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17) AGIR: Advisory Group on Ionising Radiation(Public Health England)
이들의 종합분석은 아직까지도 신뢰받고 있다[4.1]. 이들은 HTO와 200∼500 kVp X선을 비교한 12건과 137Cs 또는 60Co의 감마선과 비교한 21건의 RBE 연구를 확인하였으며, 그 결과, 기준 방사선 X선에 대해 산술평균 RBE를 1.8, 감마선에 대해 2.3으로 계산하였다.
2004년 12월에 영국 방사선방호위원회(HPA)는 독립적으로 구성된 ‘전리 방사선 자문그룹(AGIR)'에 다음과 같은 임무를 부여하였다. “삼중수소의 선 량측정에 대한 종합분석을 수행하며, 종합분석은 다양한 견해를 고려해야 하 고 내부피폭에 대한 위험성 및 불확실성에 대해 과학적으로 건전한 합의를 제공해야 한다.”는 것이었다. 이에 따라 작성된 AGIR 보고서[4.2]에는 삼중 수소 RBE 값을 추정했던 여러 논문을 비판적으로 검토하였으며, 아래와 같 이 결론을 내리고 있다.
a) 삼중수소 베타 입자와 유사한 LET 방사선에 대한 여러 이론 및 실험연구는 감마선과 비교한 삼중수소 RBE 값이 최소 2라고 판단된다.
b) 핵변환 영향 등은 중요한 영향을 미치지 않지만, 어떤 영향은 관찰된 RBE 값을 증가시키는 방향일 것이다.
c) 실험적으로 결정된 RBE 값은 기준 방사선의 선택에 따라 크게 달라질 수 있다. RBE 값을 보고하기 위해 고에너지 감마선을 선택하는 것이 바람직하다고 권장된다.
d) HTO의 RBE 값은 기준 X선과 비교하면 1과 2 사이, 감마선과 비교하면 2와 3 사이에서 관찰되었다.
e) 발표된 RBE 값이 사람에 대해서는 다소 과소평가할 수 있다는 증거가 있다.
왜냐하면 많은 연구가 사람들이 일반적으로 받는 것보다 더 높은 선량과 선량률로 전달된 방사선을 사용했기 때문이다.
f) AGIR은 만성적으로 전달된 경질 감마선에 대해 가장 가능성이 높은 RBE 값이 2와 3 사이에 있고 2가 가장 적절한 값이라고 간주한다.
AGIR 보고서의 가장 중요한 권고사항은 국제적으로 합의된 값을 이용할 수 있을 때까지 삼중수소의 RBE를 임시적으로 2로 사용하자는 것이었다.
“ICRP는 ‘모든 저LET 방사선에 대해 계속
w R
을 1로 사용하는 것은 방사 선 피폭에 따른 확률적 영향의 개별 위험을 후향적으로 평가하기 위한 것이 아니라고 언급했다(ICRP 권고, 2007a의 부록 B). 증거의 우월성이 1 보다 큰 RBE를 지지한다는 것이 우리의 견해이고 우리는 역학연구의 해석과 개별후향적 위험 평가에서, 방사선 가중치(
w R
) 1이 RBE의 대용물이라고 가정하 는 대신 이용 가능한 과학적 증거와 더 일치하는 값을 사용해야 한다고 권 장한다. 국제적으로 합의된 RBE를 사용할 수 있을 때까지 임시적으로 RBE 값을 2로 사용할 것을 제안한다. 우리는 모든 광자 방사선에 대해w R
을 1로 선택해야 한다는 ICRP 권고의 논리를 이해하지만 일상적인 전향적 방사선방 호 평가에서도 삼중수소의w R
로 2를 사용할 것을 제안한다.”나. 생물학적효과비 연구결과
표 4-1. 다양한 실험 조건에서 삼중수소의 RBE 연구결과
구 분 평균값
(95%신뢰구간)
리틀과 램버트 재계산(2008)[4.4]
리틀과 램버트
(2008)[4.4] 스트라움과 카스텐(1993) 모든 체내 1.84(1.49-2.18) 1.75(1.40-2.11) - -모든 체외 1.85(1.61-2.08) 2.14(1.45-2.84) - -체내 급성 X선 0.81(0.46-1.17) – 0.56(0.31-0.96) -체내 만성 X선 1.34(0.94-1.74) – 1.17(0.96-1.39)
