质子和重离子放射治疗技术成为放疗领域中的一种特殊类型，这也是目前国际上放疗最为尖端的技术和未来的趋势。质子和重离子治疗之所以有别于传统的光子线，主要是因为质子和重离子同属于粒子线。

　　所谓的质子，即氢原子剥去电子后带有的正电荷的粒子，而重离子则是指碳、氖、硅等原子量较大的原子核或者离子。采用质子治疗的时候，质子的能量是电子的1800多倍，这就意味着质子的治疗效应相当于1800个电子的效果。对于重离子而言，如碳原子，其质量比质子则大的多，其能量的上限就自然更大了。

　　质子或碳离子等重离子经由同步加速器加速，可以使其速度达到光速的70%左右，即21万公里/秒。当这些离子射线被引出设备射入人体以后，其在到达肿瘤病灶前，射线的能量释放并不是很多，但是当到达预计的病灶部位以后，射线就会瞬间释放出大量的能量，形成了称为“布拉格峰”的能量释放轨迹，随后这种射线能量就会迅速的衰减下来。

　　在整个的治疗过程中，全部的能量主要集中在设计好的肿瘤所在部位释放，这就好像将能量粒子直接输送到了肿瘤部位而实施了“精准的立体定向爆破”技术。

　　如此的技术，能够对肿瘤病灶进行强有力的照射，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较小，或者说是避开了照射周围的正常组织，实现治疗疗效的最大化。如此说来，相对于普通的光子线放疗，质子重离子放射治疗的精准度更高，治疗毒性、副作用更小。