射线以波或粒子的形式穿过空间或物质并释放能量（医学上用于杀灭肿瘤）。比电子重的辐射统称为粒子，如质子和碳离子（也称重离子，后续会发文介绍）。目前，以质子放疗为代表的粒子放疗已经成功的应用于治疗癌症，是最 先进的放疗方式，也被称为“质子刀”。
重离子相对于质子放疗和光子放疗的突出优势是什么？
临床治疗中，这些质子被加速到大约70%的光速，来轰击位于身体内部的肿瘤。由于粒子治疗不象手术那样要切开人体，因而不会引起疼痛。
重离子相对于质子放疗和光子放疗的另外一个优势：治疗时间相对短。
常规放疗（包括适形和调强放疗）需要5-7周完成，重离子放疗的平均时间仅需2周左右。像早期肺癌，重离子放疗的话只需放疗1次，1天即可完成，肝癌只需放疗2次，2天即可完成治疗。
重离子放疗的设备基本同质子设备，但是由于需要加速的粒子更重，需要的能量以及产生这个能量的机器设备更加庞大，造价也比质子至少要要昂贵3-5倍。
质子治疗是放射线治疗的一种。质子进入人体后，在射程终点处形成一个尖锐的剂量峰，称为Bragg峰。通过调制能量展宽Bragg峰可以使Bragg峰覆盖肿瘤。另外，质子入射通道上能量损失较小，侧散射也很小，其前后左右正常组织所受剂量较小，故具有较好的放射物理学性能。
