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。
每次的质子治疗时间约为30分钟左右，实际上单纯照射的时间并不长，可能也就5分钟不到，比较花时间的是照射之前的定位，相对于光子放疗来说质子对精 度的要求会更高一些。另外患者基本都是门诊治疗，治疗完了就回家，该吃吃该喝喝，并不需要住院。
绝大多数患者在治疗时不会有任何感觉，有一些患者在治疗后会有皮肤变红、脱皮等类似阳光暴晒过的皮肤反应，另外一些患者可能由于肿瘤邻近的正常组织受到少量辐射而出现的副作用，例如口腔问题、吞咽困难等，但这些副作用相对于传统放疗会小很多。
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。
