目前在肿瘤治疗领域，外科治疗、放射治疗和内科治疗仍然被视为三大常规治疗手段。目前放疗的主要技术是直线加速器的光子放疗，即所谓的光子放疗，是用高能X线或伽马射线来治疗肿瘤，主要的放疗技术包括立体适形放疗调强放疗，还有相应的一些特殊技术，如伽马刀、X刀、射波刀和TOMO刀等。
目前在肿瘤放疗界，普遍认为肿瘤的粒子放疗（质子和重离子）是当前先进的放疗技术，优于光子放疗技术。然而在世界上粒子放疗还没有被广泛使用，仅在少数医院使用。主要的原因是粒子放疗设备的投入和运营经费巨大。
到2013年底，全球仅有30多家单位，使用粒子放疗治疗恶性肿瘤，主要分布于日本、美国和欧洲。统计到2013年底，共用质子治疗肿瘤患者达10万，用碳离子治疗患者2万。
什么是粒子放疗
粒子放疗是放疗的一种。用于放疗的放射线包括质子和重离子。质子是原子核的基本组织部分，带正电荷。质子来自于氢原子，移去其外周的一个电子即成为质子（H+）。重离子有多种带电的离子，包括碳、氧及氮等，但是放射物理学和生物学的研究表明，比较适合人类肿瘤放疗的是碳离子，碳离子可以来自于二氧化碳，去掉氧后成为带正电荷的碳原子。把质子或碳离子注入同步加速器，加速到接近光速时再引出来治疗患者。
粒子放疗的优点
粒子放疗有两大优点，包括放射物理学和生物学方面。
（1）放射物理学的优点：
光子放射线的物理学剂量在进入人体后物理剂量随着进入人体的深度而逐渐降低。如果在皮肤下10 cm处有一个肿瘤，则肿瘤浅部的正常组织和器官受到的剂量要大于肿瘤，然后放射线穿过肿瘤后，对肿瘤深部的正常组织和器官也给予了一定的放射剂量。
（2）放射生物学的优点：
质子重离子放疗比传统的光子放疗有更大的肿瘤杀灭效应。质子放疗杀灭肿瘤的效果是光子的1.2倍。重离子放射线有更强烈的放射生物学效应，因为它对细胞DNA的杀伤是双链断裂，所以具有比质子更强的肿瘤杀灭效应，特别对光子和质子放射抵抗的肿瘤，如G0、S期的肿瘤细胞，乏氧肿瘤细胞和固有的放射抵抗肿瘤（如黑色素瘤），碳离子杀灭肿瘤的能力是光子的3倍。由于重离子更强大的放射生物学效应，因此是把“双刃剑”，如果重离子照射在正常组织和器官上，也将产生严重的放射损伤。因此必需使用准确的放疗技术，在照射肿瘤的同时保护好正常组织和器官。
