以原子級幾何模型模擬脫氧核糖核酸（DNA）分子損傷的遍歷算法目前存在著計算時間長、收斂速度慢、計算設備要求高等缺點，因此本文提出一種基于能量沉積點和羥自由基（·OH）位置信息的含噪聲密度聚類（DBSCAN）算法，該算法結合概率統計方法，能快速地得到 DNA 鏈斷裂產額，幫助進一步研究 DNA 集簇性損傷的變化規律。首先，課題組依托放射生物學蒙特卡羅模擬軟件 Geant4-DNA，模擬質子和次級粒子在細胞核中的輸運以及它們對水分子電離激發的過程，獲得粒子能量沉積點和羥自由基的位置信息。然后在簡化的細胞核幾何模型中，利用損傷發生概率函數計算得到 DNA 損傷點的空間分布數據集，確定損傷點密度，由 DSBCAN 算法計算 DNA 單鏈斷裂（SSB）和雙鏈斷裂（DSB）產額。最后分析 DNA 鏈斷裂產額隨傳能線密度（LET）值變化的趨勢，總結出不同損傷簇的變化規律。實驗結果表明，與遍歷算法相比，本文新算法模擬速度快且模擬精度高，模擬結果同其他實驗和模擬方法相比較，具備良好的一致性。實現了在分子水平上快速獲得質子輻射致 DNA 集簇性損傷更為精細的信息，為輻射生物損傷機制的研究提供了一種重要和有力的研究手段。
