Pengobatan kanker yang utama terdiri atas tiga metode: pembedahan, kemoterapi, dan radioterapi.

Masing-masing metode ini memiliki kelebihan dan kekurangan. Berbeda dari sinar X, sinar ion bermuatan berat dapat diatur agar menghasilkan puncak ionisasi dan energi yang lebih besar pada tumor yang memiliki sel kanker.

Artinya, sinar ini dapat menghancurkan sel kanker sekaligus mengurangi kerusakan pada sel normal. Sinar X paling efektif saat berdekatan dengan permukaan tubuh, namun sinar ini melemah setelah menembus tubuh. Sebaliknya, sinar ion bermuatan berat dapat menyasar sel kanker dengan akurasi yang sangat tinggi. 

Proses yang terjadi ketika energi radiasi menembus sebuah benda dan memisahkan elektron (bermuatan negatif) pada atom dalam benda tersebut sehingga menjadi atom bermuatan positif dan elektron bebas. 

Dengan terapi sinar ion bermuatan berat, metode pengobatan dapat dilakukan tanpa merusak jaringan tubuh yang tidak terdampak kanker. 

Terapi jenis ini juga dapat dilakukan relatif rutin pada pasien lansia dengan kondisi simultan yang mengurangi opsi. Terapi sinar ion turut meningkatkan Kualitas Hidup sebab dapat digunakan dalam pengobatan rawat jalan. Salah satu manfaat utamanya, pasien tak harus mengambil cuti atau berhenti bekerja demi menjalani pengobatan. 

Presisi ini pun mengurangi beban fisik dan efek samping. Maka, pengobatan kanker generasi baru diperkirakan akan memanfaatkan sistem ion bermuatan berat secara luas.

QST Hospital dan fasilitas kesehatan lain yang telah memasang peralatan terapi ion bermuatan berat tengah menjalankan rangkaian uji klinik sebagai bagian dari "Japan Carbon-ion Radiation Oncology Study Group Trial". 

East Japan Heavy Ion Center juga berencana memulai uji klinik untuk kanker hati dan pankreas setelah rotating gantry tersebut beroperasi secara stabil.***