目前粒子线治疗使用的射线是质子线和重粒子线（碳或者碳离子），两者都是用被加速到接近光速的粒子来照射肿瘤组织消灭肿瘤。而重粒子的质量是质子的12倍，射束的直行性好。因而能更精确地攻击肿瘤组织，对肿瘤细胞的杀伤力也更大。在强力杀灭肿瘤细胞的同时，可以有效保护肿瘤周围(如直肠、膀胱等)正常组织而又不产生明显的放射毒副作用。在治疗头颈部癌症、前列腺癌等恶性肿瘤时，采用重离子治疗的效果与手术相当，且能更大限度保留器官功能，提高患者的生存质量。

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