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문제 정의
- 본 연구에서는 임상에서 사용하는 방사선 치료용 장치선형가속기(Rapid Arc)를 이용하여 방사선 감수성이 가장 높은 시기인[8] 4-5일째 유정란에 고 에너지 10 MV-X선 5, 7.5, 10 Gy를 실험군에 각각 1회 조사 후, 부화기에 입란하여 부화과정 및 생존율, 기형, 혈액의 변화를 분석하여 고 에너지 X선이 부화에 미치는 영향에 대하여 연구 하고자 하였다.
제안 방법
- 5개의 유정란을 한 군으로 설정하여 X선을 조사하지 않은 유정란을 대조군으로 하였고, 10 MV-X선의 에너지로 3개의 실험군에 5, 7.5, 10 Gy를 각각 조사하였다[Fig. 1].
- 5, 10 Gy를 각각 조사한 이유는 실험군에 조사된 선량은 단일조사량으로는 인체에 사용하기에는 부적합한 치사선량이다. 그러나 닭의 부화과정에서는 6 MV X선을 실험군에 5, 7.5, 10 Gy 각각 조사할 경우, 심혈관 기형을 발생한다는 연구를 기초로 본 실험의 조사선량을 결정하였다[8].
- 당일 생산된 평균무게 63g/1란, 총 20개의 유정란을 구입하였다. 매일 14시30분에 유정란을 검란을 실시하였으며, 부화기 온도와 습도는 37.5℃, 45-70%를 유지하였고, 전란주기는 1회/hr 로 실시하였다. 부화기(알콤 PX-20)에 입란하여 20일간 부화시켰다.
- 조사선량이 높을수록 부화율과 백혈구의 수치가 감소하며, 기형의 발생률과 계태사가 증가 하였다. 본 연구는 부화중인 계태에 직접적인 조작과 혈액학적 변화를 직접 유도하지 않은 상태에서 고에너지 X선을 조사하여 기형이 발생하였다. 이러한 이유는 유전적 단계에서 염색체와 핵산의 변화에 의해서 형태학적 변화인 기형이 발생하였다고 추정된다.
- 입란 19일-20일 사이에 부화에 성공한 병아리의 외형 및 골격을 X선 촬영을 통해 관찰하고, 목동맥에서 혈액을 채취하여 성분분석을 실시하였다. 부화에 실패한 병아리는 인공파각을 실시하여 외형을 관찰하고 방사선 검사를 실시하였다.
- 부화 및 기형 발생은 수의학을 전공한 1명의 수의사에 의해 진단되었다. 시진, 촉진 및 방사선 검사를 실시하였으며, 골격, 좌우대칭, 길이 비교, 걸음걸이, 선 자세, 앉은 자세, 울음소리 등을 기초로 진단하였다.
- 유정란의 무게를 측정하여 입란 전, 후의 무게를 비교하였다. 입란 19일-20일 사이에 부화에 성공한 병아리의 외형 및 골격을 X선 촬영을 통해 관찰하고, 목동맥에서 혈액을 채취하여 성분분석을 실시하였다.
- 유정란의 방사선 감수성이 가장 높을 것으로 예상되는 입란 5일째에 방사선치료용 선형가속기(Rapid Arc)를 이용하여 SSD(Souce Skin Distance) : 100cm, Field Size: 25cm × 25cm 조사계획에 의하여 1문조사 를 실시하였다.
- 입란 18일째 전란을 멈추고, 20일째에는 자연부화 가능성과 부화상태를 확인하기 위하여, 진단용 X-선 촬영기를 이용하여 45 kVp, 5 mAs, FFD(Film Focus Distance) 80 cm 의 촬영조건으로 방사선 검사를 실시하였다[Fig. 2].
- 유정란의 무게를 측정하여 입란 전, 후의 무게를 비교하였다. 입란 19일-20일 사이에 부화에 성공한 병아리의 외형 및 골격을 X선 촬영을 통해 관찰하고, 목동맥에서 혈액을 채취하여 성분분석을 실시하였다. 부화에 실패한 병아리는 인공파각을 실시하여 외형을 관찰하고 방사선 검사를 실시하였다.
대상 데이터
- 닭의 유정란을 농장에서 구입 후 온도 37.5℃, 습도 45-70%로 인공부화 시키면서 입란 5일째 방사선치료용 선형가속기(Rapid-arc)에서 발생하는 10MV-X선을 이용하여 5란을 하나의 군으로 하여 X선을 조사하지 않은 대조군(0 Gy) 및 5, 7.5, 10 Gy를 각각 조사한 3개의 실험군을 대상으로 하였다.
