1977年，日本开始了医学物理实验，并于1979年在放射线医学综合研究所开始了临床应用;1983年，筑波大学开始使用高能物理研究所的质子束;1998年，国立癌症中心东医院引进了世界第二台医用质子治疗装置并开始广泛应用质子治疗技术。
日本质子治疗现状
设施数量及运营情况
目前，日本有17家医院引进了质子治疗设备，6家医院引进重离子治疗设备(其中公立医院12家，私立医院10家，公立私立合资1家)。截至2018年，登记治疗的患者数超过50,000例。
为了让日本国内人民在日本任何地方都可享受高质量的癌症医疗服务，日本在全国范围内指定了402家癌症诊治合作定点医院和45家区域性癌症诊治医院。另外针对儿童，青少年和年轻成人(AYA)患者，日本也在全国范围内设立了15家儿童癌症定点医院、2家儿童癌症中心机构以提供高品质的癌症整体医疗服务和支援。
人员配备及治疗数量
一台质子治疗设备需配置的人员为15~42人(42人按具体职位细分为：医师33人、技术人员6人、行政总务3人)。
一般而言，在日本，一台质子治疗设备一年可治疗人数的计算标准为：1间治疗250例患者，2间以上治疗室至少治疗450例患者。公立医院由于会诊时间的限制，一年可治疗的患者数有限，但近年来，医疗技术的进步和设备的更新升级使得一年内可治疗人数超500例。
治疗费用及医保
当前质子治疗面临的一大问题是昂贵的治疗费。目前各国患者在质子治疗上都需要承担高额费用。韩国已将部分疾病纳入医保范围，而其他国家被纳入医保的疾病少之又少。
表1 部分国家及地区质子治疗平均费用
日本近年来将前列腺癌纳入医保对象范围，今后会被纳入医保范围的疾病对象也在逐年增加。但总的来说，质子治疗仍然不是大多数人可轻易接受的治疗。
表2 部分国家及地区纳入医保的质子治疗病种
根据日本城市现状衍生而来的紧凑型质子治疗系统
日本国土面积狭小，难以确保大面积的土地用于质子治疗中心的建设。另外，根据地域情况所要求的治疗能力也不同。在东京、大阪等都市圈以外的地区，一年内寻求治疗的癌症患者人数只有300例左右。另外，引进拥有多个治疗室的质子治疗设备需要投入大量的资金，从这一层面上来看，小型紧凑的设备是最理想的选择。在这样的背景下，住友重机械工业对现有装置的光束进行三维化、旋转机架尺寸缩小50%、占地面积缩减70%，并将系统进行双层布局，最终开发出了小型紧凑的装置，使占地面积小的中小型医院引进质子治疗设备成为可能。
住友重机械工业质子治疗系统特征：布局节省空间
由于质子治疗系统的特殊性，质子治疗中心的建设往往需要配套大面积的土地。为了满足可能会利用临近的小面积的土地建设质子治疗中心的医院，一种垂直布局的新型质子治疗系统应运而生。该系统配有可大量节省空间的紧凑型360°旋转机架和230 MeV回旋加速器，即使在非常有限的空间中，也可以安装。
住友重机械工业质子治疗系统特征：小型大电流回旋加速器和紧凑型旋转机架
住友重机械工业通过技术进步实现了减小加速器尺寸的目的，设计出了世界上第一种具有进行这种垂直布局的质子治疗系统。第一台垂直布局的质子治疗中心于2014年在日本松本开始运营，第二台和第三台分别于2016年和2018年在北海道和奈良开始运营。
该垂直布局的质子治疗系统呈垂直排布，回旋加速器(~220吨)位于较低层，360°紧凑型旋转机架位于较高层，束流从回旋加速器发出沿着垂直方向进入旋转机架。这种回旋加速器和旋转机架之间呈拱状的连接结构使得整套质子治疗系统的占地面积得以大幅减少，可实现即使在有限的狭小的空间内也可安装单个治疗室和单个旋转机架的质子治疗系统(见下图)。
住友重机械工业垂直布局型质子治疗系统
该系统包含多用途喷嘴，无论是摆动还是扫描，都可以根据目标疾病的治疗计划进行常规的宽束流或笔形束扫描。6轴机器人治疗床与X射线DR/轨道CT和笔形束扫描技术相结合，使临床医生可以精确地操纵和引导质子束，使其能量完全符合肿瘤的特定大小和形状。
在日本垂直型质子治疗系统的布局实例中，有的是利用现有医院用地内的有限空间而设计的。这种在日本土地有限现状下应运而生的结构，可以让更多的医院在无需调配大面积土地、增加建筑投入成本的情况下，便可引进符合自身实际需求和量体裁衣个性化定制的质子治疗装置。
