到目前为止，12例患者中已有5例接受了总剂量为48Gy（RBE）的放射治疗，另外7例接受了52.8Gy（RBE）的放射治疗。虽然局部控制效果很好，但确定合适靶区对于预防切缘复发是至关重要的。脑肿瘤恶性胶质瘤（间变性星形细胞瘤及胶质母细胞瘤）是难控制的肿瘤之一。MRS迄今为止已进行了两项临床研究。
在第一项研究中，X线辐射方法初为50Gy（RBE）5周25次，在放射开始后的第1周及第4周或第5周联合使用尼莫司汀。随后，在2周内进行8次碳离子放射治疗，增加5个剂量水平。研究结果表明，局部控制和生存率随剂量递增而提髙，并证实了碳离子放射治疗的疗效。在靶区之外并未观察到3级以上的后期毒性反应。尽管碳离子束的治疗效果已取得改善，但长期生存率仍不理想，还有待进一步提高。
海外医疗服务机构携康国际介绍到，目前，单独应用碳离子的第二项临床研究正在进行中。碳离子具有非常令人鼓舞的物理与生物学特性，三家重离子研究机构已开展临床研究，研究碳离子对各种肿瘤的治疗功效，并开发能给肿瘤提供有效剂量的技术。到目前为止，已有超过3500例患者接受了治疗，并对其毒性反应和肿瘤局部反应进行了分析。研究结果显示，在周围正常组织并发症的发生率可接受的情况下，碳离子可以提供足够的剂量来控制肿瘤。
对碳离子反应良好的肿瘤包括腺癌、囊腺癌、肉瘤等局部晚期肿瘤及非鳞状细胞肿瘤。碳离子治疗效果较好 的肿瘤种类有颅底肿瘤、头颈部肿瘤、非小细胞肺癌、肝细胞癌、骨与软组织肉瘤、直肠癌术后盆腔复发及前列腺癌。大剂量低分割碳离子治疗方案，对几乎所有类型的肿瘤都具有疗效也已被证实。开展质子、碳离子与现代光子技术对比的随机研究，对确定带电粒子射治疗的佳功效具有重要意义。
从建立碳离子机构所需的费用预算，便可看出此类研究的重要性。由于碳离子的质量比质子重，束流线的磁铁及旋转治疗机架等部件，也相应地较大且价格较高。虽然目前正处于建设之中的海德堡重离子中心，将拥有碳离子旋转治疗机架。但是到目前为止，现有的碳离子治疗机构，都还没有安装旋转治疗机架，而只安装了固定束治疗装置。
海外医疗服务机构携康国际介绍到，由于目前已建成的治疗机构相对较少，且每个机构都需要大量独立的个性化工程设计，或是从现有的政府研究实验室的技术及部件改造而成。因此，这些设备的建造费用难以明确估算，这表明这些机构的建设成本将是一个大问题。不过，目前已有厂商开始提供，预计价格较低的固定碳离子束设备。