质子治疗又称质子放射治疗或质子刀治疗，是粒子放射治疗中较重要的部分。它是世界上较 先 进的非侵入性肿瘤治疗方法之一。质子治疗以其良好的防护性和有效性成为世界放射治疗的前沿，也是儿童肿瘤放射治疗的较 佳选择。
所谓质子是指氢原子剥离电子后带正电荷的粒子。现代放射医学利用加速器将质子加速到高能状态，使其具有极强的穿透性电离辐射，称为质子辐射。在质子治疗中，可以使用特殊的机器和仪器来结合布拉格峰的深度和患者不同病变的形状。因此，可以集中剂量，只针对病变进行照射，同时减少对正常组织的影响。
与传统放射治疗（高能光子束）相比，质子治疗（质子束）是辐射进入人体后辐射剂量分布的主要差异。光子射线在整个照射路径中散射释放能量（沿途爆破）——也就是说，辐射剂量进入人体后迅速增加到较 大值，然后缓慢减少。这使得肿瘤前的正常组织接受的辐射剂量比放射路径中的肿瘤大，而肿瘤后的正常组织也接受了相对大的辐射剂量。这些正常组织在接受大剂量辐射后，可能导致肿瘤早期或晚期并发症，包括恶心、呕吐、组织功能减弱或丧失，甚至继发肿瘤。
与传统的放射治疗不同，质子射线的特点是大部分能量是在照射路径的末端（定点爆破）释放的，即质子射线进入人体后只释放很低的能量，到达肿瘤高点后辐射剂量迅速上升，形成超高能量峰释放所有剩余的能量，质子线的剂量在穿过肿瘤区域后突然降为零。这种特性以非常快的速度渗透到人体，并到达癌细胞所在的特定部位。速度突然降低并停止，释放出较 大能量。在医学上，它被称为“布拉格峰效应”。
这种出色的剂量分布特性使得高剂量辐射可以集中在肿瘤部位，也就是说，将布拉格峰放在肿瘤的肿瘤上。布拉格峰的深度是可调和可控制的。临床上可根据肿瘤大小调整质子束能量，适当扩大峰宽，使高剂量区集中在不同深度、不同大小的肿瘤部位。因此，在质子治疗过程中，肿瘤前的正常组织接受的辐射剂量很小，而肿瘤后的正常组织几乎不接受任何辐射，这就增加了肿瘤整体的辐射剂量，减少了周围组织的正常损伤。
