质子治疗是一种体外放疗方法，它使用质子而不是X射线来治疗癌症。质子是一种带正电的粒子，这些带电粒子会损害细胞的DNA，从而阻止肿瘤细胞的正常复制，借此摧毁癌细胞。质子治疗可有效治疗头颈部肿瘤、胶质瘤、乳腺癌、胰腺癌、前列腺癌、儿童肿瘤、肺癌等。

质子束进入人体后剂量释放是缓慢上升的，在射程末端释放较高能量，形成一个剂量高峰，即布拉格峰（Bragg峰），可准确地瞄准肿瘤靶区，峰值过后剂量则急速下降至趋于零。通俗点讲，质子治疗能够让放射剂量集中在肿瘤处，肿瘤前方正常组织所受到的剂量较小，肿瘤后方的组织基本上不会受到照射，所以能够有效减少肿瘤周围正常组织所受的放射损伤。

质子治疗在儿童脑肿瘤领域起到了关键性作用，显著提高了患儿的预后效果。对于手术无法完全切除或无法手术的脑肿瘤患儿，放射治疗是主要的治疗手段。但传统的放射治疗由于不可避免的副作用问题，会导致儿童脑部发育在智力或认知方面受到影响。质子治疗由于精度高、能量集中，副作用小，对于儿童脑肿瘤的效果更好，几乎不会造成生长发育方面的副作用。