放射场所的工作人员在长期接受放射性核素对人体外照射的同时，也可能通过呼吸吸入放射性核素，特别是医院核医学科的工作人员，吸入放射性核素的可能性较大，主要¹³¹I和¹⁸F等^[1-3]。因此，加强放射性工作场所工作人员体内放射性核素的监测，为放射性工作人员的健康提供坚实的保障。人体内放射性核素直接测量方法是放射性工作人员和公众体内核素监测的主要方法。2004年国家卫生和计划生育委员会委托中国疾病预防控制中心辐射防护与核安全医学所制订有关标准。本文建立一种人体内放射性核素种类和活度浓度的直接测量方法，并为标准的制订提供技术支撑。

1 材料与方法 1.1 全身计数器

测量人体内放射性核素的仪器为全身计数器，主要由探测器、屏蔽铅室、电子元器件、数据处理系统等构成^[4]。其中电子元器件又包括前置放大器、主放大器、模数转化器(ADC)、高压电源(HPS)和多道分析仪。常用的全身计数器有两种：一种是HPGe探测器，其能量分辨率高、效率相对低；另外一种是NaI(Tl)探测器，探测效率较高，但能量分辨率相对低。因此，根据测量的目的和要求不同，选择合适的体外探测器的种类和组合。

1.2 刻度源

刻度源作为全身计数器能够正常进行能量刻度和效率刻度的必备条件，需具备准确性和可溯源性，具有检验证书，证书上除给定活度(或比活度)和不确定度外，还应标明定值日期、标准源纯度、质量或体积、化学成分、核素半衰期、γ射线分支比和标准源的定值方法。此外，放射性核素标准源的总不确定度应小于5%。适用于刻度的单能和多能核素及其主要参数见表 1。

1.3 能量刻度

能量刻度是指用刻度源对谱仪系统进行刻度，获得对应能量与道址间的对应关系过程。刻度源发射的γ射线能量应均匀分布在所需刻度的能区，一般是在40~2000 keV之间，且至少需要包括4个能量点。处于良好工作状态的高分辨γ能谱系统的能量刻度曲线应是一条直线，并正常工作下，其非线性应小于0.5%，若偏离线性，就应该重新做能量刻度。实际情况下，因受谱仪电子学信号等因素的干扰，能量刻度曲线不是直线，而是经过多项式拟合得到的曲线，其拟合关系式如下：

$ E = {a_0} + {a_1}{p^1} + {a_2}{p^2} + \ldots \ldots + {a_n}{p^n} $

式中:E为刻度源发射γ射线的能量，单位为keV；p为刻度谱中全能峰峰位所在道址；a₀，a₁，…，a_n为拟合常数。

1.4 效率刻度

为了定量分析人体内放射性核素的含量，要求在测量之前，需对全身计数器进行准确的效率刻度，所用刻度源的放射性核素的活度应小于1000 kBq，其发射的γ射线能量范围分布在40~2000 keV能区内，能量点至少为7个，而低能范围20~200 keV之间的能量点要有2~3个γ射线。测量所用的全身计数器效率刻度时需用模体来进行，并且要考虑相应的肌肉及组织厚度校正^[5]。

1.4.1 肌肉等效壁厚度

实际测量中，当测量γ射线能量小于100 keV时，效率刻度过程中需对胸壁厚度和成分进行校正，保证低能端效率刻度结果的准确性。其肌肉等效壁厚度的计算公式如下：

$ {T_C} = X/{\mu _M}\left[ {{\mu _A}A + {\mu _M}\left( {1 - A} \right)} \right] $

式中：A为脂肪组织的含量分数；(1－A)为肌肉含量的分数；μ_A指的是脂肪组织的线衰减系数，单位为每厘米(cm^-1)；μ_M是肌肉组织的线衰减系数，单位为每厘米(cm^-1)；X是测量的胸壁厚度，单位为厘米(cm)。

