2장 생물학적 영향과 방어
이 장은 두 덩어리다. 앞쪽은 방사선이 몸에 무엇을 하는지, 뒤쪽은 그것을 줄이는 방법이다. 앞쪽은 세포 수준의 두 경로(직접·간접), 조직마다 다른 약한 정도, 영향의 두 종류(결정적·확률적)로 나뉜다. 뒤쪽은 환자를 지키는 방법, 술자를 지키는 방법, 숫자로 정해진 선량한도(dose limit)다.
시험은 같은 구분을 여러 방향에서 묻는다. 문턱선량(threshold dose)이 있으면 결정적 영향(deterministic effect)이고 없으면 확률적 영향(stochastic effect)이다. 분열이 왕성하고 미분화된 세포일수록 약하다. 환자 방어는 시준, 여과, 빠른 수용체의 세 가지가 중심이고, 술자 방호는 거리 2 m와 각도 90–135°가 중심이다. 숫자(2 m, 90–135°, 7 cm, 50 mSv, 100 mSv, 1 mSv, 2 mSv)는 따로 묶어 외운다.
여과기(filter)와 시준기(collimator)가 선속을 어떻게 바꾸는지는 1장에, 소아와 무치악(edentulous)의 노출 조건은 3장에, 파노라마 촬영의 방호복은 4장에 있다.
2.1 직접효과와 간접효과
방사선이 세포를 다치게 하는 길은 둘이다. 에너지가 표적 분자에 곧바로 닿으면 직접효과(direct effect)이고, 물을 거쳐 한 단계 돌아가면 간접효과(indirect effect)다. 세포의 대부분이 물이어서 엑스선이 일으키는 손상은 간접효과가 더 큰 몫을 한다.
| 직접효과direct effect | 간접효과indirect effect | |
|---|---|---|
| 일어나는 일 | 방사선이 DNA 같은 핵심 표적 분자를 바로 전리하거나 변형시킨다 | 방사선이 세포 속 물을 전리시키고(방사선분해), 거기서 생긴 물질이 표적 분자를 2차로 손상시킨다 |
| 손상을 주는 물질 | 방사선 에너지 자체 | 자유라디칼(free radical)(H·, OH· 등)과 과산화수소(hydrogen peroxide) 같은 반응성 산물 |
| 표적 | DNA | DNA를 비롯한 생체 분자 |
| 엑스선 손상에서의 비중 | 작다 | 크다 |
함정 물이 전리되어 자유라디칼이 생기고 그것이 DNA를 손상시키는 길은 간접효과다. DNA가 곧바로 맞는 것이 직접효과다.
암기 직접은 DNA, 간접은 물과 자유라디칼.
2.2 방사선 감수성과 Bergonié-Tribondeau 법칙 빈출
같은 선량을 맞아도 조직마다 다친 정도가 다르다. Bergonié-Tribondeau 법칙은 그 차이를 세 가지로 설명한다. 세포가 미분화일수록, 분열이 잦고 앞으로 분열할 능력이 클수록, 대사가 활발할수록 방사선에 약하다. 감수성은 분열 빈도와 증식능에 비례하고, 분화도(differentiation)에 반비례한다.
법칙의 세 조건
| 조건 | 감수성이 높은 쪽 | 낮은 쪽 |
|---|---|---|
| 분화도differentiation | 미분화, 미성숙 | 형태와 기능이 고도로 분화된 세포 |
| 증식 능력 | 유사분열이 잦고 왕성 | 분열이 영구히 멈춘 세포 |
| 대사 활성 | 대사가 활발, 영양 상태 양호 | 대사가 낮다 |
조직의 감수성 순서
| 감수성 | 조직 | 이유 |
|---|---|---|
| 높음 | 림프조직, 조혈세포(골수), 소장 상피세포, 생식세포 | 분열이 활발하고 미분화되어 있다 |
| 중간 | 타액선(salivary gland), 갑상선(thyroid gland), 혈관, 성장 중인 뼈와 연골 | 중간 정도의 분열과 분화 |
| 낮음 | 신경조직, 근육조직, 성숙한 뼈 | 고도로 분화되었고 분열이 영구히 멈추었다 |
함정 성장 중인 뼈는 성숙한 뼈보다 약하다. 분열이 활발하기 때문이며 중간 감수성으로 분류한다. 어린이가 어른보다 방사선에 약한 것도 같은 이유다.
암기 잘 나뉘고 덜 자란 세포가 약하다. 림프·골수·생식세포는 약하고 신경·근육은 강하다.
