1970年代中期，美国劳伦斯·伯克利实验室首次将重离子应用于临床治疗，并取得了显著的效果。重离子治疗癌症始于20世纪90年代的日本和德国。1994年6月，第一批患者接受了碳离子束治疗。到2006年底，已有3000多名患者接受了癌症治疗。目前，一些肿瘤的局部控制率已达到100%。 　　2011年8月，全世界有30多个质子治疗中心，有7万多名病人接受治疗。已经建立了6个重离子治疗中心，并对10 000多名患者进行了治疗。1995年以来，"核医学与放射治疗先进技术研究"被列为国家科学技术委员会九五计划(B)项目，重离子癌症治疗技术是其中的重要研究内容之一。2006年11月，中国科学院现代物理研究所与兰州军区兰州总医院合作，利用HIRFL公司提供的80 MeV/u碳离子束对4例浅表恶性肿瘤患者进行了首次临床试验，使我国成为世界上第四个进行重离子临床试验的国家。