) reached Al Andalus in the 14th century, 

Ibn Khatima hypothesized that infectious diseases are caused by small "minute 

bodies" which enter the human body and cause disease.  

 Another 14th century Andalusian-Arabian physician, Ibn al-Khatib (1313–1374), 

wrote a treatise called On the Plague, in which he stated how infectious disease 

can be transmitted through bodily contact and "through garments, vessels and 

earrings." 

 In the middle of the 16th century, a famous Italian doctor from Verona named 

Girolamo  Fracastoro  was  the  first  to  propose  a  theory  that  these  very  small, 

unseeable, particles that cause disease were alive.  


background image

Page 5 of 24 

 

 They were considered to be able to spread by air, multiply by themselves and to be 

destroyable by fire. In this way he refuted Galen's theory of miasms (poison gas in 

sick people).  

 In 1543 he wrote a book De contagione et contagiosis morbis, in which he was the 

first to promote personal and environmental hygiene to prevent disease.  

 The miasmatic theory of disease held that diseases such as cholera or the Black 

Death were caused by a miasma (Greek language: "pollution"), a noxious form of 

"bad air". In general, this concept has been supplanted by the more scientifically 

founded germ theory of disease.  

 The  development  of  a  sufficiently  powerful  microscope  by  Anton  van 

Leeuwenhoek in 1675 provided visual evidence of living particles consistent with a 

germ theory of disease. 

 John Graunt, a professional haberdasher and serious amateur scientist, published 

Natural and Political Observations ... upon the Bills of Mortality in 1662. In it, he 

used analysis of the mortality rolls in London before the Great Plague to present 

one of the first life tables and report time trends for many diseases, new and old.  


background image

Page 6 of 24 

 

 He  provided  statistical  evidence  for  many  theories  on  disease,  and  also  refuted 

many widespread ideas on them.  

 Dr. John Snow is famous for his investigations into the causes of the 19th Century 

Cholera epidemics.  

 He began with a comparison between the death rates from areas supplied by two 

adjacent water companies in Southwark.  

 His identification of the Broad Street pump as the cause of the SoHo epidemic is 

considered the classic example of epidemiology.  

 He used chlorine in an attempt to clean the water and had the handle removed, 

thus ending the outbreak. (It has been questioned as to whether the epidemic was 

already in decline when Snow took action.)  

 This has been perceived as a major event in the history of public health and can 

be regarded as the founding event of the science of epidemiology.  

 

 

 

 

Map of Cholera  

outbreaks in London 


background image

Page 7 of 24 

 

 Other pioneers include Danish physician P. A. Schleisner, who in 1849 related his 

work on the prevention of the epidemic of tetanus neonatorum on the Vestmanna 

Islands in Iceland.  

 Another important pioneer was Hungarian physician Ignaz Semmelweis, who in 

1847  brought  down  infant  mortality  at  a  Vienna  hospital  by  instituting  a 

disinfection procedure.  

  His  findings  were  published  in  1850,  but  his  work  was  ill  received  by  his 

colleagues, who discontinued the procedure.  

  Disinfection  did  not  become  widely  practiced  until  British  surgeon  Joseph 

Lister 'discovered' antiseptics in 1865 in light of the work of Louis Pasteur. 

 In  the  early  20th  century,  mathematical  methods  were  introduced  into 

epidemiology by Ronald Ross, Anderson Gray McKendrick and others. 

 

 

 


background image

Page 8 of 24 

 

P

U R P O S E S   O F  

E

P I D E M I O L O G Y

 

  To  explain  the  etiology  (cause)  of  a  single  disease  or  group  of 

diseases using information management. 

  To determine if data are consistent with proposed hypothesis. 

  To  provide  a  basis  for  developing  control  measures  and  prevention 

procedures for groups and at risk populations. 

 

 

T

E R M S   T O   K N O W

 

  Disease a pattern of response by a living organism to some form of 

invasion by a foreign substance or injury which causes an alteration 
of the organisms normal functioning. 

  also  –  an  abnormal  state  in  which  the  body  is  not  capable  of 

responding to or carrying on its normally required functions. 

