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摘要硼中子俘获治疗（BNCT）是一种基于10B与超热中子发生俘获反应产生alpha和7Li粒子的恶性肿瘤治疗方式，在细胞和亚细胞水平混合着不同类型和能量的辐射粒子，导致其精确的剂量计算和生物效应评估具有很大挑战。因此本文基于微纳尺度粒子径迹结构的物理特性和DNA损伤生物学机理，通过蒙特卡罗模拟探究了BNCT中次级粒子诱导DNA损伤的频率分布及其辐射生物效应。主要研究内容和结果如下：<br>　　1）开展了多项关键物理参数差异对BNCT各辐射粒子直接作用诱导DNA损伤的影响研究。首先探究了不同物理过程对BNCT疗法中不同辐射类型诱导DNA损伤频率分布影响，结果显示G4DNA_opt6物理过程对应的单位剂量产生的损伤数目最多。随后分析了损伤评估算法中能量阈值设置对BNCT中辐射诱导DNA损伤的影响，结果表明最低能量阈值的选取对DNA链断裂的评估影响更为显著。最后，硼药富集差异对alpha粒子诱导DNA损伤的结果表明，发射位置距离细胞核距离越远时单位剂量下的DNA双链断裂（DSB）数目最多。<br>　　2）开展了物理和化学过程同时存在对BNCT俘获反应中产生的alpha粒子和0.58MeV单能质子诱导DNA损伤的影响研究，并通过机理性DNA修复和细胞存活模型（MEDRAS）分析了相应的修复效果。结果表明由于电子截面数据、模型过程的差异以及羟基自由基分子产额的差异造成间接效应在诱导DNA损伤过程中的贡献度发生显著变化，同时该结果证明在BNCT辐射生物效应研究中间接效应诱导DNA损伤的影响也不可忽略。<br>　　3）开展了靶器官内氧浓度差异对BNCT各带电粒子诱导DNA损伤及伴随生物效应的影响研究。首先在常氧条件下探究了硼分布和中子能谱差异对辐射诱导DNA损伤的影响，结果表明初始位置为细胞质时，alpha和7Li粒子诱导的碱基损伤（BD）和单链断裂（SSB）的百分比最高，反冲质子的生物效应因子受中子能谱变化影响显著。其次分析了不同的细胞氧浓度环境对辐射生物效应的影响，结果表明随着靶器官内氧浓度的增加，在乏氧条件下BNCT中各种辐射粒子的生物效应迅速减小，富氧环境则趋于稳定。<br>　　本文结合蒙特卡罗模拟和辐射诱导损伤机理预测了BNCT诱导DNA损伤及微纳尺度生物效应，有望改善采用离体实验或半经验模型所取得的结果的不确定性，同时也完善了BNCT带电粒子在液态水中诱导DNA损伤的数据并为评估辐射生物效应提供理论参考，可为新型硼药研发、疗效评估及进一步的实验设计和解释提供理论依据和初步参考。