质子治疗使用带正电荷氢原子核质量相对重离子小其布拉格峰前端剂量低有一定剂量遗漏风险在眼部颅内及儿童肿瘤等应用广设备建设成本低普及度较高重离子治疗一般指碳离子等重离子质量大布拉格峰更陡峭散射范围小摧毁效应强对周围正常组织保护更好但装置建设运行成本高在难治性肿瘤如局部晚期前列腺癌头颈部肿瘤肺癌等有优势设备建设要求高成本昂贵中心数量少。
质子治疗：使用的是带正电荷的氢原子核，其质量相对重离子较小。
重离子治疗：一般指碳离子等重离子，质量比质子大得多。
物理特性
质子治疗：质子束在到达肿瘤靶区前能量释放较少，到达靶区后会形成一个尖锐的剂量峰，即布拉格峰，能够较精准地将剂量集中在肿瘤部位，对周围正常组织损伤相对较小。但由于其布拉格峰前端剂量较低，对于一些位置特殊、与周围组织界限不清晰的肿瘤，可能会有一定剂量遗漏风险。
重离子治疗：重离子的布拉格峰更陡峭，能量释放更集中，对肿瘤组织的摧毁效应更强，并且其穿过物质时的散射范围比质子更小，能更精确地针对肿瘤靶区进行照射，对周围正常组织的保护相对更好，但重离子装置的建设成本和运行成本通常比质子治疗装置更高。
临床应用
质子治疗：在眼部肿瘤、颅内肿瘤（如垂体瘤等）、儿童肿瘤（如神经母细胞瘤等）等方面应用较为广泛。对于儿童肿瘤患者，由于其处于生长发育阶段，质子治疗能在杀伤肿瘤细胞的同时，更好地保护周围正常组织，减少对儿童生长发育的影响。
重离子治疗：在一些难治性肿瘤，如局部晚期的前列腺癌、头颈部肿瘤、肺癌等方面有一定优势。对于局部晚期前列腺癌患者，重离子治疗可以在更高剂量照射肿瘤的同时，进一步降低对周围正常组织如直肠、膀胱等的损伤风险。
设备成本与普及程度
质子治疗：设备相对重离子治疗设备来说，建设成本较低，目前在全球范围内的普及程度相对较高，很多国家和地区都有质子治疗中心。
重离子治疗：重离子治疗设备的建设对场地、技术等要求极高，成本非常昂贵，目前全球范围内的重离子治疗中心数量相对较少。
