健康教育网大多数可以接受传统光子放射治疗的肿瘤通常适合质子治疗。尤其对于生长发育期的儿童恶性肿瘤，传统放射治疗具有长期毒性，导致儿童发育畸形和癌变。质子放射治疗能有效在最 大限度地保护正常组织的同时治愈肿瘤，避免第二原发性肿瘤的发生。另一种情况是肿瘤在常规放疗后复发，如果继续传统的非光子放疗可能导致截瘫、神经分泌和肿瘤并发症，质子放射治疗可以帮助这些病人。
临床治疗结果表明，质子和碳离子放射治疗在非小细胞肺癌、前列腺癌、头颈部肿瘤、肝细胞癌、颅底及椎旁肿瘤、中枢神经系统肿瘤等方面取得了较好的疗效。急性和晚期放疗不良反应不严重。对于软组织肉瘤、恶性黑色素瘤和相对较大且含有大量缺氧肿瘤细胞的肿瘤，碳离子放射治疗有显著改善。
质子重离子放射治疗因其能量极高、穿透力强的特点，使其适应症较普通光子治疗有了很大的拓展。目前质子重离子治疗的适应证主要有：中枢神经系统：脑膜瘤、胶质瘤等；颅底：脊索瘤、软骨肉瘤等；头颈部：鼻咽癌、腺样囊性癌、黑色素瘤、软组织肉瘤等复发性肿瘤；胸部：肺癌、食管癌、纵隔肿瘤等；腹腔、盆腔：肝癌、胰腺癌、胆管癌、前列腺癌、直肠癌、子宫肿瘤等不能切除的盆腔肿瘤；其他部位：骨肿瘤、软组织肉瘤等。
手术放疗化疗失败的肿瘤患者：对于手术放化疗无效的癌症患者，质子重离子治疗可能带来新的治疗机会。例如，胃肠道肿瘤系统的肝转移，一般放疗无效的鼻咽癌，以及罕见的脊索瘤；
敏感区肿瘤患者：质子重离子放射治疗特别适用于复杂组织的肿瘤，特别是头部周围组织对放射治疗敏感、安全第一的肿瘤，如眼、耳、脑组织附近；重要的垂体；肝脏等部位的肿瘤。
早期癌症患者：对于可以选择手术等治疗方法的早期癌症患者，质子重离子放射治疗有其自身的优势。质子重离子放射治疗是一种无创性技术，无疼痛，一般只需照射几次，无手术疼痛，同时具有良好的生物学特性，能比手术更大程度地杀死病变，减少肿瘤转移和复发。同时，也有很多患者由于各种原因不具备手术条件，而传统的放疗放射量过大，化疗和靶向治疗也面临着耐药和失败的风险。此时，质子重离子放射治疗也将发挥作用，取代手术杀死肿瘤。
