质子刀是利用质子线特有的布拉格峰治疗肿瘤的新技术。布拉格峰是高剂量区域，通过调整布拉格峰的位置，肿瘤位于高剂量区域内，正常组织位于高剂量区域外的受容量减少。质子治疗是当今世界临床应用最 先 进的放疗手段。由于其良好的物理特性，使放射线量分布和肿瘤形状的适合度更好，使周围正常组织的受照剂量极低，大幅度提高了肿瘤放射线量，提高了肿瘤的局部控制率和患者整体的生存率。
应用质子治疗具有成功治疗经验和良好疗效的肿瘤有:眼部黑色素瘤、眼眶肿瘤、颅内肿瘤或非肿瘤疾病、动静脉畸形、垂体肿瘤、脑膜瘤、颅咽管瘤、颅底肿瘤、单发转移瘤、前列腺癌、脊索瘤。目前进行临床研究的肿瘤有食道癌、肺癌、鼻咽癌、肾癌、宫颈癌、肝脏肿瘤等。
质子治疗与通常的x射线和γ射线三维适应治疗和强调放射线治疗最 大的区别在于，质子治疗放射线的全身剂量和高剂量照射的正常组织的容积明显低于通常的X(γ)放射线治疗，这对儿童和青年患者非常重要，特别利于保护儿童和青年患者的脊髓和脑神经。
质子治疗最初应用于眼葡萄膜黑色素瘤的治疗，目前国外已治疗大量葡萄膜黑色素瘤病例，5年和10年局部肿瘤控制率在95%左右，治疗失败的主要原因仍然是远处转移。
前列腺癌的质子治疗开始于20世纪70年代，质子治疗前列腺癌采用双侧野照射或多野质子增强放疗，照射野包括前列腺和精囊，靶区域包括肿瘤和肿瘤周边5mm的正常组织。