-체내 만성
감마선 2.36(2.03-2.68) 2.21(1.80-2.72) 1.63(1.49-1.77) -체외 감마선 1.91(1.56-2.27) 2.11(1.50-2.72) 1.98(1.85-2.12) -체외 급성 X선 1.80(1.39-2.20) 2.34(0.94-3.74) 1.45(1.32-1.58)
-모든 만성 X선 1.34(0.94-1.73) 데이터 불충분 - 1.67*(1.31–2.03)
*
모든 급성 X선 1.28(0.93-1.63) 1.56(0.70-2.42) - 1.69*(1.26-2.12)*
모든 만성
감마선 2.15(1.89-2.41) 2.16(1.80-2.52) - 2.36*(1.96-2.76)*
모든 급성
감마선 데이터 불충분 데이터 불충분 - 1.95*(1.14-2.77)*
모든 만성 2.00(1.75-2.25) 2.01(1.69-2.33) - -모든 급성 1.28(0.53-1.64) 1.56(0.70-2.42) -
-모든 X선 1.44(1.15-1.73) 1.69(0.97-2.42) 1.17(0.96-1.39) 1.8(1.44-2.16)*
모든 감마선 2.15(1.90-2.41) 2.16(1.81-2.51) 2.19(2.04-2.33) 2.3 (1.94-2.67)*
모든 결합된
연구 RBE 1.88(1.66-2.09) 2.01(1.66-2.37) - 2.11*(1.82-2.4)*
만성 감마선
암 연구 - - 2.49(2.00-2.98)
-만성 X선
암 연구 - - 1.19(0.88-1.49)
-만성 감마선 (모든 생존 및 불활 성화연구
제외)
- - 2.19(2.04-2.33)
-만성 X선 (모든 생존 및 불활 성화연구
제외)
- - 1.17(0.96-1.39)
-표 4-1은 급성 및 만성 피폭, 기준 방사선으로서 감마선 또는 X선, 체내 및 체외 등 다양한 실험조건에서 수행한 RBE 연구 결과이다. 평균값과 나 머지 세 개의 종합분석 값들 간에 거의 차이가 없는데, 이는 동일한 방법으 로 계산하였기 때문이다[4.3].
표 4-1의 연구결과를 요약하면 다음과 같다.
① 체내와 체외 연구 간에는 유의한 차이가 없다.
② 기준 방사선이 X선인지 감마선인지 그리고 만성인지 급성인지에 따라 RBE 값에 상당한 차이가 있다.
③ 만성 감마선을 이용한 연구는 만성 X선보다 평균 RBE가 약 30% 높 다. 다만, Straume과 Carsten (1993) 데이터를 이용한 것 이외에, 급성 감마선을 기준으로 만성 감마선을 비교한 충분한 연구가 없다. 아울러, 단 네 개의 연구만 이용 가능하기 때문에 신뢰구간이 크다.
④ 기준 방사선으로 X선을 이용한 경우 평균 RBE는 약 1.3∼1.5이고, 감 마선을 이용한 경우 RBE는 약 2.2이다. 모든 RBE 연구 결과, 삼중수소 의 생물학적 효과는 약 2이다.
다. RBE에 영향을 미치는 요인
RBE는 서로 다른 방사선의 영향을 비교하기 위해 보정계수를 제공한다.
AGIR (HPA, 2007), Straume과 Carsten은 삼중수소 RBE의 적절한 단일 값 설정에 대하여 집중적으로 논의된다. 서로 다른 50개 이상의 추정치가 있지 만, 분명히 상당한 차이가 존재하지만, 생물학 데이터의 불확실성과 결합되 어 하나의 값을 선택하기 어렵게 만든다. 기준 방사선의 선택은 X선과 고 에너지 감마선의 RBE 차이 때문에 이 변동성의 대부분을 차지한다. 관측 범 위에 기여하는 다른 인자는 다음과 같다.