- 당일 생산된 평균무게 63g/1란, 총 20개의 유정란을 구입하였다. 매일 14시30분에 유정란을 검란을 실시하였으며, 부화기 온도와 습도는 37.
성능/효과
- 10 Gy를 피폭시킨 유정란을 인공적으로 파각한 결과 80%는 병아리 형체를 형성하였으나 다양한 기형의 상태가 나타났다, 기형의 유형으로는 첫번째, 유정란의 외부껍질과 내부껍질 사이에는 막으로 둘러져 있었다. 두 번째, 분화한지 얼마 되지 않아 사망한 것으로 병아리 형체라기 보다는 핏덩이의 조그마한 조직이 보였다.
- 5 Gy를 조사한 유정란은 모두 부화에 성공하여 100%의 부화율을 보였다. 기형발생률은 20% 이며, 척추 부분에서 목을 굴곡 시키지 못하고 신전상태를 유지하는 기형이 발생되었다[Fig.
- 외관상으로는 방사선을 조사하지 않은 대조군 유정란들은 상태가 양호한 정상 병아리들로 부화하였고, 5 Gy를 조사한 유정란에서 부화한 병아리들 중 한 마리의 병아리는 갓 부화한 후 다리의 문제로 몸을 제대로 가누지 못하였으며 주저앉은 상태에서 하늘만 보고 서 있지도 못하였다. 7.5 Gy를 조사한 유정란에서 부화한 병아리들은 5마리 중 2마리가 부화하였으며, 2마리 모두 이상이 있었다. 첫째 병아리는 양쪽 날개 길이가 달랐고, 부화하고부터 왼쪽으로 누워서 아픈 듯이 계속 울었고, 오른쪽으로 눕히더라도 곧 발버둥을 쳐서 왼쪽으로 누워 몸조차 가누지 못하였다, 둘째 병아리는 왼쪽 발을 둥글게 말고 있는 기형 상태이었지만 활발한 움직임을 보였다.
- X-선을 조사하지 않은 대조군의 유정란은 80%의 부화율을 보였으며, 부화하지 못한 것은 인공 파각하여 미부화 (20%) 원인과 기형부위를 관찰한 결과, 무정란이었다. 기형은 발생되지 않았다.
- 58 103/uL로 나타났다. 대조군에 비해 5 Gy에서의 백혈구 수치는 증가하였고, 7.5 Gy에서는 감소하는 것으로 나타났다. 적혈구의 평균치는 대조군, 5, 7.
- 10 Gy를 피폭시킨 유정란을 인공적으로 파각한 결과 80%는 병아리 형체를 형성하였으나 다양한 기형의 상태가 나타났다, 기형의 유형으로는 첫번째, 유정란의 외부껍질과 내부껍질 사이에는 막으로 둘러져 있었다. 두 번째, 분화한지 얼마 되지 않아 사망한 것으로 병아리 형체라기 보다는 핏덩이의 조그마한 조직이 보였다. 나머지는 거의 병아리 형체를 다 갖추었으나 내장이 밖으로 돌출된 탈장이 일어난 것으로 관찰 되었다.
- 10 Gy를 조사한 유정란은 전체 개체사하여 부화에 모두 실패하였다. 미부화율(100%) 중 무정란(20%)과 유정란(80%) 으로 분석되었다.
- 5 Gy를 조사한 유정란은 부화율이 40% 이다. 미부화율(60%) 중 무정란(20%)과 유정란(40%)은 인공 파각하여 미부화 원인과 기형부위를 관찰 하였으며 기형은 왼쪽 발(20%), 양쪽날개 불균형(60%)이 관찰되었고, 기형발생률은 80% 이다[Fig. 4].
- 방사선을 조사 받지 않은 대조군의 유정란은 80% 부화하였고, 방사선 5 Gy 실험군은 100% 부화하고, 7.5 Gy 조사군은 40% 부화하였으며, 10 Gy 실험군은 모두 계체사하여 부화하지 못한 것을 관찰 할 수 있었다.
- 본 연구를 통하여 고에너지 X선은 생체 내에서 직, 간접작용을 일으켜 닭 유정란의 부화과정에 영향을 미친다는 것을 확인할 수 있었다.
- 모두 왼쪽 날개가 오른쪽 날개에 비해 크기가 작았다. 육안으로 볼 때, 형태적 변화가 있다고 관찰되었으며 X선으로 촬영 한 결과, 소두증, 안구돌출, 두개골기형이 나타났다. 10 Gy를 조사한 실험군이 모두 개체사한 원인은 10 Gy의 조사선량이 치사선량이었기 때문에 수일 내로 계태사 하거나 계란껍질을 깨고 나올 힘이 없을 만큼 장해가 있었기 때문이라고 생각한다.
