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质子治疗的低副作用在目前已有的放疗手段中名列前茅，欧美日等发达地区从上世纪开始研究并应用到肿瘤临床治疗，积累了丰富的临床经验。
所有类型的放射治疗都会破坏细胞中的DNA，这使得它们更难繁殖。快速分裂的癌细胞特别容易受到这种损伤，因此肿瘤通常会缩小或消失。
放射治疗会破坏癌细胞的DNA以破坏肿瘤
传统辐射和质子治疗之间的区别在于如何传递辐射。传统光子放疗所用的X射线是光子束，沿着光束路径的所有组织都会接收到相似剂量的辐射。质子治疗所用的质子束不同。
质子束进入人体后，能量起初不大，紧接着快速上升到达峰值(称为布拉格峰)，之后又骤降到零——这种优良的剂量分布促使质子束的能量能集中在癌细胞处释放。
布拉格峰
因为质子治疗时将峰值能量对准肿瘤病灶处，使肿瘤处受到大的照射剂量，肿瘤实体前部的正常细胞只受到1/3到1/2的峰值剂量，肿瘤实体后部的正常细胞基本上不受到任何伤害，所以消除肿瘤范围的“离开”剂量，在实际应用中极大降低了对正常组织的总辐射量。
