我国每年新增癌症病例超过220万，并以年均1.3%的速度增长。其中，约60%的癌症患者需要接受放射治疗。目前临床常用的放射治疗主要依赖X射线等常规射线，虽然对某些肿瘤有效，但由于常规射线在人体内的剂量呈指数衰减，难以对深部肿瘤达到理想剂量，同时会损伤周围健康组织，导致恶心、呕吐、脱发等不良反应。

中国科学院近代物理研究所（简称“近物所”）成功开展了重离子治癌临床试验，针对浅层肿瘤（深度≤2.5厘米）和深层肿瘤（深度2.5–10厘米）均取得显著疗效，开辟了癌症治疗的新途径。

据中国医学科学院肿瘤医院研究员胡逸民介绍，重离子是指重于氦原子（原子序数2）并被电离的粒子。与常规射线相比，重离子具有独特的物理和生物学优势：其剂量在射程末端形成尖锐的布拉格峰，对病灶周围健康组织损伤最小；同时具有更高的相对生物学效应（RBE），能更有效地杀灭癌细胞。此外，重离子治疗可实现在线精确监控照射位置和剂量，疗程短、无痛苦，几乎无副作用。因此，重离子被国际公认为21世纪最理想的放疗射线，尤其适用于外科手术、化疗或常规放疗无效或易复发的难治病例。目前，美国、日本、德国等发达国家已累计治疗各种癌症患者超过6000例。

近物所所长肖国青研究员表示，在前期多年实验基础上，该所于2005年在国家大科学装置——兰州重离子加速器上建成重离子治疗浅层肿瘤终端，随后与兰州军区总医院、甘肃省肿瘤医院合作开展临床试验。2006年11月至2008年9月期间，对来自全国的7批共82例浅层肿瘤患者采用中能碳离子束治疗，结果显示：一个疗程结束时，肿瘤体积普遍缩小40%–60%；治疗结束后2–3个月，大部分肿瘤完全消失，多数肿瘤的局部控制率超过90%。这些患者中大部分为常规放疗或其他方法治疗无效或复发的病例，整个治疗过程未使用任何辅助药物，至今未发现明显副作用。

2009年6至7月，深层肿瘤临床试验也取得成功，6例患者疗效显著。这标志着我国成为世界上第四个实现重离子临床治癌的国家。