07 방사선 생물학 - 1. 방사선 생물학 5) 개체에 대한 방사선의 효과

1. 방사선 생물학

5) 개체에 대한 방사선의 효과

(1) 전신피폭에 따른 사망

• 인체의 부분 피폭 또는 불균질 전신피폭 후 개인의 사망확률은 피폭한 특정 기관, 조사된 체적 및 선량 준위에 따라 결정된다.
• 정상적이고 건강한 성인의 경우 LD50/60, 즉 60일 이내 반치사선량의 중간선은 약 4 Gy이지만, 문헌 평가치들은 3~5 Gy 범위에 있다. 방사선 내성이 큰 적혈구 대체가 없는 출혈이 원인일 수도 있지만 주로 수명이 짧은 기능성 과립구를 생성하는 원종세포 결핍에 기인하는 조혈기능 상실이 사망 원인이다.
• 선량이 약 5 Gy를 초과하면 심각한 위장(줄기세포 및 내피 모세관세포) 손상과 같은 추가 영향이 발생하여 조혈손상과 결합하여 1~2주에 사망을 초래한다. 이러한 증후군에서 LD50을 정밀하게 평가할 수 있는 사람 데이터는 없지만, 그 근사치는 급성 선량 10 Gy 정도일 것.
• 비균질 피폭에서 골수 일부와 위장 대부분이 피폭을 회피했더라도 폐에 10 Gy 이상의 급성 선량은 급성 염증(폐렴)을 일으켜 사망으로 이끌 수 있다. 신장이 조사되었다면 그러한 선량 범위에서 신장 손상도 발생할 수 있다.
• 더 높은 선량, 즉 50 Gy 정도 또는 그 이상에서는 신경 및 심혈관 시스템에 급성 손상이 발생할 수 있으며 쇼크로 수일 내에 사망한다(NCRP 1974).

• 여러 시점에서 사망에 대한 대략적 선량은 표 7-6과 같은데, 이 값은 LET가 낮은 방사선으로 몇 분 동안에 높은 선량을 받을 때에 대한 것이다. 몇 시간을 초과하는 기간에 선량이 주어지면 그러한 영향을 일으키는데 더 높은 전신선량이 필요하다.
• 연간 선량 0.1 Gy 미만으로 다년간 피폭한 성인이나 아동의 신체 조직 대부분에서 심각한 반응은 발생하지 않는다. 적색골수, 생식세포 및 수정체의 감수성이 가장 높게 나타난다.
• 높은 LET 방사선 피폭에서 발생하는 조직과 장기의 반응은 낮은 LET 피폭에서와 유사하지만, 단위 흡수선량당 빈도와 심각성은 높은 LET 피폭에서 더 높다. 이러한 차이는 고려하는 영향에 대한 생물학적 효과비(RBE)라는 항으로 표현된다.
• 조직과 장기 반응에 대한 RBE값은 낮은 선량에서 더 크며, 분할당 낮은 선량을 반복하여 총 선량을 누적할 때 높아진다(ICRP 58; ICRP 1989b). RBE값은 조혈조직과 생식조직의 조기 영향에서는 작으며, 위장관과 피부에서는 높고, 예를 들어 폐와 신장의 지발반응에서는 더 높다.

(2) 배태아(embryo and fetus) 영향

• 사람의 경우, 자궁 속에서 피폭되었을 때 나타나는 발생 이상에 대한 자료는 한정되어 있으며, 원폭에 피폭된 임산부 혹은 진단 때문에 엑스선 검사나 방사선치료를 받은 모체의 태아에 관한 자료뿐이다. 이 때문에 실험동물에서 얻은 결과를 외삽시켜 사람에 나타나는 방사선 장해를 추정한다.
• Russel 등은 마우스를 임산 단계별로 2 Gy의 선량을 조사하여 연구한 결과, 착성 전 조사 시는 출생 전 사망이 많았고, 기관현성기에 조사하면 기형 및 신생아 사망이 많았다(그림 7-11).
• ICRP에서는 수십 mGy까지의 낮은 LET 선량에서 배태아 영향에 대해 다음과 같은 견해를 보인다.
• 기형 유발과 관련해 동물 데이터는 태내 방사선감수성이 태려에 따라 달라지며 주 기관형성기에 가장 민감하다. 동물데이터를 근거로 하면 기형유발에는 약 100 mGy의 선량 문턱치가 있을 것으로 판단된다. 따라서 낮은 선량 태내피폭 후 기형위험은 현실적으로 무시할 수도 있다.
• ICRP 90 (ICRP 2003a)에서는 태내피폭 후 신경학적 발달에 관한 실험적 결과 및 역학적 결과를 검토하였다. 이에 따르면 가장 민감한 태아기(임신 후 8~15주) 피폭 후 심각한 정신지체 발생에 대한 사람 원폭 데이터 검토 결과는 이러한 영향에 대해 최소한 300 mGy의 선량 문턱치가 있어 낮은 선량에서는 그 위험이 없었다.
• 관련하여 Gy당 약 25점으로 추정한 IQ 손실 데이터는 해석이 쉽지 않고 그 중요성도 분명하지 않다. 문턱 없는 선량-반응을 배제할 수도 없지만, 실제 선량문턱이 없는 경우에도 수십 mGy의 태내 선량이 IQ에 미치는 영향은 대부분 개인에게 실질적 의미가 없을 것으로 판단한다.
• 사용할 수 있는 데이터가 없으므로 ICRP는 출생 전 피폭 후 생애 암 위험에 대한 명목계수의 구체적 값을 도출하려 하지 않았으며, 그 위험을 전체인구 위험에 비해 최대 수배로 보는 것이 합리적이라는 ICRP 90 (ICRP 2003a)의 판단을 지지한다. 태내 위험은 소아 초기 피폭에 따른 위험보다 크지 않은 것으로 판단된다.