중재 시술은 일반 시술과 비교해 비침습적이고 입원 기간 및 수술 부작용을 줄일 수 있어 그 빈도가 점차 증가하고 있다. 그러나 중재 시술은 방사선을 통해 동영상을 구현하기 때문에 일반적인 의료 시술보다 더 많은 방사선 노출이 이루어진다.
중재 시술을 받은 환자들에 관한 대표적인 연구들로는 캐나다와 미국 매사추세츠(Massachusettes)에서 실시되었다. 이 연구들은 미국과 캐나다에서 결핵치료를 위해 방사선 중재(fluoroscopy) 검사를 받은 환자들의 사망률을 조사한 후향적 코호트 연구이다. 미국과 캐나다에서는 1930-1950년대에 폐결핵 치료를 위해 폐에 공기를 넣어 폐 조직을 압축시키는 방법(lung collapse therapy)을 시행하였으며, 이러한 치료를 받기 위해 2주마다 방사선 중재 시술을 통해 폐가 얼마나 변했는지 혹은 공기를 얼마나 주입해야 하는지를 관찰하였다. 환자들은 수개월에서 수년까지 반복해서 치료를 받았으며, 따라서 중재 검사로 인해 많은 양의 방사선에 노출되었다.
유방암의 경우 두 연구 모두 방사선 노출량에 따라 사망이 유의하게 증가한 결과를 보였다. 미국 연구는 1925년에서 1954년에 출생한 4,940명의 여성을 대상으로 진행하였으며 유방 장기선량은 0.79Gy였고 1Gy에서 상대위험도(relative risk)가 1.61(1.30, 2.01)로 유의하게 증가하였다. 캐나다 연구는 1930년에서 1952년 사이에 출생한 31,917명의 여성을 대상으로(평균 선량 0.89Sv) 진행되었으며 유방암 사망의 초과상대위험도는 Sv당 0.90(0.55, 1.39)로 유의하게 증가하였다. 이러한 결과들은 방사선 노출과 유방암에 대한 이해를 높이고 임상적으로 유방암 검진 주기 및 연령 설정에 중요한 근거가 되었다.
그러나 폐암 사망의 경우 두 연구 모두에서 유의한 증가가 관찰되지 않았다. 미국 연구에서는 13,572명의 환자를 대상으로 하였고 폐 평균 선량은 0.84Gy이었으나 폐암 사망의 증가는 관찰되지 않았으며, 캐나다 연구는 64,172명의 환자들에서(평균 선량 1.02Sv) Sv당 초과상대위험도 0.00(-0.06, 0.07)를 보였다. 두 집단 모두 선량이 높음에도 불구하고 유방암과 달리 폐암의 위험도는 증가하지 않았는데 이는 방사선에 의한 장기별 영향이 다르다는 사실을 의미한다. 한편 중재 시술 환자들에서의 폐암 사망위험도 결과는 일본 원폭 생존자 연구와 큰 차이를 보였다. 즉 일본 원폭 생존자 연구에서는 남녀 모두 유의한 폐암 위험도를 보였고 여성이 남성에 비해 2.7배 더 위험도가 높았으나 중재 시술 환자의 경우 폐암 증가에 대한 근거가 유의하지 않았으며 남녀별 위험도 차이가 없었다.
중재 시술 환자 연구에서의 폐암 사망 결과에 대해서 노출형태의 차이, 선량 평가 오류, 폐결핵과 폐암 사망의 오분류 가능성 및 흡연에 의한 교란 작용 가능성이 제기되기도 하였다. 즉 폐암 위험도가 증가하지 않은 주요 원인은 중재 시술에서의 방사선 노출 형태가 원폭에서와 같이 단기간 고노출이 아니라 만성적(chronic) 혹은 분할적(fractionated) 형태이며 원폭과 달리 저선량에너지전이(low-linear energy transfer)에 의한 선량률(dose-rate) 효과에 기인한 것으로 설명되고 있다. 이러한 결과는 일시적인 고선량률 형태의 원폭노출에 기인한 방사선의 폐암 위험도는 일반인이 노출되는 분할적 저선량률 형태의 위험도를 과대평가한다는 점을 시사할 수 있어 중요하다. 또한 실제 사망은 폐암인데 폐결핵으로 사망한 것으로 잘못 분류될 정보바이어스 가능성과 심한 폐결핵 환자일수록 방사선 검사를 많이 받거나(선량 증가) 흡연에 의한 교란작용의 가능성이 고려되고 있다.
