體外放射治療使用的射束種類大致可分為光子（一般為X光）和粒子（例如質子）兩種。重粒子治療即為粒子治療的一種，稱為“重”粒子是因為它所使用的粒子的質量比質子還大，目前主要以碳重粒子為主。
傳統的體外放射治療（即光子治療），其能量在進入人體後，隨著行進路徑愈深而逐漸遞減，對於位處體內深部的腫瘤，光子射束在抵達目標的過程中，亦有可能對所穿透經過的正常組織造成傷害。而粒子射線因其物理特性，可以將能量釋放集中於腫瘤部位，因此能夠給予深部腫瘤足夠的劑量同時減少鄰近正常組織的傷害。而重粒子相較於質子治療的優勢在於其有較高的相對生物效應。質子的相對生物效應和光子差不多，重粒子產生的生物效應約為光子的三倍，因此，對於傳統放射線治療效果不佳的腫瘤，重粒子可以提高其控制率。
目前重粒子治療的設施主要集中於日本，日本使用重粒子治療惡性腫瘤已行之有年，其成效也已發表於眾多文獻中，對於攝護腺癌、早期肺癌、肝癌、胰臟癌、骨頭及軟組織惡性肉瘤等均有不錯的療效，舉例來說，對於手術無法切除的肝細胞癌，因礙於病人本身大多有肝硬化的問題以及正常肝細胞易遭受放射性傷害的特性，傳統放射治療的效果不彰，使用粒子治療則能夠將劑量集中在腫瘤，而將周邊組織的傷害降至最低。根據日本國立放射線醫學總合研究所（NIRS）所發表的文獻，以碳重粒子治療肝細胞癌五年控制率可達到 80% [1]。
本院已與日本國立放射線醫學總合研究所（NIRS）簽訂「重粒子癌症診療暨醫研合作備忘錄」，更在104年12月21日，獲得宏國、宏泰集團及尹衍樑先生集團，捐贈興建臺灣首座重粒子治癌中心，未來將持續與日本重粒子專家進行交流，並派員至日本受訓，早日引進此項治療技術，提供癌症治療更多元的選擇。