پرتودرمانی یکی از روش های اصلی درمان و کنترل تومورها است. استفاده از پرتوهای يونيزان، در کنار جراحي و شيمي درماني، همواره يکي از روش های اصلي درمان و کنترل تومورها بوده است. برای پرتودرماني مي توان از منابع پرتوزای خارجي يا منابع راديواکتيو کاشته شده در بدن بيمار استفاده کرد. امروزه در اغلب مراکز پرتودرماني از فوتون های ترمزی ناشي از برهمکنش الکترون های پرانرژی شتاب يافته در شتاب دهنده های خطي با يک هدف تنگستني استفاده مي شود. الکترون های پرانرژی نيز، مستقيماً برای درمان تومورهای سطحي استفاده مي شوند. در سال های اخير، ذرات ديگری مانند نوترون ها پروتون ها، يون های هليوم، کربن، هيدروژن، نئون، سليکون و آرگون و... در درمان سرطان به کار گرفته شده اند. هدف نهايي پرتودرماني، تحويل دوز کشنده تجويزی به بافت هدف و حفاظت از بافت های سالم و ارگان های حساس اطراف ناحيه درمان تا حد امکان، مي باشد. ذرات باردار، به دليل ايجاد پيک براگ، نسبت به پرتوهای فوتوني که دوز را به صورت نمايي واگذار مي کنند، يا الکترون ها که ناحيه گسترده ای از ماگزيمم دوز دارند دارای مزيت هستند. پرتوهای فوتوني به دليل نفوذپذيری بالا، امکان رساندن دوز درماني تجويزی به تومورهای عمقي را فراهم مي کنند. اما، درعين حال، دوز نسبتاً بالايي را به بافت های سالم پشت ناحيه تومورال بخصوص هنگام درمان تومورهای سطحي مانند تومورها، سر و گردن و پستان، مي رسانند. برخلاف فوتون ها، پروتون ها و ذرات باردار سنگين به دليل پيگ براگ خود و افت دوز سريع پس از آن، دوز ناچيزی را به بافت های نرمال پشت ناحيه تومورال مي رسانند. لذا، استفاده از پروتون ها و ذرات باردار سنگين تر دستيابي به بهره درماني بهتری را فراهم مي کند. امروزه به منظور انجام دقيق تر پرتودرماني و افزايش بازده درماني، سيستم های پرتودرماني تلفيقي با سيستم های تصويربرداری تشديد مغناطيسي، توسعه يافته اند.