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所有适合放疗的肿瘤患者都是质子治疗的适应人群，尤其对于早期肿瘤患者，质子治疗的五年生存率达到80%以上。由于儿童放射线敏感性高于成人，传统的放射治疗会造成儿童内脏及生殖器官的放射性损伤。质子治疗可以通过准确“定向定点爆破”技术，使重要器官和组织免受损伤，从而解决了儿童患者放射治疗中的难题。
质子治疗可以通过向肿瘤部位提供强大的辐射剂量来破坏癌细胞，并较大限度地减少对健康细胞的损害。由于可以更准确地控制质子束射线，医生可以给出更高剂量的辐射，对周围组织的健康影响更小。与传统放疗中常用的X射线相反，质子可以低能量水平进入体内，并在与肿瘤相遇时释放大部分能量，因此对肿瘤后方的健康组织没有剂量的辐射，副作用的发生率低，特别是在儿童中，不用担心长期副作用。
质子治疗使用质量更大的粒子，配合可以调整的Bragg峰特性，可给予肿瘤致死性的杀伤剂量，因此对肿瘤的灭杀效应更强大、更彻底。不仅如此，对于一些常规放疗不敏感的肿瘤，由于能量更强大，质子治疗也能有良好的效果。质子治疗可以单独用来治疗癌症，也可以结合手术、化疗、免疫治疗等疗法来提升治疗的效果。
