Ozařování v oblasti hlavy a krku patří k nejnáročnějším jak pro pacienta, tak pro lékaře. V této oblasti je příliš mnoho orgánů citlivých na záření, které mohou být poškozeny, a zároveň je ke zničení nádoru potřeba použití vysokých dávek.
Standardní radioterapie tuto situaci není schopna vždy vyřešit. Nádory oblasti hlavy a krku jsou lokalizovány v blízkém okolí mnoha rizikových struktur, které mají významně omezenou toleranci k ionizujícímu záření (mícha, slinné žlázy, mozkový kmen, polykací cesty, oči, optický nerv apod.), tedy velmi často není v případě fotonové radioterapie možné aplikovat dostatečnou dávku záření, aniž by se tyto orgány poškodily.
Je patrné, že protonový svazek ozařuje pouze tzv. cílový objem (oblast, kde se nachází nebo nacházel nádor), tedy záření je směrováno takřka výlučně jenom do tkáně, která je postižená. Naopak fotonové záření díky svým fyzikálním vlastnostem zasahuje významně i okolní zdravé struktury.
Mezinárodní léčebné protokoly a organizace jako např. ASTRO (American Society for Therapeutic Radiology and Oncology) doporučují vždy zvážit protonovou radioterapii u vybraných diagnóz hlavy a krku.