Úspešnosť liečby nádorov CNS rádioterapiou je závislá na biologickej povahe ochorenia, predchádzajúcom prevedení chirurgického výkonu a aplikovanej dávke žiarenia. Ožarovanie oblasti centrálnej nervovej sústavy patrí k najnáročnejším ako pre pacienta, tak aj pre lekára. V tejto oblasti sa nachádza príliš veľa štruktúr citlivých na žiarenie, ktoré môžu byť poškodené. Zároveň je na zničenie nádoru potrebné použiť vysoké dávky. Štandardná (fotónová) rádioterapia túto situáciu nie je schopná vždy vyriešiť kvôli neprimeranému riziku poškodenia rizikových, často životne dôležitých štruktúr, ktoré sa nachádzajú v blízkosti nádoru. U niektorých nádorov, napr. nádorov bázy lebečnej, nie je chirurgická liečba takmer nikdy kompletná. Protónová liečba umožňuje dodať potrebnú dávku žiarenia do oblasti nádoru, a tým prispieva k jeho lepšej kontrole a zvyšuje šance pacienta na vyliečenie.
Je zrejmé, že protónový zväzok ožaruje iba tzv. cieľový objem (oblasť, kde sa nachádza alebo nachádzal nádor), teda žiarenie je smerované takmer výlučne len do tkaniva, ktoré je postihnuté. Naopak fotónové žiarenie vďaka svojim fyzikálnym vlastnostiam zasahuje významne aj okolité zdravé štruktúry.