  Pathogens  organisms  or  substances  such  as  bacteria,  viruses,  or 

parasites that are capable of producing diseases. 

  Pathogenesis the development, production, or process of generating 

a disease. 

  Pathogenic means disease causing or producing. 

  Pathogenicity  describes  the  potential  ability  and  strength  of  a 

pathogenic substance to cause disease. 


background image

Page 9 of 24 

 

  Infective  diseases  are  those  which  the  pathogen  or  agent  has  the 

capability to enter, survive, and multiply in the host. 

  Virulence  the  extent  of  pathogenicity  or  strength  of  different 

organisms. 

  The  ability  of  the  pathogen  to  grow,  thrive,  and  to  develop  all 

factor into virulence. 

  The  capacity  and  strength  of  the  disease  to  produce  severe  and 

fatal cases of illness. 

  Invasiveness  the  ability  to  get  into  a  susceptible  host  and  cause  a 

disease within the host. 

  The capacity of a microorganism to enter into and grow in or upon 

tissues of a host. 

  Etiology  the  factors  contributing  to  the  source  of  or  causation  of  a 

disease. 

  Toxins  a  poisonous  substance  that  is  a  specific  product  of  the 

metabolic activities of a living organism and is usually very unstable.  

  notably  toxic  when  introduced  into  the  tissues,  and  typically 

capable of inducing antibody formation. 

  Antibiotics  a  substance  produced  by  or  a  semisynthetic  substance 

derived from a microorganism and able in dilute solution to inhibit or 
kill another microorganism. 

  endemic:    the  ongoing,  usual  level  of,  or  constant  presence  of  a 

disease in a given population. 


background image

Page 10 of 24 

 

  hyperendemic:    persistent  level  of  activity  beyond  or  above  the 

expected prevalence. 

  holoendemic:  a disease that is highly prevalent in a population and 

is commonly acquired early in life in most all of the  children of the 
population. 

  epidemic:    outbreak  or  occurrence  of  one  specific  disease  from  a 

single  source,  in  a  group  population,  community,  or  geographical 
area, in excess of the usual level of expectancy. 

  pandemic:  epidemic that is widespread across a country, continent, 

or large populace, possible worldwide. 

  incidence:  the extent that people, within a population who do not 

have a disease, develop the disease during a specific time period. 

  prevalence:  the number of people within a population who have a 

certain disease at a given point in time. 

  point prevalence:  how many cases of a disease exist in a group of 

people at that moment. 

  prevalence relies on 2 factors: 

  How many people have had the disease in the past. 

  Duration of the disease in the population. 

 

 


background image

Page 11 of 24 

 

7

 

U

S E S   O F  

E

P I D E M I O L O G Y

 

1.  To study the history of the disease. 

 Studies trends of a disease for the prediction of trends 

 Results  of  studies  are  useful  in  planning  for  health  services  and 

public health. 

2.  Community diagnosis. 

 What diseases, conditions, injuries, disorders, disabilities, defects 

causing  illness,  health  problems,  or  death  in  a  community  or 
region. 

3.  Look at risks of individuals as they affect populations. 

 What are the risk factors, problems, behaviors that affect groups? 

 Groups are studied by doing risk factor assessments. 

4.  Assessment, evaluation and research. 

 How well do public health and health services meet the problems 

and needs of the population? 

 Effectiveness; efficiency; quality; access; availability of services to 

treat, control or prevent disease. 

5.  Completing the clinical picture. 


background image

Page 12 of 24 

 

 Identification and diagnostic process to establish that a condition 

exists or that a person has a specific disease. 

 Cause  effect  relationships  are  determined,  e.g.  strep  throat  can 

cause rheumatic fever. 

6.  Identification of syndromes. 

 Help  to  establish  and  set  criteria  to  define  syndromes,  some 

examples are:  Down, fetal alcohol, sudden death in infants, etc. 

