质子作为带正电荷的粒子，以极高的速度进入人体，由于其速度快，在体内与正常组织或细胞发生作用的机会极低，当到达癌细胞的特定部位时，速度突然降低并停止，释放最大能量，产生Bragg峰(博拉格峰)，将癌细胞杀死，同时有效地保护正常组织。由于质子治疗具有穿透性能强、剂量分布好、局部剂量高、旁散射少、半影小等特征，尤其对于治疗有重要组织器官包绕的肿瘤，显示出较大的优越性。质子束治疗优越性有：治愈率极高、副作用极小、精确度极高、弥补其它治疗方法的不足（对于有重要组织器官包绕的肿瘤，其它治疗方法束手无策，用质子治疗则显示出了其巨大的优越性，如脊索瘤、软骨肉瘤等。）质子治疗的适应症比较广泛，对于脑部良恶性肿瘤(脑膜瘤、脑转移瘤、垂体瘤、脑胶质瘤、听神经瘤、颅咽管瘤等)、脊髓肿瘤、脑血管疾病(脑动静脉畸形、海绵状血管瘤等)、头颈部肿瘤(鼻咽癌、口咽癌等）、颅底脊索瘤和软骨肉瘤、眼部病变、胸腹部肿瘤、儿科肿瘤以及其它疾病等均有较好的疗效。国外临床治疗数据表明，质子治疗肿瘤有效率达到95%以上，五年存活率高达80%，被高能物理界和医学界评估为疗效最好、副作用最少的治疗方法。
质子刀治疗肿瘤的优越性
放射治疗的最理想效果是给予肿瘤细胞根治剂量，而不损伤正常组织。传统的放射治疗方法，肿瘤周围的健康组织也会受到一定的放射线照射，由于正常组织对射线有一定的耐受量，限定了肿瘤治疗的安全剂量，该安全剂量难以达到完全杀死肿瘤组织。质子刀治疗时肿瘤前端的组织仅受到极小量的照射，对肿瘤后面和侧面的正常组织照射为零，几乎不会损伤正常组织，使肿瘤靶区的放射剂量达到峰值，从而对肿瘤组织施以足够的打击。这种立体的精确"定向定点爆破"技术保证了质子治疗的精确度，医生可以精确控制其所到达的部位，将所含的能量全部用于杀死肿瘤细胞而保护周边正常组织不受伤害。提高了疗效和治愈率，这是传统放疗技术无法达到的。
典型病例—肺鳞癌质子治疗后肿瘤几近消失患者男性，55岁。于年1月因走路左偏，左侧上医院，行PET-CT示：左肺上叶尖后段占位性病变并FDG高代谢摄取，右顶叶占位并FDG高代谢摄取，考虑左肺癌并右侧顶叶脑转移。在全麻下行“脑转移瘤切除术”，术后未再出现上肢抽搐及走路左偏。术后病理为：（颅内占位组织）转移性低分化鳞状细胞癌。病理标本行基因检测“未检出EGFR及KRAS基因敏感突变”。因左肺病灶侵犯主动脉，当地拟予行“紫杉醇脂质体+卡铂”方案化疗2周期后行左肺肿瘤手术切除，但2周期化疗后复查肺部病灶无缩小，无法手术，患者遂来我院就诊。经院内专家会诊，建议左肺病灶行放疗控制，首选质子治疗。患者遂决定行质子放射治疗。
下图为质子定位图像，箭头所指为左肺病灶下图为质子剂量分布图，剂量分布良好
定位并制定质子计划后开始质子放射治疗，左肺上叶病灶60CGE/20次。治疗期间无不良反应发生，复查CT示病灶有所缩小。质子治疗结束1月后复查CT示肿瘤已明显缩小。此后定期复查CT，示肿瘤持续缩小。质子治疗1年后复查PET/CT示肿瘤几乎消失，无复发及转移征象。
质子治疗1月复查，肿瘤明显缩小
质子治疗1年PET/CT，肿瘤几近消失，无异常高代谢关于非小细胞肺癌肺鳞癌与腺癌、大细胞癌等均属于非小细胞肺癌，I-II期治疗以手术为主，辅助化疗；IIIA、IIIB期患者以同步放化疗为标准治疗方法。IV期患者因已有远处脏器转移，应采取以化疗或靶向治疗为主的综合治疗。但对于原发肿瘤较局限、孤立转移的病例，手术、放疗亦能取得良好效果。本病例颅内单发转移瘤行手术切除后颅内情况稳定，因左肺原发肿瘤侵犯主动脉弓故难以手术。应用质子治疗后原发肿瘤完全控制，且无明显毒性反应，患者生存期得以延长且生活质量很高。