2.3 결정적 영향과 확률적 영향
영향을 가르는 기준은 문턱선량(threshold dose)이 있는가다. 문턱선량 이상에서만 나타나고 선량이 늘수록 심해지면 결정적 영향(deterministic effect)이다. 문턱이 없고 선량이 늘수록 생길 확률이 커지면 확률적 영향(stochastic effect)이다. 결정적 영향은 확정적 영향, 조직 반응이라고도 부른다.
| 결정적 영향deterministic effect | 확률적 영향stochastic effect | |
|---|---|---|
| 문턱선량threshold dose | 있다(역치선량). 그 아래에서는 나타나지 않는다 | 없다. 아주 적은 선량에도 확률은 있다 |
| 선량이 늘면 | 중증도(심각도)가 커진다 | 발생 확률이 커진다. 중증도는 변하지 않는다 |
| 대표 예 | 백내장, 피부 홍반, 탈모, 불임 | 암(발암), 유전적 결함 |
| 세포 수준 | 많은 세포가 죽거나 기능을 잃는다 | 살아남은 세포의 DNA 변이 |
함정 선량이 늘 때 "무엇이 커지는가"를 본다. 결정적 영향은 증상의 중증도, 확률적 영향은 발생 확률이다. 확률적 영향에서 선량이 늘어도 한 사람에게 생긴 암의 심한 정도가 달라지지는 않는다.
참고 진단용 방사선의 방어 원칙은 이 구분에서 나온다. 결정적 영향은 문턱선량 아래로 유지하면 막을 수 있고, 확률적 영향은 문턱이 없으므로 선량을 합리적으로 줄일 수 있는 만큼 줄인다(ALARA).
방사선 단위
단위는 영향과 한도를 읽기 위한 약속이다. 물질이 얼마나 흡수했는지(흡수선량), 방사선의 종류까지 고려하면(등가선량), 맞은 조직의 민감도까지 고려하면(유효선량) 순서로 점점 의미가 넓어진다.
| 양 | 뜻 | SI 단위 | 옛 단위 |
|---|---|---|---|
| 조사선량exposure | 공기가 얼마나 전리되었나 | C/kg | R (뢴트겐) |
| 흡수선량absorbed dose | 물질 1 kg이 흡수한 에너지 | Gy | rad (1 Gy = 100 rad) |
| 등가선량equivalent dose | 흡수선량 × 방사선가중치(radiation weighting factor). 방사선 종류에 따른 위험도 | Sv | rem (1 Sv = 100 rem) |
| 유효선량effective dose | 장기마다 등가선량 × 조직가중치(tissue weighting factor)를 더한 것. 전신 위험도 | Sv | rem |
- 엑스선과 감마선의 방사선가중치는 1이다. 그래서 진단용 엑스선에서는 흡수선량(Gy)과 등가선량(Sv)의 숫자가 같다.
- 알파선의 방사선가중치는 20이다.
- 선량한도(dose limit)는 유효선량으로 정하고(단위 mSv), 수정체·피부·태아처럼 한 부위만 따로 제한할 때는 등가선량을 쓴다.
암기 Gy는 흡수한 에너지, Sv는 위험도를 반영한 선량. 한도는 Sv다.
2.4 환자 방어 빈출
환자 방어는 세 줄기다. 선속을 필요한 곳까지만 좁히고(시준), 쓸모없는 장파장을 걸러내고(여과), 짧게 쬐도 영상이 되게 한다(빠른 수용체). 여기에 차폐 장구와 소아 조건이 더해진다.
환자 피폭을 줄이는 방법
| 방법 | 어떻게 | 효과 |
|---|---|---|
| 시준 | 선속의 크기를 촬영 부위로 제한한다. 직사각형 조사통(position-indicating device)이 원형보다 낫다 | 피폭 면적과 산란선(scattered radiation)이 줄고 대조도(contrast)가 좋아진다 |
| 피부면 선속 직경 | 원형 시준기(collimator)는 피부면에서 7 cm 이하 | 피폭 면적 제한 |
| 조사통의 형태position-indicating device | 끝이 열려 있고 납이 든 조사통을 쓴다. 끝이 막힌 플라스틱 원추형은 쓰지 않는다 | 플라스틱을 지나며 생기는 2차 산란선을 막는다 |
| 조사통의 길이position-indicating device | 장조사통(long cone)(약 16인치). 단조사통은 약 8인치 | 선속이 평행에 가까워져 피폭 체적과 발산이 줄고 확대와 반음영(penumbra)도 줄어든다 |
| 여과 | 엑스선관에 알루미늄 부가여과판을 둔다 | 투과력(penetrating power)이 낮은 장파장(저에너지) 엑스선을 없앤다. 이것은 영상에 기여하지 못하고 연조직에만 흡수된다 |
| 빠른 수용체 | 고감도 필름(E·F속도)이나 디지털 센서(CCD, CMOS, PSP) | 조사시간을 줄인다 |
| 관전압kVp | 높은 관전압 | 투과력이 커 피부 흡수선량(absorbed dose)이 줄지만 대조도는 떨어진다 |
감수
함정 조사통은 길수록 선속이 덜 퍼지고 피폭 체적이 줄어든다. 짧은 단조사통이 선속을 더 퍼뜨린다.