캐나다 중재 시술 코호트 연구(Canadian Fluoroscopy Cohort Study)에서 악성종양 외에 비악성종양에 대한 연구로서 허혈성 심장질환의 사망이 방사선량 증가에 유의하게 증가하였다는 것을 보고하였다. 이를 확대하여 캐나다의 63,707명의 환자와 미국 매사추세츠의 13,568명의 환자를 통합한 코호트에서는 모든 심혈관 질환(ERR/Gy=0.069), 허혈성 심장질환 (ERR/Gy=0.176) 및 고혈압 및 기타 심장질환(ERR/Gy=0.034)에 대해 방사선량 관련 초과 사망 위험이 증가하는 것으로 관찰되었으며 이러한 위험은 노출 이후 시간이 증가함에 따라 감소하였다.
캐나다 연구에서는 장기선량을 더욱 정확하게 평가하기 위한 'FLUXOR(Fluoroscopy X-Ray Organ-Specific Dosimetry System)'이 최근 개발되었다. 기존에 중재 시술을 받은 횟수, 당시 사용된 기계 정보, 팬톤 실험 결과, 일부 의사들에 대한 설문 등의 정보를 종합하여 장기선량을 산출하는 방식으로, 향후 FLUXOR를 통해 산출된 정교한 방사선량이 다양한 건강 영향들의 위험도 평가에 적용될 예정이다. 현재까지는 폐암에 대한 분석이 진행되었는데, 이 프로그램에서 확보한 선량을 통한 위험성 평가 결과는 초기 연구 결과와 비슷하게 중재 시술 방사선 노출이 폐암 사망과 유의한 연관성이 관찰되지 않았다.
중재 시술 환자 코호트 연구는 상대적으로 신뢰성이 높은 방사선 역학연구로 알려져 있다. 그 이유는 잘 정의된 인구집단, 거의 완전한 의무 기록(선량 재구축이 가능함) 및 긴 추적기간 등이다. 그러나 미국과 캐나다의 중재 시술 환자 연구 모두 과거 노출자들을 대상으로 진행되고 있는 것이며 사망률 자료에 근거하고 있다는 단점이 있다. 따라서 최근 중재 시술을 받는 환자들에 대한 발생자료를 통한 추적 연구가 새롭게 요구된다.
미국과 캐나다에서의 폐결핵 치료를 위해 방사선 중재 시술 연구는 폐암의 위험도 평가에 있어서 중요한 학문적 기여를 하고 있다. 왜냐하면 다른 장기에 대한 결과는 대부분의 역학연구들이 일본원폭생존자 연구결과와 대체로 일관적인데 반해 폐암에 대해서는 그렇지 않은 결과들을 보이고 있기 때문이다. 이 주제는 화성 우주인으로 여성이 가능한지에 대한 논란과도 연관된 바 있다. 즉 원폭생존자 연구를 기준으로 할 경우 여성의 폐암위험도가 남성보다 휠씬 높기 때문에 (약 3배) 여성우주인이 적합하지 않다고 평가되었으나 중재시술 및 종사자 연구에서는 남녀차이가 뚜렷하지 않아 우주인 선발에 있어서 남녀차이를 두는 것이 적합하지 않다고 논의된 바 있다.
