在放射性实践活动中的放射性污染内照射是放射性工作人员的主要受照途径之一，我国相关标准法规要求对相关工作人员开展内照射监测以保障工作人员的安全^[1]。此外，在放射性事故或其他特殊照射情况下，需考虑对可能受到污染的公众进行内照射监测^[2-3]。

全身计数器（WBC）活体测量是内照射监测的一个主要手段^[4-5]，它通过测量和分析被测人体的γ能谱，判断人员是否受到内污染，以及在确认受污染情况下的内污染核素在体内含量等。在实际应用中，全身计数器对放射性的测量属于相对测量，其测量的准确很大程度上依赖于刻度模型和待测人体在解剖结构、放射性衰减性质以及核素分布的一致性，以及设备测量的准确性^[6-7]。因此，在刻度时会根据测量需要使用相应的物理人体模型，并定期对设备进行刻度^[7-8]。目前人们所用的物理模型参数是根据性别、年龄、人群以及器官的不同而制定的标准参数^[9-15]，具体形态有液体的BOMAB人体模型^[2,11]，固体BOMAB人体模型^[2,13]，以及针对不同器官研制的甲状腺人体模型^[14]、肺部模型^[15]等。这些人体模型均是仿照人体全身或器官尺寸研制的，无论是体积还是重量基本上和真实器官相差无几。这些人体模型除了体积大和重量重，不方便携带，还会产生大量的放射性液体和固体废物，并且液体模型在运输和贮存中存在放射性溶液泄漏的风险，且因重力作用可能使得放射性物质沉降而导致分布不均。此外，这些人体模型因体积大，放射源多，其制作成本和使用费用也都很高，严重限制了众多用户对全身计数器进行刻度和校准的频率和方便性。因此，开发一种体积更小、重量更轻、使用简单，且不产生大量放射性废物的简化体模，将为全身计数器的刻度带来极大的方便。

本文通过对全身计数器的测量原理和过程、以及刻度原理和过程进行分析，采用测量仪器专用刻度人体模型的思路，建立了一种用于全身计数器刻度的简化体模设计方法，利用点源和组织等效材料设计了一种与BOMAB等效的简化体模。基于中国成年男性参考人BOMAB模型，设计加工了一款用于ORTEC-Stand FAST II全身计数器刻度的专用人体模型。并进行了实验测量，验证了该方法的可行性。该方法可减少刻度用人体模型的体积、重量和放射性废物，降低其制作成本，方便运输和携带提供方便，可为全身计数器等测量仪器的刻度和校准提供技术支持。

1 材料与方法 1.1 原理方法

用人体模型对全身计数器进行刻度时，针对不同的仪器，进行刻度测量的条件不一定相同，但对于同一台仪器或同一类型仪器的刻度测量条件会是相同的，当刻度用人体模型确定时，同一测量仪器对人体模型中不同核素射线的探测效率是确定的。因此，可利用射线与物质相互作用的特性，选用合适的组织等效材料和合适的放射源，设计一种比较简单组合结构，使全身计数器对该组合结构和常用刻度人体模型中同一核素的探测效率相同，则该组合结构就可替代常用刻度人体模型对该全身计数器进行刻度和校准，该组合结构即为该全身计数器刻度专用的“简化体模”。

本工作中，利用蒙卡程序对简化体模的参数进行设计与优化。具体方法如下，设计过程图如图1所示：

1） 确定全身计数器的参数，并建立其蒙卡模型；

2） 确定常用刻度参考人体模型参数，并建立其蒙卡模型；

3） 根据测量条件，模拟全身计数器对参考人体模型的探测效率f₁；

4） 根据人体结构和目前的人体模型的特点，对简化体模参数进行初步设计；

5） 根据全身计数器的探测器的参数及测量条件对设计的简化体模探测效率f₂进行模拟；

6） 通过不断的优化简化体模的参数，使f₂ = f₁。在人体模型的参数确定后，对其进行实物加工，最后进行实验测量比较。

1.2 全身计数器参数

本次工作基于目前主要用于核电站人员内照射监测的ORTEC-Stand FAST II型全身计数器测量系统。其测量部件为2块碘化钠晶体，晶体尺寸为10.16 cm × 10.16 cm × 40.64 cm。屏蔽材料为10 cm厚的不锈钢材料。

