质子刀属于质子加速器的一种商业应用，早期质子加速器都是应用在粒子物理学上的质子加速撞击以发现新的粒子；目前已趋成熟的质子加速器技术则应用到许多不同的商业领域，如医学领域。
质子刀之原理为利用带正电荷的质子在电场中持续加速，达到一定速度和能量之后，射入标的物之内，利用布拉格尖峰(Bragg peak)现象，对特定标的物内在某一深度位置释放大量能量，以达到对物体特定深度区域进行破坏之目的。
质子刀是目前国际公认最尖端、先进的放疗技术之一，与传统的X光治疗相比，质子独特的物理特性“布拉格峰”，能够将高强度放射线能量集中于肿瘤内，而不影响“照野”外的正常组织，而这样的物理特质在肝癌治疗上有着极大的优势。手术与消融治疗对于长在深部、紧邻血管或较大的肿瘤难以有效清除，但质子射束却不受此限制，质子刀可以准确地摧毁位于深部的肿瘤，同时能够把照野外的正常肝脏保护在近乎于“零”的剂量。
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