德国海德堡重离子与质子治疗中心，位于海德堡大学附属医院，是德国唯一能进行重离子与质子治疗的医院，因为其创新的技术和针对肿瘤的独特治疗系统而闻名于全世界。癌症患者的病例都会首先被多学科的肿瘤专家讨论，确定一种最个性化的最适合的放射治疗方案。
2004年海德堡大学附属医院和德国州政府共同投资1.19亿欧元在海德堡建立该放射中心。放疗中心于2009年11月正式开始接受病人，至今有超过1000名患者在中心治疗。2012年10月，中心建造了世界上第一台360质子刀和重离子刀治疗一体机，并已广泛用于临床治疗。
世界上第一台活动式放射探头的重离子刀治疗仪，其放射探头可围绕病人做360环绕，对肿瘤进行全方位的放疗。
世界上第一台可调制强度光栅扫描的离子刀治疗仪，这是世界上最精确的放疗方式，这种精确度是以前三维肿瘤放射所无法达到的。通过计算机会对离子刀治疗强度进行每秒一万次的调控，这也是世界上最安全的放射治疗。
欧洲第一家同时拥有质子刀治疗和重离子刀治疗的放射中心，其中可做多种重离子刀治疗，包括碳元素、氧元素和氦元素。
世界上第一次使用计算机辅助机器人定位肿瘤系统，肿瘤定位更加精确，大大降低了对正常组织的破坏。
治疗比较
重离子与质子刀治疗与普通放疗的比较
传统放疗并不能有效控制所有的癌症细胞，其主要原因是：
肿瘤部位太深；普通放疗，对肿瘤的最大放射深度只有3厘米。
肿瘤细胞对传统放疗耐受性高
肿瘤被对传统放射线敏感的正常组织包围，例如肠道
与适形调强（3D-CRT/IMRT）等其他传统放疗比较，重离子与质子优势：
重离子和质子刀有足够的放射剂量能到达体内更深部位的肿瘤。重离子与质子能到达皮肤下30厘米深的组织
明显提高对肿瘤的控制能力；对比传统放射方式，到达肿瘤部位的放射能量能大大的提高（质子刀能提高20%，重离子刀35%）
明显减轻肿瘤周边正常组织的损害及副作用；
减少放疗和化疗同时应用对正常组织的毒性；
通过提高日照射剂量而明显缩短疗程；
减少第二原发肿瘤的发生率
生物学优势
重离子刀的生物学优势
重离子刀分为碳离子刀、氧离子刀和氦离子刀。离子越大，其产生的生物学影响越大（碳离子＞氧离子＞氦离子），对正常组织的影响也越大，也会影响到肿瘤治疗的效果。
1.重离子刀放射的生物活性比传统放射具有更大的破坏力对比传统放疗，重离子刀造成DNA双链断裂，是细胞无法修复的。
2.重离子刀也会造成血供不良区域肿瘤细胞的损伤
血供不良区域的低氧肿瘤细胞对传统放疗完全不敏感，而重离子刀对DNA的损伤是分子水平上的，对氧气含量没有要求。
3.重离子刀对缓慢生长性肿瘤细胞也会造成大的损伤
细胞的放射敏感性是依赖于细胞的生长周期阶段。对于缓慢生长的细胞，大部分时间是处于休眠期，对传统放疗敏感性非常低。而重离子刀也可以攻击休眠期的癌细胞。
质子刀的生物学优势
质子为带电粒子，其质量约为电子质量的1836倍，其能量传递反比于质子运动速度的平方，接近射程末端能量损失最多，此处即为Bragg峰（是由其发现者德国诺贝尔奖得主威廉亨利布拉格的名字命名。），Bragg峰后剂量为零，治疗时将病变置于峰区内，可以获得很高的治疗增益比。
1、质子治疗是一种使用电离辐射的外照射放疗。治疗期间，粒子加速器是用质子束照射肿瘤。这些带电粒子造成DNA单链断裂，破坏肿瘤细胞的DNA，最终导致癌变细胞死亡或干扰其繁殖能力。因为癌变细胞的高分裂率以及修复受损的DNA能力降低，使得其DNA特别容易受到攻击。
2、质子的计量学特性：
1）穿透性能强：可根据病灶的部位及深度调节质子能量，使质子束到达人体的任意深度；
2）正常组织损伤小：病灶前面的剂量较低，其后方剂量为零，正常组织受量减小；
3）靶区内高剂量：通过Bragg峰展宽得到SOBP（Spread Out Bragg Peak），使病灶位于SOBP峰区，从而获得靶区内高剂量；
4）旁散射少：由于质子的质量大，在物质内散射少，因此减少了周边正常组织的照射剂量。
3、质子能量可调性
为了治疗深部肿瘤，质子加速器必须提供较高能量的质子束，对于浅表肿瘤则采用低能量质子束治疗。质子治疗的加速器通常产生能量在70-250兆电子伏特（MeV）的质子束。通过在治疗过程中调整质子能量，使得质子束对肿瘤细胞损伤最大化。比肿瘤更接近体表的组织接受较低剂量的照射，因而损伤较小。人体深部组织则几乎不受照射。
4、高肿瘤照射适形性
现代的质子刀放疗融合了光子放疗的三维适形放疗（3D-CRT）和调强放疗（IMRT）技术，能达到高度的肿瘤放疗适形性。由于质子调强放疗（IMPT）融合了全套光子3D-CRT和IMRT技术，使质子放疗达到了迄今为止最高的肿瘤照射适形性，而对肿瘤周围正常组织的剂量明显减少。
治疗适应症
重离子与质子刀治疗适应症
颅底的脊索瘤和软骨肉瘤
儿童肿瘤
神经肿瘤
肝癌
不能手术的直肠癌
不能手术的骨肉瘤
前列腺癌
甲状腺癌
骨盆的脊索瘤和软骨肉瘤
治疗周期
大多数患者的离子放射只会持续几分钟，在极少数情况下，长达30分钟。平均整个放疗分为20次，最多38次。放疗后数周再通过CT和MRT来检测肿瘤是否变小。
