肿瘤所处位置比较特殊，如脑脊髓肿瘤、头颈部肿瘤、肺及纵隔部肿瘤、消化系统肿瘤、肝胆胰腺肿瘤、骨软组织肉瘤，或是患癌人群较为特殊，如小儿肿瘤、老年肿瘤患者等。质子放疗对于这些棘手又特殊的适应症的优势格外地明显。
质子放疗是对标准放射治疗的改良与提升。采用质子束取代标准放疗所使用的光子束，再与当前先进的三维、适形、调强等技术相结合，能够有效提升放疗的疗效。质子放疗因其具有能级高和穿透性强的特点，使得质子放疗的适应症范围较之普通光子放疗有了较大的拓宽。
脊索瘤和软骨肉瘤通过质子放疗可以取得良好的局部控制率，并有效避免手术后不断复发的难题。对于眼癌的患者，质子放疗可以在避免眼球摘除手术的前提下达到相同的治疗效果。对于手术放疗化疗已经无效的肿瘤患者而言，质子放疗可能会带来新的治疗机会。
