با وجود پیشرفت‌های زیاد در پرتو درمانی افت نمایی فوتون‌‌‌های اولیه بواسطه‌‌‌ی ماهیت برهمکنش فوتون با ماده به عنوان اصلی ترین چالش باقی مانده است. فوتون‌‌‌ها برد خوش- تعریفی ندارند و دز آن‌‌‌ها به طور نمایی کاهش می‌‌‌یابد، لذا، اندام‌‌‌های قبل و پس از ناحیه‌‌‌ی مورد نظر، دز قابل توجهی دریافت می‌‌‌کنند. امروزه، تکنیک‌‌‌های جدید بر پایه باریکه‌‌‌های ذرات باردار پروتون و کربن در بسیاری مراکز پرتو درمانی در سراسر جهان گسترش یافته‌‌‌اند. ذرات باردار مذکور در انتهای بردشان چگالی یونش بالایی دارند و بیشتر انرژی‌‌‌شان را در انتهای مسیر آزاد می‌‌‌کنند که به صورت قله‌‌‌ای با یک فرود نهایی شدید به نام قله‌‌‌ی براگ ظاهر می‌‌‌شود. برتری‌‌‌های فیزیکی برای مقاصد درمانی، نظیر؛ برد خوش- تعریف، و فقدان دز خروجی، ذرات باردار را به ابزار بسیار خوبی برای انتقال دُز فیزیکی بیشتر به بافت سرطانی و در عین حال دز کمتر به بافت سالم اطراف، تبدیل کرده است. علاوه بر برتری فیزیکی می توان به خواص مطلوب رادیوبیولوژیکی آنها اشاره نمودو بدین ترتیب احتمال کنترل تومور نیز افزایش می یابد. با این همه، مقداری دز ناخواسته‌‌‌ی ناشی از نوترون‌‌‌ها و فوتون‌‌‌های ثانویه، به نواحی دور از بافت هدف، دغدغه ای است که جای خود را دارد. تا دهه 90 میلادی درمان با باریکه‌‌‌های پروتونی تنها در مراکز تحقیقاتی انجام می‌‌‌شد. پس از آن مراکز بیمارستانی مخصوص درمان با ذرات باردار مشغول به کار شدند و با توسعه روزافزون اینگونه مراکز هزینه‌‌‌های کلی درمان نیزتاحدودی کاهش یافته و این روند با احداث مراکز جدید در حال ادامه است.