为什么质子治疗相比其他放疗而言对人体健康组织损伤较小？质子因为布拉格峰（BraggPeak）效应，在放疗物理剂量分布优于光子。目前的X射线和伽马线放射治疗（适形放疗、调强放疗、伽马刀、射波刀和Tomo刀等）用的是光子射线（X射线和伽马射线），当射线达到肿瘤病灶时，射线经过的所有肿瘤前后的正常细胞都会受到相当严重的损伤，并且射线的力度也大大减弱，无法发挥其应有的效力。这是现行放疗的主要缺点。
质子治疗是放射线治疗的一种。质子进入人体后，在射程终点处形成一个尖锐的剂量峰，称为Bragg峰。通过调制能量展宽Bragg峰可以使Bragg峰覆盖肿瘤。另外，质子入射通道上能量损失较小，侧散射也很小，其前后左右正常组织所受剂量较小，故具有较好的放射物理学性能。
质子放疗用的是用粒子射线，特征是当放射线达到一定深度时可以释放出最 大能量（布拉格峰）。只要将射线的最 大能量调整到癌肿病灶上就可以集中照射病灶处而不会过多的损伤正常细胞。
质子放疗射线进出人体的剂量分布：肿瘤后方没有剂量沉积。要说质子放疗对光子放疗的劣势的话，就是因为设备昂贵，因此治疗费用较光子贵很多。与此同时，要真正取得质子对比光子的治疗优势的话，质子对放疗医生、物理师等的专业程度要求更高。
