质子刀治疗的主要优势是相对于普通放疗，准确度更高，治疗毒性、副作用更小。由于副作用得到了很好的控制，在儿童癌症治疗中会放出质子治疗的优势在国际上尤为引人注目。一方面儿童体内组织对辐射更敏感，过度辐射可能严重影响儿童的生长发育。另一方面，许多儿童治疗后有较长的生存期，因此长期生活、生存质量非常重要。
质子刀治疗在常规放疗不能治疗的局部型肿瘤中，多能实现临床治愈。治愈率姑且不论，质子线治疗后患者的生活质量大幅提高。传统放射治疗中常用的x射线和γ射线，由于其自身的物理特性，光子轻(几乎没有重量)，它在照射人体通过时容易改变方向，容易释放能量，因为到达癌细胞时都杀伤正常细胞，所以到达癌细胞时释放能量但是质子在质量上非常重，照射到人体上，和普通的放射线一样，能量开始提高，但是因为质量大，可以继续走自己的道路，到达肿瘤部位才能放出最 大的能量，同时通过肿瘤后能量几乎不放出。
一般来说，质子重离子到达肿瘤病灶时，“定向爆破”会集中释放能量，对实体肿瘤病灶进行杀菌。与传统光子线不同，质子重离子可以集中爆破肿瘤，同时减少对健康组织的损伤。质子重离子治疗技术是一种放疗，国际公认的放射治疗，技术质子重离子治疗不能确保治疗后肿瘤复发和转移，但经过质子重离子治疗，肿瘤复发和转移的概率远低于其他治疗手段。
质子和重离子治疗技术作为当今尖 端的放射治疗技术，在越来越多的国 家被研究建设，质子是指氢原子剥离电子后带正电荷的粒子，重离子是碳、氖、硅等原子量大的原子核和离子。
