A formação de íons (átomos com carga elétrica) em tecido doente permite que médicos matem completamente células cancerosas ou alterem o código genético para limitar o crescimento do tumor. A radiação de fótons usando raios gama ou raios-X permanece comum — mas a radiação de partículas, especificamente a radioterapia de prótons, assume um papel maior em centros de tratamento de câncer e hospitais do futuro.
Segundo a American Cancer Society (ACS), os prótons no feixe de partículas alcançam resultados finais: eles danificam células no destino, deixando células mais saudáveis em seu caminho relativamente ilesas. Assim, oncologistas de radiação podem fornecer feixes mais fortes para a massa doente e causar menos efeitos colaterais no tecido circundante. Esta tecnologia relativamente nova permanece sob escrutínio, particularmente porque a terapia de radiação de prótons expõe pacientes a doses mais altas de nêutrons, que podem causar cânceres subsequentes.
A radioterapia leva várias semanas começando com uma sessão de simulação, na qual o terapeuta determina onde apontar o feixe de radiação olhando raios-X ou tomografias computadorizadas. Para garantir direcionamento adequado, os pacientes precisam ficar imóveis. Terapeutas podem empregar moldes e gessos especializados para imobilizar partes específicas do corpo, e podem marcar a área-alvo na pele do paciente com tinta. A ACS diz que oncologistas então determinam a força da radiação, número de tratamentos e como administrá-los.
Para procedimentos radiológicos, incluindo terapia de prótons, a duração do tratamento depende de muitos fatores, incluindo a saúde geral do paciente, tipo de câncer, localização, tamanho do tumor, e mais. Oncologistas geralmente administram tratamento cinco dias por semana por um a dois meses, mas podem permitir uma pausa para dar ao corpo tempo para curar. Outras terapias requerem tratamento hiperfracionado, no qual o paciente recebe mais de uma dose por dia. A ACS afirma que posicionar o paciente corretamente leva a maior parte do tempo (15-30 minutos por sessão) e que a dosagem de radiação real leva apenas alguns minutos.
O Instituto de Radioterapia de Prótons do Midwest (MPRI) cita fadiga, irritação na pele e queda de cabelo como efeitos colaterais menores para pacientes de radiação de prótons. No entanto, os Drs. David J. Brenner e Eric J. Hall do Columbia University Medical Center citam riscos iguais de câncer secundário devido à exposição a nêutrons da terapia de prótons e outros tratamentos radiológicos. A ACS cita outras preocupações baseadas em onde o tumor está — problemas digestivos podem resultar no caso de câncer de estômago, por exemplo.
Como o feixe de prótons vai diretamente ao tumor e de múltiplas direções, a terapia de prótons requer um acelerador de prótons computadorizado e caro chamado ciclotron ou sincrotron para focar no tecido doente. Apenas alguns centros de tratamento e hospitais usam radiação de prótons hoje, embora a Columbia University especule que instituições mundiais incorporarão a tecnologia a uma taxa rápida no futuro.