放射治疗是肿瘤治疗的主要手段之一。放射治疗的目的就是尽可能的杀灭肿瘤组织，同时要最大限度的保护正常组织不要受到损伤。这就需要在靶区高剂量，而周围正常组织剂量很低。因此，准确地把剂量聚焦在肿瘤部位是非常重要的。与光子线的常规放疗相比，重离子可以直接在肿瘤体积形成高剂量区，肿瘤体积前面的正常组织仅有少量剂量，肿瘤后面的正常组织几乎不受到辐射。重离子的倒转剂量分布的特性可以使照射精度极高。与光子线的深度剂量呈指数型衰减分布不同，重离子的剂量集中在射程末端的Bragg峰区，峰区的位置可以用调解加速离子的能量精确控制。人体组织所受剂量与射线的传能线密度(LET)有关，LET越高，生物学效应就越强。光子属低LET，重离子属高LET。在重离子的整个射程中LET值有很大的变化，开始时LET值较低，在射程末端重离子运动减缓，LET值突然增高。因此，高生物效应局限在Bragg峰区，射程的其他部分生物效应则较低。DNA是放射作用于细胞的最重要的靶，重离子主要产生的直接损伤，使DNA的双链同时受到损伤，既DNA双链断裂，产生不可修复的致死损伤，因而可以彻底杀死癌细胞。而以X射线为代表的低LET射线在多数情况下只导致DNA单链断裂的亚致死损伤，可进行自然修复，不能完全杀死癌细胞。 低LET对氧含量依赖性大，不能杀死乏氧的肿瘤细胞。其原因是低LET射线对DNA产生作用时，并不是对靶产生直接损害作用，而是与细胞内的水等反应，产生的游离原子或分子对DNA产生间接的损伤，但在氧不充分的环境下，不能大