7.  Determine the causes and sources of diseases 

 Findings  allow  for  control  prevention,  and  elimination  of  the 

causes of disease, conditions, injury, disability, or death. 

 

 

T

H E  

E

P I D E M I O L O G Y  

T

R I A N G L E

 

 Outbreaks in a population often involve several factor and entities. 

 Many  people,  objects,  avenues  of  transmission,  and  organisms  can 

be involved in the spread of disease. 

 Epidemiologists  have  created  a  model  to  help  explain  the 

multifaceted phenomena of disease transmission:  the epidemiology 
triangle. 

 Many  diseases  rely  on  an  agent  or  single  factor  for  an  infectious 

disease to occur. 


background image

Page 13 of 24 

 

 Epidemiologist  use  an  ecological  view  to  assess  the  interaction  of 

various elements and factors in the environment and disease-related 
implications 

 When  more  than  a  single  cause  must  be  present  for  a  disease  to 

occur, this is called multiple causation 

The  interrelatedness  of  4  factors  contributes  to  the  outbreak  of  a 
disease: 

1.

 

Role of the host 

2.

 

Agent  

3.

 

Environmental circumstances 

4.

 

Time 

 

The  epidemiology  triangle  is  used  to  analyze  the  role  and 
interrelatedness  of  each  of  the  four  factors  in  epidemiology  of 
infectious  diseases,  that  is  the  influence,  reactivity  and  effect  each 
factor has on the other three. 

 

 

 

 

 

 


background image

Page 14 of 24 

 

 

  The agent is the cause of the disease. 

  Can be bacteria, virus, parasite, fungus, mold 

  Chemicals  (solvents),  Radiation,  heat,  natural  toxins  (snake  or 

spider venom). 

  The host is an organism, usually human or animal, that harbors the 

disease. 

  Pathogen disease-causing microorganism or related substance. 

  Offers subsistence and lodging for a pathogen. 

  Level  of  immunity,  genetic  make-up,  state  of  health,  and  overall 

fitness  within  the  host  can  determine  the  effect  of  a  disease 
organism can have upon it. 

  The  environment  is  the  favorable  surroundings  and  conditions 

external to the human or animal that cause or allow the disease or 
allow disease transmission. 

  Environmental factors can include the biological aspects as well as 

the social, cultural, and physical aspects of the environment. 

  Time accounts for incubation periods, life expectancy of the host or 

pathogen, duration of the course of illness or condition. 

  The mission of the epidemiologist is to break one of the legs of the 

triangle, which disrupts the connection between environment, host, 
and agent, stopping the continuation of an outbreak. 

  The goals of public health are the control and prevention of disease. 


background image

Page 15 of 24 

 

  By breaking one of the legs of the triangle, public health intervention 

can partially realize these goals and stop epidemics. 

  An  epidemic  can  be  stopped  when  one  of  the  elements  of  the 

triangle  is  interfered  with,  altered,  changed  or  removed  from 
existence. 

 

 

D

I S E A S E  

T

R A N S M I S S I O N

 

  Fomites:    inanimate  objects  that  serve  as  a  role  in  disease 

transmission. 

  Pencils, pens, doorknobs, infected blankets 

  Vector:  any living non-human carrier of disease that transports and 

serves the process of disease transmission. 

  Insects: fly, flea, mosquito; rodents; deer. 

  Reservoirs:    humans,  animals,  plants,  soils  or  inanimate  organic 

matter (feces or food) in which infectious organisms live and multiply 

  Humans often serve as reservoir and host. 

  Zoonois:  when an animal transmits a disease to a human. 

  Carrier:  one that spreads or harbors an infectious organism. 

  Some carriers may be infected and not be sick.  e.g. Typhoid Mary. 


background image

Page 16 of 24 

 

  Mary  Mallon  (1869  –  1938)  was  the  first  person  in  the  United 

States to be identified as a healthy carrier of typhoid fever. Over 
the course of her career as a cook, she infected 47 people, three 
of whom died from the disease.  

