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BNCT是基于稱為硼中子俘獲。吸收低能量中子的非放射性同位素10B原子分解成α粒子和反沖的鋰核。這些粒子沿其短路徑沉積高能量。一個單元的大小約為10μm，因此，BNC反應(yīng)在一個單元內(nèi)發(fā)生。在正常細(xì)胞包圍的惡性細(xì)胞中選擇性積聚10個B原子的條件下，對該區(qū)域進(jìn)行熱中子輻照可以選擇性地通過兩個重粒子破壞惡性細(xì)胞，BNC反應(yīng)后產(chǎn)生4He和7Li。

成功的BNCT主要取決于腫瘤細(xì)胞中10種含B劑的選擇性積累。兩個硼劑，硼-苯丙氨酸和borocaptate鈉，進(jìn)行了開發(fā)和通過在美國和日本的研究人員在臨床研究中使用。BPA是苯丙氨酸的衍生物，主要通過L型氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白1主動轉(zhuǎn)運(yùn)到腫瘤細(xì)胞中，L型氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白1存在于各種惡性腫瘤細(xì)胞的細(xì)胞膜上。BSH有1210B原子，主要用于治療惡性神經(jīng)膠質(zhì)瘤。BSH不會通過血腦屏障傳遞到正常的大腦中。BSH僅在破壞了BBB的腫瘤區(qū)域中積累，而積累機(jī)制是被動的。

限制BNCT應(yīng)用的障礙之一是熱中子難以滲透到體內(nèi)，這導(dǎo)致無法向深部腫瘤輸送足夠的劑量。在當(dāng)前的BNCT臨床試驗(yàn)中，已經(jīng)使用了能量比熱中子束高的超熱中子束。超熱中子束通過與氫原子碰撞而損失能量，并轉(zhuǎn)變成熱中子束。但是，熱中子束的峰通量在皮膚表面以下約2–3cm處，并且通量迅速下降到10cm處的峰值的十分之一。熱或超熱中子束的穿透性差，意味著在皮膚表面6-8cm之內(nèi)的淺部腫瘤是BNCT的良好候選者。

果糖溶液中的BPA以250或500毫克/公斤的劑量靜脈內(nèi)給藥。在某些情況下，靜脈內(nèi)施用溶解在50％生理鹽水溶液中的BSH和BPA-f。在大多數(shù)患者中，2小時內(nèi)，在3小時內(nèi)以200毫克/公斤/小時的速率以500毫克/公斤的劑量給予BPA，其余的以100毫克/公斤/小時的降低速度進(jìn)行給藥1小時在注入BPA的1小時內(nèi)以100毫克/公斤/小時的速度進(jìn)行了超熱中子輻照。如果同時使用BSH和BPA，則分別在完成BSH和BPA的給藥后12小時和1小時開始進(jìn)行超熱中子輻照。確定輻照時間，以使對正常大腦和口腔黏膜的大劑量為10–14Gy-E。這是因?yàn)樵诖蠖鄶?shù)情況下，通過常規(guī)的高壓X射線放射療法，包括腫瘤和正常細(xì)胞在內(nèi)的區(qū)域已經(jīng)接受了大于60Gy的劑量。Gy-E單位已用于BNCT的臨床研究，與質(zhì)子或碳離子粒子療法相同。在BNCT中，這種向Gy-E單位的轉(zhuǎn)換非常復(fù)雜，詳細(xì)信息在其他地方進(jìn)行了描述。

在用光子或粒子進(jìn)行放射治療時，腫瘤周圍的正常細(xì)胞接受的治療劑量>60Gy。通常禁止再次照射，因?yàn)樵谥匦抡丈涞恼＝M織中會出現(xiàn)嚴(yán)重的不良事件。BNCT可以在正常細(xì)胞與腫瘤細(xì)胞之間產(chǎn)生較大的劑量梯度；因此，局部復(fù)發(fā)的腫瘤可以接受治療劑量，同時保留預(yù)照射的正常細(xì)胞和組織?？紤]到BNCT的這一特性，即用重粒子對癌細(xì)胞進(jìn)行選擇性照射，預(yù)照射區(qū)域中的局部復(fù)發(fā)性腫瘤是BNCT的良好候選者。

BNCT的臨床研究已經(jīng)集中在局部復(fù)發(fā)性惡性神經(jīng)膠質(zhì)瘤和頭部和頸部癌癥，因?yàn)檫@兩個惡性腫瘤的標(biāo)準(zhǔn)治療包括放射療法，無論是作為術(shù)后放療或同步放化療。在本節(jié)中，將討論BNCT在局部復(fù)發(fā)的惡性神經(jīng)膠質(zhì)瘤和頭頸癌中的臨床結(jié)果。