物理特性

X射线和伽马射线属于光子波（电磁波），进入人体时不停止于体内，而是穿越人体。

但是将质子（氢核）加速到接近光速时，进入体内后可在不怎么耗损能量下抵达特定组织深度，并在粒子的动能趋近于零时，向周遭瞬间释放最大能量。

这就是所谓质子治疗的物理特征「布拉格峰」。只要能将最大能量「布拉格峰」很好地调整到肿瘤上，那么与X射线相比，它能大幅地降低从体表到肿瘤部位的多余辐射。另一个优点是它不会造成肿瘤后方的正常组织受到任何照射。

生物特征

为什么放射治疗能够杀死癌细胞呢？事实上，放射线照射不是用辐射能量来燃烧癌细胞（0.1°C升温不会发生），也不是透过手术切除肿瘤（无痛感），而是破坏癌细胞的遗传基因。

X射线被认为低LET（直线能量转移），而质子射线（粒子射线之一种）是中LET（直线能量转移）。

因此与X射线相比，粒子射线更能伤害肿瘤细胞的DNA 双螺旋结构，杀伤力强，肿瘤细胞不易死灰复燃，比其他传统放射治疗能更有效地治疗顽固型癌症。

质子治疗临床案例

无法手术的局部恶化胰腺癌（cT4N1M0/stage IVa）。进行质子治疗合并化学治疗。6年又4个月后CT 显示，肿瘤仍持续缩小中，病患仍健在。

10cm大的肝癌，（Child-Pugh分类为A）进行质子治疗。2年又6个月后CT显示，肿瘤仍持续缩小中，病患仍健在。

质子治疗数据统计

自2008年10月质子治疗中心成立后，质子治疗累积共5,406例（2018年10月至2020年4月间），其中以头颈癌、肺癌、前列腺癌、食道癌、肝胆及胰腺癌占多数。