物理特性

X射線和伽馬射線屬於光子波（電磁波），進入人體時不停止於體內，而是穿越人體。

但是將質子（氫核）加速到接近光速時，進入體內後可在不怎麼耗損能量下抵達特定組織深度，並在粒子的動能趨近於零時，向周遭瞬間釋放最大能量。

這就是所謂質子治療的物理特徵「布拉格峰」。只要能將最大能量「布拉格峰」很好地調整到腫瘤上，那麼與X射線相比，它能大幅地降低從體表到腫瘤部位的多餘輻射。另一個優點是它不會造成腫瘤後方的正常組織受到任何照射。

生物特徵

為什麼放射治療能夠殺死癌細胞呢？事實上，放射線照射不是用輻射能量來燃燒癌細胞（0.1°C升溫不會發生），也不是透過手術切除腫瘤（無痛感），而是破壞癌細胞的遺傳基因。

X射線被認為低LET（直線能量轉移），而質子射線（粒子射線之一種）是中LET（直線能量轉移）。

因此與X射線相比，粒子射線更能傷害腫瘤細胞的DNA 雙螺旋結構，殺傷力強，腫瘤細胞不易死灰復燃，比其他傳統放射治療能更有效地治療頑固型癌症。

質子治療臨床案例

無法手術的局部惡化胰腺癌（cT4N1M0/stage IVa）。進行質子治療合併化學治療。6年又4個月後CT 顯示，腫瘤仍持續縮小中，病患仍健在。

10cm大的肝癌，（Child-Pugh分類為A）進行質子治療。2年又6個月後CT顯示，腫瘤仍持續縮小中，病患仍健在。

質子治療數據統計

自2008年10月質子治療中心成立後，質子治療累積共5,406例（截至2018年10月至2020年4月間），其中以頭頸癌、肺癌、前列腺癌、食道癌、肝膽及胰腺癌佔多數。