1.4.2 组织厚度校正

当测量的对象为器官，且光子能量小于100 keV时，需对覆盖在器官上面的组织厚度进行校正。组织厚度校正方法是通过使用刻度模体来模拟所测量器官与探测器之间的人体组织，通过进行三次以上的刻度实验，绘制相应的计数效率刻度曲线来校正^[6]。

2 结果与讨论 2.1 测量

应用全身计数器对人体内放射性核素进行测量，测量前受检者应取下身上佩带的饰品、手表、眼镜以及其他金属物件；然后经过放射性表面污染仪测量，确定受检者没有表面放射性污染，若显示受检者有放射性表面污染，应先对受检者进行放射性污染洗消，确定没有放射性表面污染后，方可测量^[7]。

根据放射性核素在人体内的分布特征，其测量类型可分为全身测量和器官测量。全身测量适用于测量放射性核素均匀分布身体，而器官测量适用于测量放射性核素浓集于器官，常见的器官测量有肺部测量、甲状腺测量。

肺测量用于定量呼吸系统沉积的放射性活度，测量过程中放射性活度应进行肌肉等效胸壁厚度校正。对于甲状腺测量，在甲状腺功能正常情况下，放射性工作人员大约有20%放射性碘被甲状腺吸收。对其进行测量时，探测器应在距离颈部表面以上10 cm处，基于探测器高效率和实际测量需求，设定的计数时间为600 s。

2.2 计算方法

基于全身计数器γ能谱定性和定量测量的基础，计算和分析全身计数器测量人体内放射性核素的活度，其放射性活度的计算公式如下：

$ A = N/\varepsilon t $

式中：N为峰面积计数，见图 1；ε为给定几何形状的探测效率；t是计数时间，单位为秒(s)。

峰面积计数N可用下面公式进行计算，计算过程中，应扣除康普顿连续谱及本底等的计数。

$ N = \sum\limits_{k = 1}^p {{N_k}} - p/2m\left[ {\sum\limits_{i = 1}^m {{B_i}} + \sum\limits_{i = 1}^m {{B_j}} } \right] $

式中：N_k为计算峰总面积的k道的计数；p是全吸收峰所含的道数；m为选定本底计算的道数(峰的左右两边)；B_i指的是估算峰左基线的道计数；B_j为估算峰右基线的道计数。

2.3 方法验证

使用美国Canberra公司2275肺部和扫描全身计数器对14名放射性工作人员进行测量。其中2275型全身计数器有四个晶体面积2800 mm² HPGe探测器对肺部实施放射性测量，一个7.6 cm×12.7 cm×40.6 cm NaI(Tl)探测器进行全身扫描。全身计数器测量的能量范围：HPGe探测器：10~2000 keV；NaI(Tl)扫描探测器：80~2000 keV。探测下限(LLD)：对于²³⁵U，四个高纯锗探测器阵列，4~6 Bq(0.1~0.15 nCi)；对于¹³⁷Cs和⁶⁰Co，NaI(Tl)扫描探测器，40~80 Bq(1~2 nCi)。放射性工作人员平躺于测量床上，四个高纯锗探头分别置于放射工作人员的左肺上部、左肺下部、右肺上部、右肺下部。肺部计数30分钟，全身扫描30分钟。表 2为放射性工作人员的全身计数器测量结果。

3 结论

本研究利用全身计数器对放射性工作人员的体内放射性核素进行测量和分析，结果显示本次测量工作人员体内的⁴⁰K含量：⁴⁰K总含量从3.74~6.21 kBq，每公斤体重的⁴⁰K含量59.4~95.6 Bq/kg。最小探测限(MDA)18.6~66.6 Bq。研究结果显示，所建立的全身计数器测量方法能够快速、精确检出人体内的放射性核素，为今后对放射性工作人员的日常体检以及核和辐射事故中应急人员和公众的体内放射性核素的测量提供了重要的测量方法，也为标准制定和验证提供了有力的实验数据的支撑。综上说述，通过人体内放射性核素直接测量方法研究和以此为基础的标准制定将有力保障放射性工作人员和公众的身心健康。