质子束放射治疗是最激动人心的新发展，当带电粒子束进入患者时，它开始与组织相互作用并沉积电离剂量，这使其减慢，更可能进一步相互作用并沉积更多剂量。剂量沉积在一定深度，并且在质子束的范围末端（称为布拉格峰）大量聚集，并且没有剂量超出这个深度范围。当然，癌症是在这个布拉格峰值范围内。
对于大部分人来说，如果发现乳房、前列腺、肺或结肠有肿块，那么手术切除就是最 好的治疗方法。但癌症往往会扩散，这是大多数癌症中生命的主要威胁，并且手术不是解决方案。
现代癌症治疗依赖于化学疗法，“智能”药物，抗激素疗法和免疫疗法，这四种疾病都具有靶向癌症的能力，我们将它们称为全身治疗。如果它们是完美的，那么就不需要手术或放疗，不幸的是，它们不是。
除手术外，放疗是“局部”治疗的主要替代方案，例如早期喉癌可以治愈而不会失去声音。目前，放疗依赖于高能X射线（光子）。在放射治疗中，我们使用更高电压的光束，并且X射线的剂量对于正常组织是有害的，这一点对儿童癌症领域更重要，因为晚期生长障碍和晚期第二次癌症的诱导是一个大问题。
此外，为使高剂量递送的沉积更紧密地符合癌症的限制和更快的递送的能力，基于直线加速器的质子治疗开始采用回旋加速器作为基础方法。虽然就杀死癌细胞而言，质子治疗可能与基于X射线/光子的放疗大致相同，但最小的附带损伤是一个巨大的优势，何况是允许治疗团队将剂量升级为癌症本身，从而增加治愈率。
