ICRP 103 제3장 방사선방호의 생물학적 측면 (결정론적 영향, 확률론적 영향, LNT모델, DDREF, 배가선량, 배태아, 사멸, 기형발생, 정신지체)

 

 

제3장

방사선방호의 생물학적 측면

 

(55) 방사선피폭의 가장 부정적인 보건영향은 두 종류 일반적 범주로 분류할 수 있다.

• 높은 선량 피폭 후 주로 세포가 사멸하거나 제 기능을 발휘하지 못해 발생하는 결정론적 영향(유해한 조직반응)
• 체세포 돌연변이에 의한 피폭자에 암 발생 또는 생식세포 돌연변이에 의한 자손의 유전질환에 관련되는 확률론적 영향, 즉 암과 유전적 영향.

배아나 태아(배태아)에 대한 영향 및 암외질환도 고려 대상이다.

 

(57) 1990년 이후 ICRP는 방사선에 의한 생물학적 영향의 다양한 측면을 검토했다. ICRP가 개발한 관점이 이 장에 요약되어 있는데, 1회 선량이나 연간 누적선량으로 약 100 mSv까지의 유효선량(또는 낮은 LET 방사선으로 약 100 mGy의 흡수선량)에 집중하고 있다.

 

3.1. 결정론적 영향의 유발(유해한 조직반응)

 

(58) 조직반응 유발은 일반적으로 문턱선량에 의해 특성화 된다. 이러한 문턱 선량이 존재하는 이유는 상해가 임상적 형태로 나타나기 전에 특정 조직 내 임계수에 이르는 세포들의 방사선 손상(심각한 기능상실 또는 사멸)이 유지될 필요가 있기 때문이다. 문턱선량을 초과하면 조직 회복력 상실을 포함해 상해 심각도는 선량에 따라 증가한다.

 

(60) 생물학적, 임상적 데이터의 검토로부터 조직반응의 기초를 이루는 세포나 조직의 기전과, 주요 장기와 조직에 적용되는 선량 문턱에 대한 ICRP 판단에 발전이 있었다. 그러나 최대 약 100 mGy(낮은 LET나 높은 LET)까지 흡수선량 범 위에서는 조직에 임상적으로 유의한 기능부전이 나타나지 않는 것으로 판단된다. 이러한 판단은 단일 급성 선량에도 적용되며, 낮은 선량이 장기간에 걸쳐 연간 피폭으로 반복되는 상황에도 적용된다.

 

(61) 부록A는 다양한 장기와 조직에서 선량 문턱(약 1% 발생률을 나타내는 선량에 해당)에 대한 갱신된 정보를 제공한다. 현행 데이터에 기초하여 ICRP 60(ICRP 1991b)에서 규정한 피부, 손/발 및 눈의 등가선량 한도를 포함하는 종 사자 및 일반인에 대한 선량한도는 결정론적 영향(조직반응)의 발생 방지에 계속 적용 가능하다고 ICRP는 판단한다(제5.10절과 표6 참조). 그러나 눈의 방사선 민감성에 대한 새로운 데이터가 예상되는데, 이것이 가용하면 ICRP는 이를 고려 할 것이다. 또한 부록A에는 피부 등가선량에 선량한도를 적용할 임상적 기준에 대해 참조를 제공했다.

 

3.2. 확률론적 영향의 유발

 

(62) 암의 경우 역학적, 실험적 연구에 따르면 약 100 mSv 혹은 약간 미만까지 선량에서 불확실성은 있지만 방사선 위험 증거가 포착된다. 유전질환의 경우 사람에게 방사선 위험의 명백한 증거는 없지만, 실험적 관찰은 미래 세대에서 그러한 위험을 방호체계에 포함시켜야 한다는 주장에 설득력을 제공한다.

 

3.2.1. 암 위험

 

(63) 1990년 이후 방사선 종양형성에 관한 세포 및 동물실험 데이터가 축적됨에 따라, 개별 세포에서 DNA손상 반응 과정이 방사선 피폭 후 암 발병에 극히 중요하다는 관점을 공고히 하였다.