함정 높은 관전압은 환자의 피부 선량을 줄이는 쪽이지만 영상 대조도가 낮아지는 대가가 따른다(1장·5장).
차폐 장구와 소아
| 항목 | 내용 |
|---|---|
| 납방어복(납에이프런)lead apron | 환자의 생식선과 체간부 장기를 차폐한다. 납당량은 보통 0.25 mm Pb 이상 |
| 갑상선보호대thyroid collar | 목의 갑상선(thyroid gland)을 차폐한다. 구내촬영에서 쓴다 |
| 파노라마에서의 갑상선보호대thyroid collar | 쓰지 않는다. 빔이 아래에서 위로 비스듬히 들어오므로 보호대가 선속을 가려 하악부에 역V자형 불투과성 음영이 생긴다 |
| 소아 | 감수성이 높고 뼈가 얇으므로 성인보다 노출시간을 줄인다(약 1/3–1/2, 3장) |
암기 방어복은 생식선, 보호대는 갑상선. 파노라마에서는 보호대가 상을 가린다.
2.5 술자 방호
술자를 지키는 원칙은 거리, 위치, 차폐다. 방사선은 거리의 제곱에 반비례해 약해지므로(역제곱 법칙) 멀리 설수록 좋다. 술자는 어떤 경우에도 일차선속 안에 서지 않고, 필름이나 수용체를 손으로 잡아 주지도 않는다.
방사선의 종류
| 종류 | 어디서 나오나 | 술자의 대응 |
|---|---|---|
| 일차방사선primary radiation | 조사구를 통해 나오는 유용한 선속. 에너지가 가장 강하다 | 직접 경로를 피한다 |
| 산란방사선(산란선)scattered radiation | 환자의 조직 등에 부딪혀 방향이 바뀐 것 | 차폐벽 뒤에서 막는다 |
| 누설방사선leakage radiation | 엑스선관두(하우징) 의 틈과 차폐를 뚫고 새는 것 | 장비 관리로 막는다 |
술자의 위치
| 항목 | 기준 |
|---|---|
| 거리 | 환자와 선원에서 2 m(6피트) 이상 |
| 각도 | 중심선속에 대해 90–135° (환자의 측후방) |
| 차폐 | 규정 두께의 납 차폐벽 뒤에서 조사 단추를 작동한다 |
| 수용체 | 손으로 잡아 주지 않고, 관두도 손으로 잡지 않는다 |
| 개인선량 측정 | 방사선관계종사자는 개인선량계(personal dosimeter)(TLD 배지 등)를 착용하고 3개월마다 1회 측정한다 |
감수
함정 차폐벽 뒤에서 막는 것은 산란선이고, 위치를 피해서 막는 것은 일차방사선이다. 거리 2 m와 각도 90–135°는 차폐벽 밖에 설 때의 기준이다.
암기 2 m, 90–135°. 일차선속은 피하고, 산란선은 벽으로 막는다.
선량한도
선량한도(dose limit)는 의료피폭(환자의 진료 목적 촬영)과 자연방사선에는 적용하지 않는다. 일하다 맞는 직업 피폭과 일반인에게 정한 값이다. 한도는 사람 수준에서 확률적 영향(stochastic effect)을 허용할 수 있는 정도로 낮추고 결정적 영향(deterministic effect)이 나타나지 않게 정한 것이다.
| 대상 | 유효선량한도 | 비고 |
|---|---|---|
| 방사선관계종사자 | 5년간 누적 100 mSv(연평균 20 mSv) | 어느 1년에도 50 mSv 이하 |
| 일반인 | 연간 1 mSv | 의료피폭, 자연방사선은 제외 |
| 임신이 확인된 종사자 | 출산까지 복부 표면 등가선량(equivalent dose) 2 mSv 이하 | 한도가 유효선량(effective dose)이 아니라 등가선량이다 |
감수
함정 50 mSv와 100 mSv를 섞지 않는다. 5년 동안의 합이 100 mSv, 어느 한 해의 상한이 50 mSv다. 연평균으로 보면 20 mSv다.