我院曾总结肺癌质子计划与三维适形放疗计划的对比，并将研究结果发表于《中华放射医学与防护杂志》。结果显示，质子放射治疗在提高肿瘤剂量的同时，降低了危及器官的剂量，保护正常肺组织，特别是减少了全肺V20、V5。也就是说质子放射治疗将进一步减少肺的放射性损伤和减轻损伤程度。中国医科大学一附院放疗科田广伟医师等亦通过Meta分析得出结论，与光子放疗（三维适形、适形调强放疗）相比，质子射线在治疗肺癌的计量学方面有明显优势，正常肺组织受到的辐射明显减少。其他一些研究认为，当V5控制在40%时可减少放射性肺损伤的发生，预测放射性肺损伤发生的V5“门槛值”在50%附近。
早期非小细胞肺癌立体定向放射治疗局控率很高，由于质子放疗的准确性优于传统放疗，因此治疗疗效会更好。筑波大学的相关研究表明患者2年局控率、无进展生存率和总生存率分别为97%、88.7%和97.8%。美国MD安德森肿瘤中心张玉蛟教授年在JAMAONCOLOGY发表在线研究，认为跟光子放疗比较，质子联合同步化疗不可手术的III期非小细胞肺癌疗效得到提高，相关不良事件发生率明显降低。随着质子治疗的普及、临床研究的不断增多，早期和局部晚期非小细胞肺癌质子放射治疗的相关数据越来越成熟，未来相关随机对照试验的结果将进一步明确质子治疗的优缺点。
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质子治疗适应症：
1、头颈部肿瘤：脑膜瘤、脑胶质瘤、颅咽管瘤、垂体肿瘤、颅底脊索瘤、颅底软骨肉瘤、前庭神经鞘膜瘤、鼻咽癌、鼻腔鼻窦恶性肿瘤、腮腺恶性肿瘤、口咽癌、口腔恶性肿瘤、腺样囊性癌、恶性黑色素瘤、软组织肉瘤、血管外皮瘤、复发性头颈部恶性肿瘤、髓母细胞瘤、室管膜瘤、面部纤维肉瘤、海绵状血管瘤、颅内生殖细胞瘤、血管内皮细胞瘤、神经纤维瘤、畸胎瘤、舌根癌、牙龈癌、骨巨细胞瘤、喉癌、淋巴瘤原始神经外胚层肿瘤PNET。
2、胸部肿瘤：肺癌、恶性纵膈肿瘤包括恶性胸腺瘤、恶性胸壁肿瘤、恶性胸膜间皮瘤、肺部转移肿瘤、纵膈淋巴结转移肿瘤、食道癌、贲门癌、乳腺癌、上皮样肉瘤、尤文氏肉瘤、非霍奇金淋巴瘤。
3、腹部盆腔及其他部位肿瘤：肝癌、胆囊癌、胆管癌、肝外胆管癌、胰腺癌、前列腺癌、子宫内膜癌、子宫颈癌、脊髓肿瘤、骶尾部脊索瘤/软骨肉瘤、骨肿瘤、肾癌、卵巢癌、平滑肌肉瘤、软组织肉瘤、复发性腹盆腔肿瘤、原始神经外胚层肿瘤PNET。
最常见儿童肿瘤病种有：神经母细胞瘤、肾母细胞瘤、肝肿瘤、横纹肌肉瘤、中枢神经系统肿瘤、畸胎瘤等。
截止到医院质子中心对治疗的例（以肿瘤Ⅰ、Ⅱ期为样本）肿瘤患者进行质子治疗效果统计，部分统计数据如下:
1、非小细胞肺癌一年局部控制率95%，5年总生存率61.7%；
2、肝癌一年局部控制率为94.1%，一年的总生存率为88.2%，五年总生存率65.3%；
3、胰头癌1年局部控制率45%，3年总生存率30%；
4、脑膜瘤1年局部控制率98%，3年局部控制率95%，五年局部控制率85%；
5、脊索瘤1年局部控制率97.8%，3年总生存率88%，5年总生存率75.5%,10年总生存率46%；
6、星型胶质细胞瘤，5年总生存率85%；间变型星形细胞瘤，5年总生存率51%。
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