肝细胞癌患者往往伴有其他肝脏疾病，使得这些患者无法接受手术治疗，并且使放疗更加困难。质子治疗对肿瘤周围正常组织的照射剂量更低，因此对于肝细胞癌患者来说，非靶区肝组织受到的照射剂量更少，这会降低肝损伤的发生率，较低的肝损伤率也意味着能够转化成更优的患者生存期。
一项国际研究显示，质子治疗相较于传统光子放疗可延长患者的总生存期，同时减少毒性反应。麻省总医院Nina Sanford, MD及其团队回顾性比较了133例在2008~2017年间于麻省总医院接受传统光子放疗或质子治疗的无法手术切除肝癌患者的治疗效果，其中49例(37%)接受质子治疗。这是首项肝细胞癌质子治疗与光子放疗的比较研究。
研究的中位随访时间为14个月，照射剂量为45 Gy/15或30 Gy/5~6，患者的中位年龄为68岁。研究显示，质子治疗组患者的总生存期优于光子放疗组，中位生存期分别为31个月及14个月，24个月总生存率分别为59.1%和28.6%。同时，质子治疗相较于光子放疗可降低非经典放射诱导性肝脏疾病(RILD)的发生率，21例发生非经典RILD的患者中，4例接受质子治疗，17例接受光子放疗;并且治疗后3个月的RILD发生率与总生存率有相关性。质子治疗组与光子放疗组的局部控制率分别为93%和90%。
目前为人熟知的可以进行质子治疗的地区有德国、日本、中国台湾，这三个地区在质子治疗领域均积累了大量的治疗经验，可以给到癌症患者最专业且放心的质子治疗，从治疗费用看，同等治疗水平下，德国质子治疗费用最贵，其次是日本质子治疗，性价比最高的是中国台湾质子治疗。
与传统放疗对机体造成的巨大伤害相比，质子治疗犹如“立体定向爆破”治疗，在对肿瘤细胞高效杀灭的同时，对周围正常组织的损伤显著减少，达到杀灭肿瘤，又不明显产生放射毒副作用的目的。正是由于质子放射线的特殊性质，使得肿瘤治疗能够做到“区分敌我”，不再“伤敌一千，自损八百”。
质子治疗杀灭肿瘤细胞的能力3倍于传统的光子放疗，对肿瘤的局部控制率高，即使是抗拒治疗的肿瘤，也能产生较好的杀灭效应，例如软组织肿瘤、恶性黑色素瘤等。
一般而言，传统放射治疗的疗程是2个月左右，而质子治疗的疗程缩短为1个月左右。
质子治疗不用开刀，没有创伤，没有痛苦。除了儿童患者，一般不需要麻醉，因此心肺功能差、不能耐受麻醉的老年癌症患者也能接受治疗。
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