복습
헷갈리는 쌍
| 쌍 | 가르는 기준 |
|---|---|
| 직접효과 vs 간접효과direct effect · indirect effect | DNA가 곧바로 맞는다 vs 물이 전리되어 자유라디칼(free radical)이 DNA를 손상 |
| 결정적 vs 확률적 | 문턱선량(threshold dose) 있음·중증도가 커짐·백내장 홍반 vs 문턱 없음·확률이 커짐·암 유전 |
| 높은 감수성 vs 낮은 감수성 | 림프·골수·생식세포(미분화, 분열 왕성) vs 신경·근육(분화, 분열 정지) |
| 성장 중인 뼈 vs 성숙한 뼈 | 중간 감수성 vs 낮은 감수성 |
| Gy vs Sv | 흡수한 에너지 vs 위험도를 반영한 선량 |
| 일차 vs 산란 vs 누설 | 조사구의 유용한 선속 vs 환자에서 튄 것 vs 관두에서 샌 것 |
| 장조사통 vs 단조사통long cone | 약 16인치, 선속이 평행에 가깝다 vs 약 8인치, 더 퍼진다 |
| 납방어복 vs 갑상선보호대lead apron · thyroid collar | 생식선·체간부 vs 목의 갑상선(thyroid gland) |
| 5년 100 mSv vs 1년 50 mSv | 5년 누적 한도 vs 어느 한 해의 상한 |
| 종사자 vs 일반인 vs 임신 | 연평균 20 mSv vs 연 1 mSv vs 복부 표면 2 mSv |
확인 문제
방사선의 간접효과에서 세포를 손상시키는 물질은?
물이 전리되어 생긴 자유라디칼
직접효과에서 방사선이 곧바로 작용하는 핵심 표적은?
DNA
Bergonié-Tribondeau 법칙에서 감수성이 높은 세포는?
미분화되어 있고 분열이 잦고 대사가 활발한 세포
방사선 감수성이 가장 높은 조직은?
림프조직과 조혈세포(골수)
타액선, 갑상선, 혈관, 성장 중인 뼈의 감수성 단계는?
중간
신경과 근육이 방사선에 강한 이유는?
고도의 분화와 영구적 분열 정지
결정적 영향에서 문턱선량 이상으로 선량이 늘면 커지는 것은?
중증도
확률적 영향에서 선량이 늘면 커지는 것은?
발생 확률 (문턱선량은 없다)
백내장과 피부 홍반은 어느 영향인가?
결정적 영향
발암과 유전적 결함은 어느 영향인가?
확률적 영향
흡수선량의 SI 단위는?
Gy
구내촬영에서 원형 시준기의 피부면 선속 직경 한도는?
7 cm 이하
알루미늄 부가여과판이 걸러내는 것은?
장파장(저에너지) 엑스선
장조사통의 길이는?
약 16인치 (단조사통은 약 8인치)
끝이 막힌 플라스틱 원추형 조사통을 쓰지 않는 이유는?
플라스틱에서 생기는 2차 산란선
환자의 생식선과 체간부를 차폐하는 장구는?
납방어복
술자가 지켜야 하는 최소 거리와 각도는?
2 m(6피트) 이상, 중심선속에 대해 90–135°
차폐벽 뒤에서 술자가 막는 방사선은?
산란선
방사선관계종사자의 선량한도는?
5년 누적 100 mSv, 어느 1년에도 50 mSv 이하
일반인의 연간 유효선량한도와 임신 종사자의 복부 표면 등가선량한도는?
1 mSv, 2 mSv 이하
이 장은 치과위생사 감수를 받는 중입니다. 틀린 곳이 보이면 아래 메일로 알려 주세요.
감수 목록
주소 끝이 #review일 때만 보입니다. 본문에 노란 감수 표시로도 붙어 있습니다.
- 2.4 환자 방어 — 구내촬영 피부면 선속 직경 한도(7 cm)가 현행 「진단용 방사선 발생장치의 안전관리에 관한 규칙」의 값인지 확인
- 2.5 술자 방호 — 개인피폭선량 측정 주기(3개월 1회)와 근거 규정을 현행 법령으로 확인
- 2.5 술자 방호 — 선량한도(종사자 5년 100 mSv·연 50 mSv, 일반인 1 mSv, 임신 종사자 복부 표면 2 mSv)의 근거 규정과 현행 값 확인. 카드는 「진단용 방사선 발생장치의 안전관리에 관한 규칙」으로 서술한다