 

(64) 몇몇 예외는 있지만, 방사선방호 목적에서 선량-반응 데이터와 연계된 기초 세포공정에서 확실한 증거의 무게는 약 100 mSv 미만의 낮은 선량 범위에서 암이나 유전영향 발생이 해당 장기나 조직의 등가선량 증가와 정비례로 증가한다고 가정함이 과학적으로 그럴듯하다는 관점을 지지한다고 ICRP는 판단한다.

 

(65) 따라서 ICRP가 권고하는 방사선방호의 현실적 체계는 약 100 mSv 미만 선량에서 선량이 증가하면 방사선에 의한 암이나 유전영향의 발생확률도 정비례로 증가한다는 가정에 계속 기초할 것이다. 이 선량-반응 모델을 일반적으로 ‘문턱 없는 선형(LNT)모델’이라고 한다. ICRP는 LNT모델이 선량선량률효과인자(DDREF)와 함께 낮은 선량 방사선 피폭에서 발생하는 위험의 관리라는 방사선방호의 현실적 목적에 신중한 기반을 제공한다고 본다.

 

(67) LNT모델을 채택하는 데 있어서 ICRP는 세포 적응반응adaptive responses, 자연발생에 대한 낮은 선량 유발 DNA손상의 상대빈도, 피폭 후 유발 게놈불안정성induced genomic instability이나 구경꾼교신bystander signalling의 존재와 같은 세포적 현상에 대한 정보를 근거로 하는 잠재적 반론도 고려했다(ICRP 99, ICRP 2005d). 장기간 방사선피폭에서 발생할 가능성이 있는 종양 촉진효과를 포함하여, 이러한 생물학적 인자들과 면역학적 현상들이 방사선 암 위험에 영향을 줄 수는 있지만(Streffer 등 2004), 현실적 판단을 도출하기에는 이들 과정의 기전과 종양형성 영향에 대한 불확실성이 아직 너무 크다고 ICRP는 본다. 증거는 ICRP 99(ICRP 2005d)와 UNSCEAR(2008)에서 검토되었다. 또, 암 명목위험계수 평가가 사람 역학 데이터에 직접적으로 기초하기 때문에 이러한 생물학적 기전에 의한 어떤 기여도 그 평가치에 포함될 수 있다고 ICRP는 생각한다. 암 위험에 있어서 이들 과정의 불확실성은 생체에서 암 발현 관련성이 입증되고 관련 세포 기전의 선량 의존성에 대한 지식이 확보될 때까지 남아 있을 것이다.

 

(70) UNSCEAR는 높은 선량 및 선량률에서 평가된 암 위험을 낮은 선량 및 선량률로 투사할 수 있도록 선량선량률효과인자(DDREF)를 사용하였다. 일반적으로 낮은 선량 및 선량률에서 발생하는 암 위험은, 역학, 동물실험 및 세포 데이터를 조합해 판단할 때, DDREF로 제시되는 인자 값만큼 감소할 것으로 판단된다. ICRP는 1990년 권고에서 DDREF값 2를 방사선방호의 일반적 목적에 적용해야 한다고 포괄적 판단을 내린 바 있다.

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21006. 괄호 채우기. 
가. 1차 방사선 손상 후, 2차 방사선 손상때 동일한 방사선에 대해 내성이 생기는 것을 (      )라 한다. 
나. 게놈 변형 등 주기적으로 일관성 있는 gene mutation등을 (      )라 한다. 
다.특정한 세포에  선량을 부여한 경우 인근에 피폭하지 않은 세포에서도 영향이 나타나는 것을 (      )라 한다.

정답: 
가. 1차 방사선 손상 후, 2차 방사선 손상때 동일한 방사선에 대해 내성이 생기는 것을 (세포 적응반응adaptive responses)라 한다. 
나. 게놈 변형 등 주기적으로 일관성 있는 gene mutation등을 (피폭 후 유발 게놈불안정성induced genomic instability)라 한다. 
다. 특정한 세포에  선량을 부여한 경우 인근에 피폭하지 않은 세포에서도 영향이 나타나는 것을 (구경꾼교신bystander signalling )라 한다.

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3.2.2 유전영향 위험

 

(74) 부모의 방사선피폭으로 자손에 초과 유전질환이 발생할 것이라는 직접적인 증거는 여전히 없다.

 

(75) 또한 ICRP는 원폭생존자와 실험 생쥐 유전자 데이터에 기초해 과거에 유전질환이 과대평가되었다는 보고들(UNSCEAR 2001에서 검토)에 주목한다.

