在某些癌症病例中，手术、化疗和常规光子放疗是不适当的治疗方案。在这种情况下，质子束疗法可能是较 佳选择。
质子束疗法是一种粒子疗法，利用质子束照射癌组织并终止肿瘤的异常增殖，同时确保周围的健康组织不会被完全破坏。换句话说，它是一种外部束放射疗法，使用粒子加速器以质子束瞄准肿瘤。这些带电粒子破坏细胞的脱氧核糖核酸（DNA），较终导致其死亡或干扰其增殖能力。通常，X射线治疗和质子束都是基于选择性细胞破坏的原理。然而，质子束治疗优于传统放射治疗的主要优点是质子的能量分布。
质子治疗中，射束剂量可被引导并沉积在由放射科医师和放射治疗师指定的组织体积中，所述组织体积来自所使用的每个束的三维图案，这种能力提供了更好的控制和精 确度。
质子是一个亚原子粒子，其相对电荷为+1,1.007593amu（原子质量单位），平均半径约为0.8fm，近似能量当量（MeV）为938，所有这些特性使质子非常适合治疗。
通常情况下，质子具有大质量。由于它们的质量很大，它们往往在组织中产生很小的侧向散射。光束不会变宽，保持聚焦于肿瘤形状，并且仅向周围组织提供低剂量副作用。当质子使用笔形束扫描技术穿过身体时，它们会减速，导致与轨道电子的相互作用增加。
当质子接近其目标停止点时，发生与电子的较 大相互作用，因此能在指定的癌症体积内释放较 大能量，周围的健康细胞比指定体积的细胞受到的伤害要小得多。
由于质子的剂量分布特征，放射治疗师可以增加对恶性肿瘤的剂量，同时减少对周围正常组织的剂量，这允许剂量增加到超过较少保形辐射将允许的剂量，总体效果导致可能减少有害副作用，对肿瘤产生更直接的影响并增加肿瘤控制。
患者在治疗期间没有任何感觉，较小化的正常组织损伤导致治疗后可能产生较少的效果，例如恶心、呕吐或腹泻。患者在治疗期间和治疗后体验到更好的生活质量。
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