يمكن أن تعالج بعض الأورام الدماغية الأقل ضراوة (الأورام السحائية، وورم المستقتمات، وورم المستقبلات الكيميائية، والأورام العصبية المعروفة بورم شفاني، وأورام قِحْفِيٌّة بلعومية وغيرها) بواسطة العلاج بالبروتونات من أجل الحفاظ بشكل أفضل على الإدراك العصبي الذي يتمثل في الذاكرة والمرونة الدماغية، على الأمد الطويل.
تعتبر الأورام ذات التشخيص الجيد واحتمال البقاء على قيد الحياة لخمس سنوات فوق 90% والتي من المهم أن تحد عندها من التسمم المتعاقب عند المرضى الذين تم علاجهم خصوصًا مرضى القلب، من دواعي استعمال العلاج بالبروتونات. وهذا هو الحال في مرض هودجكين الذي يصيب عنق المنْصِف.
هذا هو الحال أيضًا في سرطان الثدي الأيسر مع الغزو العقدي للسلسلة الثديية الداخلية للحد من سمية القلب على المدى الطويل. يقلل العلاج الإشعاعي من خطر عودة الورم بنسبة 25%، كما أنه يُحسن من فرصة البقاء على قيد الحياة بالنسبة للمصابة بسرطان الثدي بعض الشيء.عندما يغزو الورم العقد الليمفاوية، وبما أن القلب يقع خلف الثدي الأيسر، فإنه يتلقى القليل من جرعة الإشعاع عند استخدام التقنيات الحالية. وتعتبر هذه الجرعة، حتى ولو كانت منخفضة، مسؤولة عن وجود سميات في القلب وخصوصًا عند توجيه الإشعاعات إلى القناة الداخلية الثديية. لهذا يتم الإشعاع بشكل أكثر تجانسًا على الثدي ومناطق أورام العقد الليمفاوية واستخدام جرعة مُثلى باستخدام البروتونات بدلاً من الفوتونات، حتى مع تعديل الشدة. ومن ثم تكون الجرعة المتلقاة أقرب إلى الخلايا المستهدفة نظريًا وهذا من شأنه زيادة احتمال الشفاء. ويبقى متوسط الجرعة المتلقاة في القلب أقل عند استخدام العلاج بالبروتونات مقارنة بالفوتونات، وتعتبر جرعة مقبولة حتى في حالة تسليط إشعاع على القناة الداخلية الثديية. بسبب نقص البيانات السريرية عن المريضات المُعالجات بالإشعاع، لا يمكن الاستنتاج بشكل رسمي ما إذا كان العلاج بالبروتونات يتيح شفاء المزيد من المريضات أو يقلل من المضاعفات القلبية المتأخرة. وينبغي تقييم المميزات النظرية والفيزيائية في إطار تجارب سريرية قبل استخدامه بشكل شائع.