传统放疗采用光子线治疗肿瘤，质子治疗则采用质子束治疗肿瘤。质子束来源于离子源，从离子源出来后被注入到回旋加速器，在回旋加速器里加速到光速的70%，通过能量选择系统，根据肿瘤的深度选择质子的能量，再通过传输系统到治疗机房，在治疗机房里有一个机架，可以多角度旋转，能从不同角度来治疗肿瘤。
质子治疗由于“布拉格峰”效应的存在，能够让能量集中释放，放射线在到达肿瘤组织之前对射线经过的正常组织的辐射量极小，对质子射线没有经过的肿瘤后方和侧面的正常组织的照射几乎为零。这样就可以较大限度的保护人体正常组织，从而大大降低放射治疗对人体的毒副作用。
由于儿童放射线敏感性高于成人，传统的放射治疗会造成儿童内脏及生殖器官的放射性损伤。质子治疗可以通过准确“定向定点爆破”技术，使重要器官和组织免受损伤，从而解决了儿童患者放射治疗中的难题。