1.3 参考人体模型参数

本文用的参考人体模型为根据中国男性参考人参数设计的BOMAB人体模型，其由10节尺寸不同的空心圆柱和椭圆柱空腔组成，壁材料为高密度聚乙烯，其密度为0.95 g/cm³ ± 5%，填充物为以浓度为0.1 mol/L的稀盐酸溶液为溶剂的放射性溶液，其密度约为1 g/cm³，模型整体密度为0.99287 g/cm³，模型总高为170 cm，重70 kg，坐高91 cm。

1.4 简化体模参数设计

设计中采用点源，用亚克力材料作为简化体模的组织等效材料。由于在内照射测量中，主要关注的器官有全身、甲状腺、肺部和胃肠道（腹部）。因此，本文中主要也考虑这4个器官，并对它们分别设计放射源位置。本工作中，以BOMAB人体模型的全身、颈部、胸部和腹部模型分别作为简化体模的全身、甲状腺、肺部和胃肠道的参考模型。经优化的简化体模参数如图2中A所示，实物如图2中B所示。

2 结　果 2.1 模拟结果分析

用BOMAB模型对全身计数器进行刻度时，BOMAB模型位于探测器正前方，距探测器表面15 cm，以此进行模拟计算，并根据计算结果对简化体模进行优化设计。经模拟计算后，得到一组合适的简化体模刻度参数，简化模型位于探测器正前方，距探测器表面22 cm，离ORTEC-Stand FAST II全身计数器测量系统底板高86 cm。模拟结果如图3所示。

从模拟结果可知，通过优化简化体模的参数，可使全身计数器测量系统对简化体模中全身、甲状腺、肺部和腹部4个器官中不同能量射线的探测效率与全身计数器测量系统对BOMAB人体模型中相应器官中不同能量射线的探测效率一致，误差在5%以内。即，通过简化体模来替代传统人体模型对全身计数器进行校准与刻度是可行的。

2.2 实验验证与结果分析

根据模拟设计分结果参数加工简化体模，并用ORTEC-Stand FAST II全身计数器测量系统对BOMAB人体模型和简化体模进行了实验测量与比较，结果如表1所示。实验中采用⁵⁷Co,¹³⁷Cs和⁶⁰Co进行了测量比较。

由表1的数据可知：从本次测量的122.06、661.7、1 173.2和1 332.5 keV的测量数据可知，全身计数器测量系统对2套人体模型中相同器官中相同测量能量的探测效率的测量误差< 10%，即，此时简化体模和BOMAB模型具有等效性。因此，在用BOMAB等人体模型对全身计数器进行刻度的过程中，当刻度测量条件一定时，则可根据测量条件设计一套等效的简化体模进行替代。

3 讨　论

全身计数器活体测量作为内照射测量的主要手段之一，其准确测量直接关系着内照射剂量的评价，决定着受照人员救治手段的选择等，是大家研究的重点，主要包括测量方法、刻度、能谱分析技术等方面的研究^[2-4,7,8]。全身计数器的刻度与校准是全身计数器测量质量保证的重要手段，由于全身计数器刻度用的物理人体模型制作、保存的特殊性，使得其不易得，因而使用受限，为解决此问题，不少研究人员在进行等效体模研制^[13]。

本文针对ORTEC-Stand FAST II全身计数器，利用点源和组织等效材料设计了一种用于全身计数器刻度的、与BOMAB等效的简化体模。蒙卡模拟设计时，在50 keV到2 MeV范围内全身计数器对该体模和BOMAB体模中全身、甲状腺、肺部和胃肠道等相同器官中相同能量射线的探测效率的误差< 5%。实验测量时，全身计数器对2种体模的相同器官中相同能量射线的探测率的误差小于10%，验证了该模型的设计参数的正确性和该方法的可行性。该简化体模体积约4.8 L，质量约5 kg，便于携带。放射源为可取出的点源，方便携带和保管，也可极大减少放射性废物。简化体模可为全身计数器的刻度带来方便，但其在与人体的完全等效性方面还存在不足，后续还需要进一步深入研究，进而提高其通用性。