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放射腫瘤科成立於西元1995年，位置在本院第二醫療大樓地下一樓與地下二樓，最早名稱為「腫瘤治療科」，由林芳仁教授擔任首屆科主任，初期擁有兩部直線加速器(Philips SL-18)與一部模擬攝影儀。後於2000年增購後荷式近接治療機，可進行腔內及管內近接治療，再於2002年引進電腦斷層模擬攝影儀，進入三維順型放射治療(3DCRT)年代。

2003年，梁基安醫師(現為教授)接任科主任，同年6月啟用第三部直線加速器(Varian Clinac 21EX)，利用專屬科內網路系統(建立記錄及驗證網路系統)，可提供現代化之強度調控放射治療(IMRT)之服務，並大幅提升醫療品質。

因應病患人數持續上升，既有空間容量不足，配合全院發展，本科於2007 年底遷移至癌症中心地下 2 樓，空間增加至600坪，並改名為「放射腫瘤科」。後續擴充機台至共五部直線加速器與一部近接治療機，可執行包含影像導航放射治療(IGRT)、體積調控弧形治療技術(VMAT) 、立體定位放射手術( SRS) 、立體定位放射治療(SRT) 、人工智慧輔助線上自適應放射治療 (AI-oART) 等先進放射治療，治療能量為中台灣之首，名列全台灣前茅。

2022年，因應建置質子治療中心，將先進質子治療技術引入中部地區，放射腫瘤科獨立為放射腫瘤部，由原梁基安主任擔任部主任。其後陸續於水湳院區安裝一部質子治療機(Varian Probeam 360)與一部直線加速器，於2024年5月順利完成中台灣第一例質子治療，質子治療中心並於2024年7月正式開始營運。現階段本科部共有一部質子治療機、六部直線加速器、一部近接治療機，可進行接軌國際等級的癌症放射治療。