 

(76) 방사선에 의해 발생하는 생식계열돌연변이가 자손에 입증 가능한 유전영향을 초래한다는 명백한 증거를 사람에서 확인할 수 없기 때문에, 유전적 위험을 평가하는 데는 생쥐연구를 계속 사용할 것이다.

 

(77) 유전적 위험에 대한 이 새로운 접근법 역시 ICRP 60에서 사용한 질병관련 돌연변이에 대한 배가선량doubling dose(DD) 개념에 기초한다. 따라서 이제 ICRP는 둘째 세대까지만 유전적 위험을 표현한다.

 

※ 배가선량
• 인공돌연변이율을 자연돌연변이율의 2배로 높이는 데 필요한 방사선량
• 배가선량= 자연돌연변이발생률/방사선돌연변이상수
• 저선량 조사 하에서는 0.2∼2 Gy , 고선량 조사 하에서는 0.15∼0.3 Gy 로 추정하고있다.
• 배가선량은 유전적 영향의 지표로서 배가선량이 크다는 것은 방사선의 영향이 적다는 것을 의미한다.

http://kocw-n.xcache.kinxcdn.com/data/document/2020/hanseo/kimkeebog0811/7.pdf

 

(79) 제2세대까지 유전적 위험이 Gy 당 약 0.2%라는 ICRP의 현행 평가치는 UNSCEAR(2001)에서 발표한 것과 기본적으로 같다(부록A 및 UNSCEAR 2001, 표46 참조). 그러나 방법론이 상당히 변경된 상황에서 현행 두 세대 위험과 ICRP 60에 수록된 위험이 유사함은 우연의 일치일 뿐이다. 현행 값은 두 세대에 걸친 지속적인 낮은 선량률 피폭에 해당된다.

 

3.2.3. 암과 유전영향의 위해조정 명목위험계수

 

(87) 따라서 현행 국제방사선안전표준이 근거를 두고 있는 전체 치명적 위험계수 근사치가 Sv 당 5%라는 ICRP 권고는 앞으로도 방사선방호 목적에서 계속 적절하다.

 

3.3. 암외질환 유발

 

(92) ICRP는 암외질환의 관찰이 잠재적으로 중요하다는 사실은 인정하지만, 현재 가용한 데이터를 약 100 mSv 미만의 낮은 방사선량에 따른 위해평가에 포함시킬 수는 없다고 판단한다. 이러한 판단은 1 Gy 미만에서 초과위험 증거를 거의 발견할 수 없었다는 UNSCEAR(2008) 결론과 부합한다.

 

3.4. 배태아의 방사선영향

 

(93) ICRP 90을 근거로 ICRP는 낮은 LET 방사선에 의한 약 100 mGy 미만 선량에서 일어날 수 있는 조직 손상 및 기형의 태내 위험에 관해 다음과 같은 결론을 도출할 수 있었다.

 

(94) 새 데이터는 배아 발달과정에서 착상전기에 방사선피폭이 있는 경우 배아의 사멸 영향 감수성을 확인시켰다. 100 mGy 미만 선량에서는 그러한 사멸 영향이 아주 드물 것이다.

 

(95) 기형발생과 관련하여 새 데이터는 태내 방사선감수성은 태령종속 패턴이 있고 최대 민감성은 주요 장기형성기에 나타난다는 관점도 강화했다. 동물 데이터에 근거하면 기형발생에는 약 100 mGy의 실질 선량 문턱이 있는 것으로 판단되고, 따라서 실용 목적으로 100 mGy 미만 선량에서는 태내 피폭 후 기형 위험은 없을 것으로 ICRP는 판단한다.

 

(96) ICRP 90(ICRP 2003a)에서 원폭생존자 데이터에 관한 검토 결과는 임신 중 가장 민감한 기간인 수태 후 8-15주에서 방사선피폭에 따른 심각한 정신지체 발생은 최소한 300 mGy의 선량 문턱이 있고, 따라서 낮은 선량에서는 위험이 없음을 지지한다. Gy 당 약 25점으로 추정한 IQ 손실 관련 데이터는 해석이 더욱 어렵고*, 그 선량 반응에 문턱이 없을 가능성도 배제할 수 없다. 그러나 실질 선량 문턱이 없더라도 100 mGy 미만 선량의 태내 피폭으로 IQ에 미치는 영향은 실질적 의미가 없을 것이다. 이 판단은 ICRP 60(ICRP 1991b) 판단과 일치한다.