① 조직, 장기, 유기체의 방사선 민감성 차이
② 생물학적 최종 산물
③ 선량 및 선량률 효과 인자의 변화
④ 선량측정
⑤ 체외 또는 체내 시스템의 선택
가장 관련 있는 최종산물은 암이지만 대부분의 실험은 1 Sv 이상을 사용 하였기 때문에 직업 선량 수준에서의 연구가 거의 없다. 그러나 표 4-1에서 검토된 가장 관련 있는 결과물을 조사한 연구를 비롯하여 모든 연구의 데이 터를 합치면 삼중수소의 RBE가 최소 2라는 증거가 압도적이다.
(1) 기준 방사선
특정 방사선의 RBE를 결정하기 위해 기준 방사선은 200~250 kVp X선이 나 60Co(1,173, 1,332 keV) 또는 137Cs(662 keV)의 감마선 등 저LET 방사선 이 선택된다. 삼중수소 RBE 결정에서 보듯이, 삼중수소 베타 입자의 상대적 효과에 큰 차이가 있으며, 이에 대하여 ICRP 92(2003)에는 다음과 같이 명시 되어 있다. “60Co(약 0.4 keV/µm) 또는 137Cs 감마선(약 0.8 keV/µm)의 LET 와 200 kVp X선(약 3.5 keV/µm)의 LET 간에 상당한 차이는 어떤 광자 방 사선을 기준으로 삼느냐에 따라 RBE 값이 크게 달라질 수 있음을 분명히 한다.”
ICRP 92는 고 에너지 감마선 선택에 대해 다음과 같이 권고한다. “배타적 인 관례는 필요 없지만, 반대되는 명백한 문장이 없을 때에는 적용하였을 때 이해되는 기준 방사선을 채택하는 것이 편리하다." 이 목적을 위해 감마선을 선호한다는 실제 주장이 있다. 특히 저선량률 감마선 대신 저선량률 X선으 로 동물에서 암 유도의 선량 반응의 초기 기울기를 결정하는 것은 어렵고 비용이 많이 든다.
위와 같은 사유뿐만 아니라 다음과 같은 이유로 경질 감마선이 기준 방사 선으로 선호된다.
① 암 유도 및 수명 단축에 관한 실험동물 연구 대부분은 감마선으로 수 행되었고, 저선량률 연구가 일부 있다는 것이다.
② 인간의 암 발생을 추정하기 위해 가장 중요한 신체 데이터는 주로 감 마선에 피폭되었던 원폭피해자의 데이터를 사용한다.
③ 경질 감마선은 광자 방사선 중에서 가장 낮은 LET(0.4 keV/μm 이하) 를 갖는다.
④ 넓은 범위에서 감마선의 에너지 축적 분포가 X선보다 더 균일하다.
이러한 점에도 불구하고, ICRP 103(2007)에서 ICRP는 다음과 같이 권고 하고 있다.
“기준 방사선. 실험적으로 얻은 RBE 값은 선택한 기준 방사선에 따라 달 라진다. 이러한 목적을 위해 특정 에너지가 합의된 바 없지만 일반적으로, 저LET 광자 방사선을 기준으로 삼는다. ICRP 60에 대해 방사선 가중치를 선택했을 때, 약 200 kVp 이상의 고에너지 X선 또는 60Co이나 137Cs 감마선 을 이용한 광범위한 실험 RBE 데이터가 고려되었다. X선과 고에너지 감마 선(예: 60Co) 사이의 기준 방사선 선택에 따라 실험적으로 다른 RBE 값을 얻을 수 있다는 사실을 인정해야 하지만 이 접근방식은 이러한 권고에도 사 용된다.”
