质子刀的原理是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后射入目标之内，利用布拉格尖峰（Bragg peak）现象对特定目标在某一深度位置释放大量能量，以达到对目标进行破坏的目的。

质子在电场中受到电场力的作用，不断加速，当它们达到一定速度和能量后，会射入人体内的肿瘤或其他目标。在射入目标的过程中，质子的能量会在某一特定深度（布拉格峰）集中释放，这个深度取决于质子的能量和入射角度。由于布拉格峰的存在，质子在峰前和峰后的能量较低，因此可以最大限度地减少对周围正常组织的损伤。

在实际治疗中，质子刀通过计算机成像和3D重建技术，对患者进行个体化的治疗方案，精确地瞄准肿瘤的位置和形状，从而实现对肿瘤的精准破坏，同时最大限度地保护周围正常组织。

质子刀治疗的适应症包括脑和脊髓疾病，如脑的良恶性肿瘤、脑血管疾病等。由于其高精度和低副作用的特点，质子刀在肿瘤放射治疗领域具有显著的优势，被誉为“放疗界天花板”。