质子治疗的原理是将氢原子中的质子剥离出来并加速至光速的三分之二后，通过束流传输系统引导至治疗室，并通过治疗头照射肿瘤靶区。

质子治疗与高能光子（X线）治疗的区别在于X射线是以直线的方式穿过患者身体，入射的过程中不断衰减，光子束的能量随着入射体内的深入而降低，即从皮肤表层下一定深处到肿瘤靶区前方的正常的组织都会受到X线的照射，且受到的放射剂量高于肿瘤靶区的剂量，同时位于肿瘤周边的组织也不可避免地受到X线的照射。

而质子束进入人体后剂量释放是缓慢上升的，在射程末端释放高能量，形成一个剂量高峰，即布拉格峰（Bragg峰），可地瞄准肿瘤靶区，峰值过后剂量则急速下降至趋于零。

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