- 이상의 결과에 의하면 최종 부화율과 기형발생률은 대조군 부화율은 80%, 실험군 부화율은 46% 이다. 실험대상 중 무정란은 15%이며, 기형발생은 대조군에서는 기형이 발견되지 않았고, 실험군에서는 기형발생률이 60% 이다 [Fig.
- 인공 파각하여 기형부위를 관찰한 결과 좌측 안구돌출 (20%), 소두증(20%), 두개골 변형(20%), 좌측날개 불균형(20%) 기형이 관찰되었으며 기형발생률은 80% 이다 [Fig. 5].
- 조사선량이 높을수록 부화율과 백혈구의 수치가 감소하며, 기형의 발생률과 계태사가 증가 하였다. 본 연구는 부화중인 계태에 직접적인 조작과 혈액학적 변화를 직접 유도하지 않은 상태에서 고에너지 X선을 조사하여 기형이 발생하였다.
- 18 106/uL로 나타났다. 조사선량이 증가함에 따라 적혈구 수치는 감소하였다. 헤모글로빈의 평균치는 대조군,5, 7.
- 05%로 나타났다. 조사선량이 증가함에 따라 헤마토크리트 수치는 감소하였다. 평균혈소판용적의 평균치는 대조군, 5, 7.
- 4 g/dL로 나타났다. 조사선량이 증가함에 따라 헤모글로빈 수치는 감소하였다. 헤마토크리트의 평균치는 대조군, 5, 7.
- 조사선량이 최고인 10 Gy 실험군에서 평균무게가 가장 높게 감소하였다.
- 5 Gy를 조사한 유정란에서 부화한 병아리들은 5마리 중 2마리가 부화하였으며, 2마리 모두 이상이 있었다. 첫째 병아리는 양쪽 날개 길이가 달랐고, 부화하고부터 왼쪽으로 누워서 아픈 듯이 계속 울었고, 오른쪽으로 눕히더라도 곧 발버둥을 쳐서 왼쪽으로 누워 몸조차 가누지 못하였다, 둘째 병아리는 왼쪽 발을 둥글게 말고 있는 기형 상태이었지만 활발한 움직임을 보였다. 10 Gy를 피폭시킨 유정란은 모두 부화하지 못한 것을 관찰할 수 있었다.
- 혈구에는 적혈구, 백혈구, 혈소판 크게 3가지로 분류되는데, 적혈구는 산소 또는 이산화탄소를 운반역할을 하며, 백혈구는 식균작용을 통해 면역작용을 하며, 혈소판은 혈액응고에 관련한다[12]. 혈액 성분분석에서는 5 Gy의 피폭을 받은 개체에서 백혈구와 평균혈소판용적 의 수치변화가 대조군보다 수치가 높았고, 7.5 Gy의 피폭을 받은 개체에서는 다시 정상보다 약간 낮은 값을 보였다. 5 Gy 실험군은 방사선장해에 의한 염증반응으로 인해 백혈구의 수치가 높아진 것으로 분석되며, 7.
후속연구
- 따라서 실험군의 조사선량을 낮추어 생존률을 높이고 혈액변화를 분석하는 부분에도 중점을 두어야할 것이다. 그리고 실험군과 대조군의 개체수가 적어 개체 하나가 전체적인 결과 값에 미치는 영향이 너무나 크기 때문에 실험대상의 개체수를 늘려 신뢰도를 높이고 오류를 줄여야할 것이다.
- 10 Gy 실험군이 모두 개체사하여 혈액분석을 실시하지 못한 부분이 본 연구에서 가장 안타까운 점이다. 따라서 실험군의 조사선량을 낮추어 생존률을 높이고 혈액변화를 분석하는 부분에도 중점을 두어야할 것이다. 그리고 실험군과 대조군의 개체수가 적어 개체 하나가 전체적인 결과 값에 미치는 영향이 너무나 크기 때문에 실험대상의 개체수를 늘려 신뢰도를 높이고 오류를 줄여야할 것이다.
- 문 등의 보고“ 계태에서 X선 조사에 의한 선천성 심혈관 기형 발생” 에 의하면 오른쪽 혈관, 심장에서의 장해가 더 많이 나타났다[8]. 이 부분에 대해서는 본 연구와 차이점이 있었으며, 혈관이상으로 인한 혈류량의 차이로 인해 신체 좌, 우측의 불균형 발달이라고 생각할 수 없으므로 더 많은 연구가 필요하다. 또한 방사선 조사에 의해 대혈관 기형의 발생이 증가한다는 보고도 있다[11].
- 향후 고에너지 X선 조사에 따른 기형 발생의 원인을 알아내기 위한 유전학적 연구가 지속적으로 필요할 것이다.
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