传统放射治疗采用光子束，射线在照射路径中全程分散释放能量——进入人体后辐射剂量迅速增加达到最大，随后缓慢降低。这使得放射路径上处于肿瘤之前的正常组织受到了比肿瘤处更大的照射剂量，而靶位后的正常组织也要受到相当大剂量的照射。

与之不同，质子束在照射路径的末端释放大部分能量——射线在进入人体后释放的辐射并不多，而在达到某一深度（与质子的速度或能量有关）后辐射剂量迅速升高，形成Bragg峰，并释放剩余所有能量，之后剂量陡然降低至零。

质子对于健康组织和关键组织，例如大脑以及智力，脊髓，肝，肺脏等的多余散射控制被证实更好。而对脊索瘤和颅底低分化软骨肉瘤的研究结果显示：照射剂量的增加（可能也包括质子），可显著的提高治愈率。使得我们可以期望未来的儿童肿瘤质子放射治疗不仅能降低急性和晚期副作用，也能提高肿瘤治愈率。

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