质子重离子放疗技术是目前全球最为先进的放射治疗手段，该技术运用质子或重离子射线在精准杀灭肿瘤的同时，能够有效地保护正常组织，堪称打击肿瘤的“定向爆破”。质子重离子放疗，因其独特的放射物理学和放射生物学特性，具有副作用小、适应症广、治愈率高等优势。
质子是氢原子剥去电子后带有正电荷的粒子，重离子是碳、氖、硅等原子量较大的原子核或离子。质子或重离子射线在加速器中被加速到光速的70%（约为21万公里/秒）时引出进入治疗室，射入人体，可治疗人体内30cm深度的肿瘤。在到达肿瘤病灶前能量释放不多，一旦到达病灶，则在瞬间释放大量能量杀灭肿瘤细胞，随后能量迅速衰减。粒子射线在整个射程中，其能量变化过程将形成被称为“布拉格峰”的能量释放轨迹，对肿瘤细胞产生强大的杀灭效应，同时又对周围正常组织的损伤相对较小，从而达到杀灭肿瘤又不产生明显放射毒副作用的目的。
质子重离子放疗的特点使得其适应症范围较普通光子放疗有了极大拓宽。其适应症包括：中枢神经系统、颅底、头颈部、胸腹部、盆腔肿瘤及骨肿瘤、软组织肉瘤。质子重离子放疗是一种无创伤治疗，因此高龄、心肺功能较差或不能耐受手术的患者可以获得根治性的肿瘤治疗。
与普通光子放疗一样，质子重离子治疗应用的是医用辐射源，对输出剂量的精准度要求很高，一旦失准，将会危及患者的身体健康和生命安全。因此，必须重视治疗剂量的验证和医用射线装置的质量控制与维护保养。