분명히 감마선과 X선의 효과 차이가 잘 알려져 있고 합리적으로 정량화 되어 있다. 또한 ICRP는 방사선방호에 대한 접근방식에서 다른 것에 대해 하나의 기준 방사선을 사용할 필요가 있다고 보지 않는 것이 확실하다. 좀 더 구체적으로, ICRP는 다양한 방식을 이용하는데 권장 방호 시스템 내에서 사용하는
w R
값을 선택하는데 입력 정보로 RBE 데이터를 이용한다.(2) 선량 및 선량률 영향
ICRP 60 권고에서 대부분의 방사선 피폭 위험 추정치는 높은 선량률에서 상대적으로 높은 방사선량을 받은 인구에서 도출되었다. ICRP가 제안한 방 사능 위험 모델인 소위 문턱 없는 선형 모델은 위험을 직선으로 낮은 선량 까지 외삽한다. 이 모델은 과학적 불확실성으로 인해 방사선 피폭에 의해 유 발될 수 있는 영향을 명확하게 확인할 수 없는 선량에 대한 위험 추정치를 제공한다. 200 mSv 이하의 선량과 100 mSv/h 이하의 선량률의 경우, ICRP 는 고선량과 고선량률에서 결정된 위험계수를 2배 낮추기로 결정하였다(선량 선량률효과-DDREF).
삼중수소 섭취에 따른 선량이 저LET이고 일반적으로 만성 조사로 간주되 기 때문에, 삼중수소로 인한 선량을 계산할 때 DDREF를 2로 고려한다. 안 타깝게도 삼중수소 피폭에 대해 DDREF 2의 값에 반박하거나 동의하는 실 험 증거가 별로 없다.
Trabalka와 Kocher는 2007년 삼중수소를 비롯하여 저LET 방사선에 대한
DDREF 2의 값을 상당히 자세하게 설명했다[4.5]. 그들은 삼중수소에 의해 방출된 것 등 저LET 방사선에 대한 DDREF의 에너지 의존성 관련 데이터 를 검토했고 암 위험 평가에 대한 영향을 논의했다. 그들의 종합분석은 데이 터가 제한적이었지만, RBE 값 증가 외에도 광자 에너지 감소에 따라 DDREF 값이 감소하는 일반적인 추세의 증거가 있었다고 나타냈다. 아울러, 삼중수소 베타 입자의 DDREF가 급성 200 kVp X선보다 약 20% 작다고 지 적했다. 다양한 연구의 종합분석을 통해, Trabalka와 Kocher (2007)는 또한 선량률 효과인자(DREF)가 만성 또는 분할 피폭 하에서 저선량 효과인자 (LDEF)와 상당히 다를 수 있다고 밝혔다.
아쉽게도 선량과 선량률이 RBE에 어떤 영향을 미치는지 충분히 알려진 바가 없다. 그러나, RBE 추정치를 도출할 때 직업 또는 일반 환경에서 RBE 추정치에 가장 가까운 선량과 선량률로 RBE 결정을 강조하는 것이 일리 있 어 보인다.
(3) 선량측정 고려사항
RBE를 결정하려면 흡수선량 추정치가 필요하다. 흡수선량은 흡수 물질의 단위 질량 당 전달된 방사선 에너지의 양으로 정의된다. HTO에 대한 흡수 선량을 추정하는 것은 꽤 간단하다. HTO가 일반 물처럼 작용하고 체내와 세포에서 꽤 균일하게 분포한다고 규명되어 있기 때문이다. 세포 수분에서 삼중수소의 농도를 알면 특정 용량 내에서 방출되는 에너지의 양을 결정할 수 있다.
삼중수소 선량측정에 대한 불확실성의 주요 원인은 체내 연구에 대한 유 기체의 물 함량 또는 체외 연구에 대한 세포의 물 함량 추정치이다. 미국 NCRP(1979)는 세포 물 함량에 대해 0.6∼0.75의 인자를 제안했다. 연구원들 은 일반적으로 물 함량에 대해 0.70 인자를 가정한다. 연구원들이 연구에서 사용한 선량 인자를 지정하는 한, 선량을 재계산하여 다른 연구 사이의 선량 효과를 비교하는 것이 가능하다. 아쉽게도 물 함량이 제시되지 않은 연구논 문들도 있는데, 이런 경우 RBE 추정에 10% 정도의 오차를 보일 수 있다.