重離子放療，是運用重離子射線治療腫瘤的一種手段，也是現今 最尖端的放射治療技術，其具有一系列優勢。
那麼問題來了，什麼是重離子呢？
比氦重的帶電粒子被稱為「重離子」。目前重離子放療中最常用的 離子是碳離子，碳離子的重量是質子的12倍。腫瘤治療手段常包括手術、放療、化療，現在隨著放療技術的不斷發展，放療手段也從最初的光子放療發展到現在的粒子放療（包括質子放療、重離子放療）等手段。
圖一 常見重離子原子示意圖
圖二 腫瘤治療常見手段碳離子在加速器中加速到光速的70%後，通過定位系統照射到人體深處的腫瘤中。
圖三 碳離子放療流程示意圖碳離子放療究竟具備哪些優勢呢？
優勢1.較高的相對生物學效應（RBE）：
指達到相同的最終生物效應時，用標準X射線(200～250keV)治療所需的劑量值Dx與用該離子所需用的治療劑量值Dh之比(RBE=Dx/Dh)，此值越大表示生物效應越好。大多數情況下，是使用細胞生存率作為終點生物效應，因此，通常用細胞生存率來理解RBE的含義。根據劑量及所觀察的生物效應終點的不同，碳離子的RBE值一般在1.5～4.5之間（ X、γ射線相對生物學效應為1。）
圖四 不同射線的相對生物學效應優勢2.較高的線性能量傳遞（LET）值：
是指當粒子穿過物質時，每單位射程中粒子的能量損失。能量沉澱是表示粒子在穿透物質時的物理性能的一個物理參數，其通常用LET值來表述。重離子進入人體後，在射程末端其速度接近於零時，局部能量沉積變得更大，這種高能量沉積具有高度殺傷惡性腫瘤細胞的能力。
優勢3.氧增比小：
氧增比(oxygen enhancement ratio, OER)是指某種輻射照射乏氧細胞和有氧細胞達到相同生物學效應終點(例如，10%的存活率)時所需要的劑量比值。
LET較低的射線作用於惡性腫瘤細胞時，先與細胞內的水等相互作用，產生的游離原子或分子間接作用於DNA，但在氧不充分的情況下不能大量損害靶分子DNA，低LET射線對氧含量依賴性大，不能有效殺死乏氧的惡性腫瘤細胞。但是重離子射線幾乎不受氧濃度的影響，直接作用於DNA，故可顯著降低氧增比值，有效地殺死乏氧惡性腫瘤細胞.
優勢4.對細胞的損傷沒有周期依賴性：
低LET射線的輻射敏感性隨著細胞周期的不同而不同，細胞在M期時輻射敏感性最強，而在S期時輻射抗性較強。但高LET的重離子射線，其輻射敏感性隨細胞周期各時相的變化波動很小，其對細胞的致死效應幾乎不受細胞周期的影響。重離子輻射治療不僅導致惡性腫瘤細胞更易阻滯於G2和M期，並且對那些低LET射線抵抗的處於平臺期和S期的惡性腫瘤細胞也較為敏感。
優勢5：「布拉格峰」特性
布拉格峰(Bragg peak)：由於重離子的帶電性，其在貫穿靶物質時主要通過與靶原子核外電子的碰撞損失能量。隨著離子束進入組織中深度的增加，離子的速度減慢，其與局部組織的相互作用時間變長，將會有較多的能量被轉移至組織內。因此，離子的大部分初始動能是在接近其射程末端時損失的，在射程末端形成一個高劑量的能量損失峰，即布拉格峰，在布拉格峰之後僅有很少的能量損失，這即是重離子束相對於常規輻射特有的倒置深度劑量分布。布格拉峰很窄，僅幾毫米的範圍就佔離子束總能量的80%。
圖五 重離子射線的「布拉格峰」效應