放射治疗的原理是利用α、β、γ射线和各类X射线治疗机或加速器产生的X射线、电子线、质子束及其它粒子束治疗恶性肿瘤的一种方法。传统的放射治疗，由于射线本身的性质，导致在治疗过程中，射线杀死癌细胞的同时对正常细胞也会带来损害，这就使患者产生了放疗后的毒副作用；另外，为了减轻放疗对正常组织的损害，一定程度上放射治疗的剂量也受到了限制，影响了肿瘤治疗的疗效。

质子治疗是利用质子束所特有的“布拉格峰”特性治疗肿瘤的新技术。质子通过同步加速器加速到约光速的三分之二后，照射肿瘤组织，直接攻击癌细胞，切断癌细胞核内的两条DNA链，使受损的癌细胞不可修复。质子作为带正电荷的亚原子粒子，由于质子束优越的物理剂量分布，可以使照射剂量集中停止到肿瘤部位，因此与传统放疗相比，质子治疗拥有无可比拟的优势。

质子治疗是一种先进的放疗技术，采用质子治疗杀死癌细胞。质子来源于离子源，不到一秒的时间内，氢原子就被分离成带负电的电子和带正电的质子，然后质子注入到回旋加速器里被加速(图3、图4)，加速到光速的70%时，这些加速后具有高能的质子进入磁铁组成的能量选择系统（图5），根据患者肿瘤的深度选择能满足治疗需要的不同能量的质子，然后质子经过传输系统（图6）通过旋转机架进入治疗机房。质子通过机架时，经准直器对质子束进行塑形后照射至肿瘤所在深度。机架能够360度自由旋转，所以可以任何角度治疗患者（图7）。患者摆位是高精准的，我们的质子治疗机架配备有CBCT，每次治疗前行CT扫描以确认摆位的正确性，同时现在还实行笔形束扫描（图8），一个点一个点扫描、一层一层的扫描，可实现治疗的形状跟肿瘤形状高度匹配。

传统放射治疗中射线的能量是逐渐衰减的，有效到达患处的能量有限；而质子束具有“布拉格峰”的特性，能量在某一点释放达到最大值，利用这一特性，可以使其在病变的特定部位释放出最大能量，达到最佳治疗效果。也就是说，传统射线在到达深部的肿瘤时已是强弩之末，质子束却能“深入敌营”，实现“立体定向爆破”。同时，由于高能质子束的粒子微小、质量集中，在人体内散射少，减少了对周围正常组织的照射剂量，从而提高了肿瘤治疗的精确度。

在精确有效杀伤肿瘤组织的同时，质子放疗还能够把放疗对正常组织造成的损伤降到最低水平。传统放疗（光子治疗）使用的X射线或γ射线射程无法控制，除了肿瘤细胞会受到照射外，肿瘤前方和后方的正常组织也会受到照射，导致放疗副作用的产生；而质子治疗由于“布拉格峰”的存在，能量集中释放，肿瘤前方的组织仅受到极小量的照射，而肿瘤后面和侧面的正常组织受到的照射几乎为零，可以有效的保护人体正常组织，大大降低了放疗的毒副作用，如在左侧乳腺癌治疗中，质子治疗很好的保护了邻近的心脏及肺组织（图9）；在头颈肿瘤放疗中，质子治疗更显示了其优势，脑干、眼睛、口腔、腮腺等得到很好的保护，大大减少了并发症及后遗症的发生（图 10）。

质子治疗作为肿瘤治疗方法中最新、前途最为广阔的一员，其技术优势是全面的和日益扩大的。以笔形束扫描技术为基础，质子调强放疗具有了比其他治疗方法更广泛的适用性（图11），特别是在光子治疗无能为力的领域展现出巨大的优越性。在眼部肿瘤、较大体积的深部肿瘤和对常规辐射(光子射线X射线、电子射线及伽玛射线)敏感性差的肿瘤的治疗中，质子治疗都发挥了不可替代的作用。在儿童肿瘤和头颈肿瘤方面，质子治疗也有着无可比拟的优势。

尽管国内最近几年质子治疗才比较火热，但其实质子治疗最早于1946年首次被提出，1988年，质子治疗获得了美国FDA的批准，从此开始在肿瘤治疗领域大放异彩。目前，全美有近30多家质子治疗中心，包括梅奥医院、佛罗里达大学质子中心、MD安德森肿瘤中心、及麻省总医院肿瘤中心等。全球已超过22万例患者接受了质子治疗，所以说质子治疗是一种成熟的安全性高的放疗技术。