 

*<역주> Sv 당 IQ 25점(과거에는 30점)이 저하한다는 해석을 더 이상 사용하지 않기를 바라는 완곡한 표현이다.

 

(97) ICRP 90에서 태내 방사선피폭 후 암 위험에 관련된 데이터도 검토되었다. 태내 의료피폭에 관한 가장 대규모 사례대조연구 결과는 모든 유형의 아동암이 증가하는 증거를 제시한다. 태내피폭 후 방사선 유발 고형암 위험이 특별히 불확실함을 ICRP는 인지한다. 태내피폭으로 인한 생애 암 위험은 유년시절 초기에 방사선피폭 후 암 위험과 유사하여, 전 인구집단에 대한 위험의 약 세 배에 달한다고 ICRP는 본다.

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배태아의 방사선영향에 대한 설명 중 틀린 것은? 

① 동물실험에서 착상이전 비발달기 피폭에서 배아의 치사영향에 민감함을 확인 
② 수십 mGy에서 치명적인 영향은 거의 없었음. 출생후 건강위협이 있다 믿을 이유는 없음 
③ 기형유발 감수성은 태내연령에 따라 다르며 최대 민감성은 장기형성기 이전에 나타남 
④ 동물실험에서 기형유발은 약 100mGy의 문턱값 가짐

 

정답: ③ 기형유발 감수성은 태내연령에 따라 다르며 최대 감수성은 장기형성기 이전에 나타남

 

풀이:

 

① 동물실험에서 착상이전 비발달기 피폭에서 배아의 치사영향에 민감함을 확인

(94) 새 데이터는 배아 발달과정에서 착상전기에 방사선피폭이 있는 경우 배아의 사멸 영향 감수성을 확인시켰다. 100 mGy 미만 선량에서는 그러한 사멸 영향이 아주 드물 것이다.

 

② 수십 mGy에서 치명적인 영향은 거의 없었음. 출생후 건강위협이 있다 믿을 이유는 없음

(96) ICRP 90(ICRP 2003a)에서 원폭생존자 데이터에 관한 검토 결과는 임신 중 가장 민감한 기간인 수태 후 8-15주에서 방사선피폭에 따른 심각한 정신지체 발생은 최소한 300 mGy의 선량 문턱이 있고, 따라서 낮은 선량에서는 위험이 없음을 지지한다. Gy 당 약 25점으로 추정한 IQ 손실 관련 데이터는 해석이 더욱 어렵고, 그 선량 반응에 문턱이 없을 가능성도 배제할 수 없다. 그러나 실질 선량 문턱이 없더라도 100 mGy 미만 선량의 태내 피폭으로 IQ에 미치는 영향은 실질적 의미가 없을 것이다. 이 판단은 ICRP 60(ICRP 1991b) 판단과 일치한다.

 

③ 기형유발 감수성은 태내연령에 따라 다르며 최대 민감성은 장기형성기 이전에 나타남

(95) 기형발생과 관련하여 새 데이터는 태내 방사선감수성은 태령종속 패턴이 있고 최대 민감성은 주요 장기형성기에 나타난다는 관점도 강화했다. 동물 데이터에 근거하면 기형발생에는 약 100 mGy의 실질 선량 문턱이 있는 것으로 판단되고, 따라서 실용 목적으로 100 mGy 미만 선량에서는 태내 피폭 후 기형 위험은 없을 것으로 ICRP는 판단한다.

 

④ 동물실험에서 기형유발은 약 100mGy의 문턱값 가짐

(95) 기형발생과 관련하여 새 데이터는 태내 방사선감수성은 태령종속 패턴이 있고 최대 민감성은 주요 장기형성기에 나타난다는 관점도 강화했다. 동물 데이터에 근거하면 기형발생에는 약 100 mGy의 실질 선량 문턱이 있는 것으로 판단되고, 따라서 실용 목적으로 100 mGy 미만 선량에서는 태내 피폭 후 기형 위험은 없을 것으로 ICRP는 판단한다.