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质子刀：整个质子治疗装置由加速器、能量选择系统、束流输运系统、1-2个旋转治疗头、1-2个固定治疗头、控制系统、剂量测量与定标系统，以及治疗与装置数据库、专用准直器与补偿器加工中心、呼吸门开关控制等部分组成。还要配基建、水、电、气通用设备及屏蔽与安全等配套装置。
治疗方式在医学肿瘤放射治疗上所使用的质子刀，大都采用由碳原子之原子核所制成的重粒子质子加速器，原因是其所携带的能量较大，治疗效果较显著。
在实际治疗时，将质子刀以三度空间对位瞄准患者之肿瘤位置，透过携带能量之质子在特定深度会释放大部分能量的布拉格尖峰现象，将大量能量释放于肿瘤中(癌症病灶区)，以达到破坏肿瘤中之癌细胞而不破坏肿瘤外其他正常细胞，乃至较后消除肿瘤之目的。
比起传统的X光放射性治疗或伽马刀、光子刀等治疗，质子刀治疗对病灶区周边正常细胞的伤害小很多，相对地副作用也较少。
重粒子刀：
重离子放射线治疗肿瘤癌症是当代公认的先进有效的放疗方法，这是由重离子射线独特的物理特性和生物特性所决定的。物理特性是这样的，碳离子和其他重带电粒子一样，具有倒转剂量分布的特性。重离子在贯穿物质时主要是通过与靶原子核外电子的碰撞损失能量，随着离子能量的降低，这种碰撞的几率增大。
在离子进入人体的大部分射程里，巨大的初始能量使离子穿过组织速度很快，因而损失的能量较小，形成一个相对低能量的坪区；在射程的末端，随着能量的损失，离子运动速度减慢，与靶电子碰撞的几率增大，较终在射程末端形成一个陡峭的高剂量（能量损失）峰，即Bragg峰，其后剂量迅速跌落。