  Her  notoriety  is  in  part  due  to  her  vehement  denial  of  her  own 

role  in  spreading  the  disease,  together  with  her  refusal  to  cease 
working as a cook.  

  She  was  forcibly  quarantined  twice  by  public  health  authorities 

and  died  in  quarantine.  It  is  possible  that  she  was  born  with  the 
disease, as her mother had typhoid fever during her pregnancy.  

  Active carrier:  individual exposed to and harbors a disease-causing 

organism.  May have recovered from the disease. 

  Convalescent  carrier:    exposed  to  and  harbors  disease-causing 

organism  (pathogen)  and  is  in  the  recovery  phase  but  is  still 
infectious. 

  Healthy  carrier:    exposed  to  an  harbors  pathogen,  has  not  shown 

any symptoms. 

  Incubatory  carrier:    exposed  to  and  harbors  a  disease  and  is in  the 

beginning  stages  of  the  disease,  showing  symptoms,  and  has  the 
ability to transmit the disease. 

  Intermittent  carrier:    exposed  to  and  harbors  disease  and  can 

intermittently spread the disease. 

  Passive  carrier:    exposed  to  and  harbors  disease  causing  organism, 

but has no signs or symptoms. 


background image

Page 17 of 24 

 

M

O D E S  

D

I S E A S E  

T

R A N S M I S S I O N

 

 Methods by which an agent can be passed from one host to the next. 
 Or can exit the host to infect another susceptible host (either person or 

animal). 

  Two general modes: 

  direct  

  indirect 

  Direct transmission or person to person 

  Immediate  transfer  of  the  pathogen  or  agent  from  a 

host/reservoir to a susceptible host. 

  Can  occur  through  direct  physical  contact  or  direct  personal 

contact such as touching contaminated hands, kissing or sex. 

  Indirect transmission 

 pathogens  or  agents  are  transferred  or  carried  by  some 

intermediate  item  or  organism,  means  or  process  to  a 
susceptible host. 

 done in one or more following ways: 
Airborne - waterborne - vehicle borne - vector borne. 
 

   Indirect transmission 

 

Airborne 

-  Droplets  or  dust  particles  carry  the  pathogen  to  the  host  and 

infect it 

-  Sneezing,  coughing,  talking  all  spray  microscopic  droplets  in 

the air. 


background image

Page 18 of 24 

 

 

 

Waterborne  

-  Carried  in  drinking  water,  swimming  pool,  streams  or  lakes 

used for swimming.   Examples:  cholera. 
 

 

Vehicleborne 

-  Related to fomites 

 

 

Vectorborne 

-  A pathogen uses a host (fly, flea, louse, or rat) as a mechanism 

for a ride or nourishment this is mechanical transmission. 

 

  biological  transmission  when  the  pathogen  undergoes  changes  as 

part  of  its  life  cycle,  while  within  the  host/vector  and  before  being 
transmitted to the new host. 

 

 

C

H A I N   O F  

T

R A N S M I S S I O N

 

  Close  association  between  the  triangle  of  epidemiology  and  the 

chain of transmission. 

  Disease transmission occurs when the pathogen or agent leaves the 

reservoir  through  a  portal  or  exit  and  is  spread  by  one  of  several 
modes of transmission. 

  Breaks in the chain of transmission will stop the spread of disease. 


background image

Page 19 of 24 

 

 

 

 

 

 

 

C

L A S S E S   O F  

E

P I D E M I C S  

/

 

O

U T B R E A K S

 

 Common Source Epidemic – when a group of persons is exposed to 

a common infection or source of germs. 

  Point source from a single source (food) 

-  Persons exposed in one place at one time and become ill within 

the incubation period. 
Ex:  bad mayonnaise at a picnic 

  Intermittent irregular and somewhat unpredictable. 

-  Tuberculosis  spread  by  person  to  person  contact  and  people 

move around and interact with other people. 

