目前较多肿瘤治疗中心应用的是兆伏级的光子和电子，这些射线在射入机体组织时，肿瘤前方的组织的受量均高于肿瘤所得到的剂量，而在肿瘤后方的组织仍受到相当高的剂量，有时很难满意地避开肿瘤周围的重要正常器官和组织，质子射线的研究解决了上述问题。与传统的 X 射线放疗不同的是，在治疗中，使用质子加速器产生的高能质子束速度快、穿透力强，其能量释放称作布勒格峰（Bragg peak），这使它在穿越路径上只会释放出很少的能量，在到达癌肿病灶时才会释放出大量能量，对人体正常组织的影响小，是一种精确的放疗形式。因此，能对病灶施以足够的打击。质子放疗确实能减轻肺组织的损伤面积与程度，特别适用于既有重度肺病又有局限肺癌的患者。同时可用自动化技术人为控制其能量释放的方向、部位和射程，是当前疗效最好、副作用最少的放射疗法。多用于局限癌的治疗，也有用于转移性癌患者，比其他的放疗形式更好地提高生活质量。

目前，世界上已有十多个国家正在开展质子治疗工作。已开展使用的质子放疗设备北美有 5 台，欧洲 10 台，包括中国在内的其他国家地区 6 台；世界各地正在建造或计划立项的还有十几家。现已用质子放射治疗病人 4 万多例，所治疗的肿瘤有眼葡萄膜黑色素瘤、中枢神经系统肿瘤、颅底肿瘤、前列腺癌、非小细胞肺癌、胃肠道肿瘤、鼻咽癌、乳腺癌和宫颈癌等，均取得较好 的效果，已引起世界各国放射治疗学界的重视。