所谓质子，就是指氢原子剥去电子后带有正电荷的粒子。氢原子通过加速器高能加速，成为穿透力很强的电离放射线，这就是质子放射线。质子刀之原理为利用带正电荷的质子在电场中持续加速，达到一定速度和能量之后，射入标的物之内，利用布拉格尖峰(Braggpeak)现象，对特定标的物内在某一深度位置释放大量能量，以达到对物体特 定深度区域进行破坏之目的。
并非所有癌症都适合质子治疗，同时它也不能取代化疗、靶向治疗或大部份的手术治疗。按照美 国梅奥诊所的建议，希望咨询质子治疗的患者必须先见肿瘤放疗科医生。
空腔脏器的肿瘤一般是不会做质子放疗的，尤其是对于没有远处转移的中早期患者，通常来说传统的手术加上术后或者术前的辅助化疗会获得更好的效果。另外胃肠道本身具有蠕动特性（你拿个听诊器听听肚子，正常情况下每分钟能听到4-5次咕噜声，这就是肠道蠕动时发出的声音），这一特性对于照射精度要求非常高的质子治疗来说很棘手，所以大多数情况下，质子治疗是不用于胃肠道肿瘤的。
尽管有些质子中心会将质子治疗用于局部复发的或者无法做手术的结直肠癌患者，在其中一些患者身上也显示出了一定疗效，但并没有足够证据证明这种情况下质子的效果会全面超过光子。
质子治疗适应症：
（1）脑和脊髓肿瘤：脑良恶性肿瘤包括脊膜瘤、脑转移瘤、垂体瘤、脑胶质瘤、听神经瘤、颅咽管瘤等；颅底：脊索瘤和软骨瘤。脑血管疾病：脑动静脉畸形、海绵状血管瘤等；其他功能性疾病：癫痫、三叉神经痛、帕金森等
（2）眼部病变：脉络膜黑色素瘤、视网膜黄斑变性、眼眶肿瘤。
（3）胸部肿瘤：原发性肺癌、转移性肺癌、纵隔肿瘤。
（4）腹部肿瘤：原发或转移性肝癌、肝血管瘤、胰腺癌、胆囊癌、原发或转移性肾上腺癌，原发或转移性肾脏肿瘤、其他腹膜后原发或转移瘤。
（5）盆腔肿瘤：前列腺癌、宫颈癌、直肠癌、其他盆腔复发或转移瘤。