  Continuous epidemic 

-  When an epidemic spreads through a community or population 

at  a  high  level,  affecting  a  large  number  of  people  within  the 
population without diminishing. 

 

 


background image

Page 20 of 24 

 

  Propagated Epidemic   

  when  a  single  source  cannot  be  identified,  yet  the  epidemic  or 

diseases continues to spread from person to person. 

  Usually experiences exponential growth. 

  Cases occur over and over longer than one incubation period. 

  Mixed Epidemic a common source  epidemic is followed by person-

to-person  contact  and  the  disease  is  spread  as  a    propagated 
outbreak. 

 

 

L

E V E L S   O F  

D

I S E A S E

 

Diseases  have  a  range  of  seriousness,  effect,  duration,  severity,  and 
extent. 

Classified into 3 levels: 

  Acute  relatively severe, of short duration and often treatable 

  usually the patient either recovers or dies. 

  Subacute  intermediate in severity and duration, having some acute 

aspects  to  the  disease  but  of  longer  duration  and  with  a  degree  of 
severity that detracts from a complete state of health. 

  Patient expected to eventually heal. 


background image

Page 21 of 24 

 

  Chronic less severe but of long and continuous duration, lasting over 

a long time periods, if not a lifetime. 

  Patient  may  not  fully  recover  and  the  disease  can  get  worse 

overtime. 

  Life not immediately threatened, but may be over long term 

 

 

I

M M U N I T Y   A N D  

I

M M U N I Z A T I O N

 

History 

  Before polio vaccine became available in 1955, 58,000 cases of polio 

occurred  in  peak  years.    ½  of  these  cases  resulted  in  permanent 
paralysis. 

  Prior to measles vaccine in 1963, 4,000,000 cases per year. 

  Immunization  of  60  million  children  from  1963-1972  cost  $180 

million, but saved $1.3 billion. 

  Mumps used to be the leading cause of child deafness. 

  10% of children with diphtheria died. 

  According  to  CDC,  unless  80%  or  greater  of  the  population  is 

vaccinated, epidemics can occur. 


background image

Page 22 of 24 

 

 Three types of immunity possible in humans: 

 Acquired Immunity  obtained by having had a dose of a disease that 

stimulates  the  natural  immune  system  or  artificially  stimulating 
immune system. 

 Active Immunity  body produces its own antibodies 

o

 

can  occur  through  a  vaccine  or  in  response  to  having  a  similar 
disease. 

o

 

Similar to acquired. 

 Passive Immunity (natural passive)  acquired through transplacental 

transfer of a mother’s immunity to diseases to the unborn child (also 
via breastfeeding) 

o

  can  also  come  from  the  introduction  of  already  produced 

antibodies into a susceptible case 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

When there is little to 

no immunity within a 

population, the disease 

spreads quickly. 

 

 


background image

Page 23 of 24 

 

Herd Immunity 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

The resistance a population 
or  group  (herd)  has  to  the 
invasion  and  spread  of  an 
infectious disease.

 


background image

Page 24 of 24 

 

D

I S E A S E S   F O R   W H I C H   V A C C I N E S   A R E  

U S E D

 

Anthrax 

Influenza 

Pneumonia 

Tuberculosis 

Chicken pox 

Malaria (in 

process) 

Polio 

Typhoid Fever 

Cholera 

Measles 

Rabies 

Typhus 

Diphtheria 

Meningitis 

Small pox 

Whooping 

Cough 

German 
measles 

(rubella) 

Mumps 

Spotted fever 

Yellow Fever 

Hepatitis A & B 

Plague 

Tetanus 

 

 




رفعت المحاضرة من قبل: Mohammed Musa
المشاهدات: لقد قام 3 أعضاء و 88 زائراً بقراءة هذه المحاضرة








تسجيل دخول

أو
عبر الحساب الاعتيادي
الرجاء كتابة البريد الالكتروني بشكل صحيح
الرجاء كتابة كلمة المرور
لست عضواً في موقع محاضراتي؟
اضغط هنا للتسجيل