1946年，高能质子被首次提出，10年后，质子首先被应用于治疗癌症疾病，接下来的30年里，质子的研究和实验室迅速增加，直到质子治疗和研究中心成立，人们才意识到对所有类型的癌症患者介于质子疗法的好处。美国的能源实验室的物理学家也发现，将质子放射治疗介入癌症领域，可以将癌症患者自身扩散到身体其他部位的固体肿瘤细胞予以孤立杀死。
质子治疗是放射线治疗的一种。质子进入人体后，在射程终点处形成一个尖锐的剂量峰，称为Bragg峰。通过调制能量展宽Bragg峰可以使Bragg峰覆盖肿瘤。另外，质子入射通道上能量损失较小，侧散射也很小，其前后左右正常组织所受剂量较小，故具有较好的放射物理学性能。因为质子的工作原理是在真空玻璃内进行，所以当质子能量增加到70万-2亿电子伏时，获得的电压足以将他们放在人体内的任何位置，但是针对癌症治疗来说，可以用于中枢神经的肿瘤治疗和头颈部的肿瘤治疗更为突出有利。
质子与肿瘤组织相互作用，主要是通过与原子核外的电子碰撞而产生能量，因此肿瘤学家发现通过调节质子光束的能力来控制射程深度和辐射方向以及相关部位的控制，另外将高剂量射线区域的肿瘤形态通过特定仪器检测可以了解其范围与患者的适应度，同时，因为放射线对健康组织的沉积较小，辐射量不高，所以会减少对周围组织的迫害，以及衰亡，这样治疗可以将放射治疗的急性和慢性反应降到最低范畴领域，因此质子变数增加得控可以对肿瘤周围的健康组织得以保全并杀死其异常破坏组织。从而降低辐射对人体的无端风险。
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