폐결핵 치료를 위해 더 이상 중재시술을 시행하지 않지만 노출된 사람들에 대해서 지속적으로 연구하는 것은 학문적으로 중요하다(이것은 일본 원폭연구도 마찬가지로 더 이상 원폭 노출은 없다). 따라서 의료노출 연구에 있어서 반드시 현재 노출에 대한 영향에만 초첨을 둘 것이 아니라 과거의 노출이라도 그것이 갖고 있는 '현실적' 의미는 클 수 있으며 이를 파악하여 진행하는 것은 중요하다. 또한 똑같은 노출형태는 치료방법의 개선에 따라 없어졌어도 노출의 형태는 비슷하기 때문이다 (예를 들어 CT에 의한 노출은 선량의 차이가 있을 뿐 분할적 노출이라는 특성은 비슷하다)
태아 시 진단 방사선 노출이(in-utero exposure) 암위험도와 관련될 수 있다는 결과는 1956년에 스튜어트(Alice Stewart) 교수에 의해 처음 보고되었다. 이 연구는 영국에서 1953-1955년 사이에 사망한 10세 미만 아이들의 어머니를 환자군으로 하여 산전 방사선 검사를 받았는지 조사한 환자-대조군 연구이다. 547명의 환자-대조군 쌍에서 환자군에서는 85명이 대조군에서는 45명이 임신기간에 복부 엑스선 검사를 받았다는 결과를 근거로 산전 방사선 검사가 암을 발생시킬 수 있다고 보고하였다(당시에는 태아의 위치나 출산 방식을 살피기 위해서 임신 시 복부 및 골반 엑스선 검사를 시행하였다). 그러나 이 결과는 회상 바이어스(즉 암으로 사망한 아이 엄마의 기억이 차별적으로 높은 것)의 가능성으로 당시엔 신뢰되지 않았다. 또한 1960년에 같은 대학의 리처드 돌(Richard Doll)과 브래드포드 힐(Bradford Hill) 교수는 코호트 연구를 통해 둘 간에 관련성이 없음을 보고하였다(그러나 돌은 나중에 둘 간의 인과성을 인정하였다).
한편 1962년 미국에서 맥마흔(MacMahon) 박사가 병원 자료를 통해 회상 바이어스를 극복하면서 유사한 결과를 보고하여 이 주제가 다시 주목을 받았고, 계속되는 여러 후속 연구들에서도 비슷한 결과들이 관찰되었다. 이후 스튜어트 박사의 연구는 OSCC(Oxford Survey of Childhood Cancers)로 확대 발전하여 1981년까지 사망한 16세 미만 아이들을 포함한 약 15,000명의 암 사망자를 환자군으로 하고 성, 연령, 지역을 1:1로 짝짓기한 대조군을 선정하여 진행하였다. 현재까지의 결과는 뼈암을 제외하고 다른 대부분의 암종의 상대위험도가 1.4 수준에서 유의하게 증가했다. 이후 산전 방사선 노출과 소아암 위험도에 관한 연구들이 여러 나라에서 시행되었으며, 대체로 상대위험도가 비슷한 크기로 증가한다는 사실을 일관되게 보고하였다.
한편 OSCC 연구를 둘러싼 여러 논란이 계속되고 있다. 그 이유로는 1) 일본 원폭 생존자 연구에서 태아 노출 시 소아암의 위험도가 증가하지 않았다. 2) 연관성에 대한 근거는 코호트 연구가 아닌 환자-대조군 연구에서 제시되었다. 3) 영국에서 산전 방사선 검사에 의한 선량은 5-25mGy(평균 10mGy) 정도로 낮으며 OSCC에 서 보고된 선량당 초과상대위험도가 다른 연구들보다 컸다. 4) 산전 방사선 검사를 상대적으로 많이 받는 쌍둥이들의 소아암 위험도가 단태아보다 높지 않았다. 5) 대부분의 어린이 암(뼈암 제외)이 일정한 상대위험도 크기로 보였다는 것은 암종별 위험도가 차이나는 기존 결과들에 비해서 지나치게 일정하다는 점들이다. 따라서 산전 방사선 노출과 태아의 암 위험도(초과절대위험도는 Gy당 6%로 추정)에 대한 인과성 판단은 연구자 간에 통일되어 있진 않다.
