在一项回顾性研究中，西北医学研究人员对125名接受脑肿瘤治疗的儿科患者的结果进行了比较。在考虑多变量分析的其他因素后，质子治疗与X射线放疗相比：全面智商（高出10.6分）、处理速度（高出12.6分）和父母报告的实际功能（高出13.8分）相关的表现更好。放疗需考虑其他重要因素包括患者年龄，接受颅脑脊髓照射和脑积水的存在情况。
西北大学肿瘤学家Jeffrey Paul Gross博士表示：“孩子的大脑对放射线更敏感，可以有效对抗脑肿瘤。但是，放射线可以破坏白质中形成的连接并阻止大脑正常发育，如果我们能够避免大脑健康部分受到辐射，那么就有可能改善孩子长期的认知结果，治疗过的脑瘤儿童可以正常地生长发育，智力不受影响。”
质子治疗使用质子这种带正电的原子粒子，而不是常规放射治疗中使用的X射线。质子将大部分能量或剂量直接沉积在肿瘤中然后停止，而常规X射线继续将剂量沉积在肿瘤之外。
芝加哥西北医学研究和教育主任，医学博士Vinai Gondi 说：“基于辐射剂量分布特点，我们一直预估患有脑肿瘤的儿童相对于传统的X射线治疗会获得质子治疗的认知益处，这项研究提供了第一个也是最引人注目的临床证据，表明使用质子治疗对尽可能多地保留正常脑组织的重要性。”
研究参与者接受了适合年龄的神经心理学评估IQ，处理速度，视觉运动整合，执行功能，记忆和父母报告的功能。诊断的中位年龄为7岁，从治疗到上次评估的中位时间为4年。作者指出，接受质子治疗的患者从治疗结束到最后一次神经心理学评估的中位时间较短。然而，当应用统计方法来解释这些差异时，仍然观察到质子治疗的认知益处。
标准放射治疗常用X射线束，其沿着束的路径，肿瘤和更远的方向沉积它们的能量，导致辐射不仅被递送到肿瘤而且被递送到肿瘤周围的健康组织。这会对肿瘤附近的正常组织或器官造成损害。而通过质子治疗，可以控制能量释放的位置并精确地靶向肿瘤，对靶向肿瘤细胞造成最大的损害，同时保护健康的组织和器官。质子束只有毫米宽，可以有效治疗眼，脑，前列腺中的复杂肿瘤，特别是儿童肿瘤，其优点是健康组织和关键器官不会受到伤害。它为患者提供了治疗期间和治疗后更好的生活质量。
阿波罗质子癌症中心医学主任Rakesh Jalali博士说：“由于质子治疗，癌症治疗已经发生了翻天覆地的变化。它有助于治疗特别是难以进入的肿瘤区域，例如头部，颈部，胰腺和腹部。考虑到给予更高剂量的辐射来控制癌症同时减少对重要器官和健康组织的损害的可能性，这是最有效的。‘’
目前，国内可以接受儿童肿瘤的质子治疗中心有山东淄博质子中心、河北一洲国际质子医学中心，台湾林口长庚质子中心、台湾高雄长庚质子中心，而上海质子重离子医院暂不接受儿童治疗的治疗。
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