건강검진(screening)을 통해서도 저선량 의료방사선에 노출될 수 있으며 위장 및 대장 조영촬영, 저선량 CT, 유방 엑스선 촬영(mammography)등이 대표적이다. 따라서 검진 주기에 따라 반복적으로 검진을 받는 경우 누적 의료방사선 노출량을 평가하는 것은 필요하다. 특히 종합검진을 통해 일반인이 노출되는 의료방사선량이 급증하고 있어 검진을 통한 이익이 방사선 노출로 인한 위험보다 월등한지에 관한 판단이 필요하다.
건강검진 대상자는 환자보다는 일반인이며, 상대적으로 나이 든 사람들이 주된 인구집단이다. 노출 선량도 상대적으로 적어 위험도를 직접 관찰하기 위해서는 많은 인원수가 필요하다. 따라서 노출자를 직접 추적하는 역학연구보다는 선량에 근거하여 위해도를 추정하는 연구(risk projection study)가 많이 진행되었다. 이러한 연구는 검진을 통해 예방되는 이익과 방사선 노출로 인한 위해도 간의 균형을 잡는데 기여하고 있다. 특히 검진 자체의 이익이 검진시 방사선 노출로 인한 위험보다 큰 연령 설정을 합리적으로 제안하는 임상적 결정에 기여한다.
예를 들어 유방암감수성유전자(BRCA) 돌연변이 보유자는 유방암 발생 위험이 큰 것으로 알려져, 이들에 대해서는 25세부터 유방암 검진을 시작할 것이 권고된 바 있다. 그러나 BRCA 돌연변이 보유자들을 대상으로 한 위해도 평가 연구에서, 25세부터 검사를 하는 것은 검사로 인해 얻어지는 사망률의 감소와 유방 엑스선 촬영의 방사선 노출로 인한 암사망 위험도의 증가와 비교했을 때, 순편익(net benefit)이 없었다. 암검진으로 인한 발생 및 사망 감소의 이익이 많아야 방사선의 사용이 정당화될 수 있으므로, 위해도 산출 연구를 통해 BRCA 돌연변이 보유자라 하더라도 35세 이후에 유방 엑스선 촬영을 하는 것이 바람직하다고 보고된 바 있다.
미국에서 1912년에서 1965년 사이에 척추측만증(scoliosis)으로 진단된 3,010명의 환자들에 대한 역학 연구(US Scoliosis Cohort Study)가 진행되었다. 이 환자들의 평균 나이는 12세 추적 기간은 36년이었으며, 질병 경과를 파악하기 위해 받은 반복적인 척추 엑스선은 평균 27회였으며, 이로 인해 받은 유방 장기선량은 평균 120mGy(최대 1Gy)였다. 연구 결과 Gy당 유방암 사망의 초과상대위험도가 2.9로 증가하였다. 이후 2004년까지 추적한 연구에서는 총 5,573명의 여성을 대상으로 포함하였으며, 유방암으로 인한 표준화사망비는 약 1.7 배 증가하였고(폐암, 자궁암, 간암의 사망비는 유의하게 낮았다), 유방 장기선량에 의한 유방암 사망에 대한 Gy당 초과상대위험도는 3.9로 유의하게 증가하였다.
치과 방사선은 다른 의료 장비보다 선량이 비교적 낮지만 일반인에게 흔히 촬영되고 있다. 최근 고찰에 의하면 치과에서의 방사선 노출이 갑상선 암과 뇌수막종(meningioma) 상대위험도를 각각 1.87배, 1.53배 유의하게 증가시킨 것으로 보고된 바 있다. 그러나 아직 결과가 일관적이지 않으며 회상 바이어스 및 장기선량 부재 등의 제한점이 있다.