Radioterapia protonowa jest innowacyjną techniką leczenia nowotworów. W około 75 ośrodkach na świecie, naładowane jony, m.in. protony zostały wykorzystane do leczenia niemal 200,000 pacjentów dotkniętych chorobą nowotworową. Protony najczęściej stosuje się do napromienienia nowotworów głowy i szyi zlokalizowanych w pobliżu organów ryzyka. W Polsce, jedyny ośrodek radioterapii protonowej znajduje się w Krakowie, budowa drugiego planowana jest w Poznaniu.

Podstawową zaletą radioterapii protonowej, w porównaniu z konwencjonalną radioterapią wykorzystującą promieniowanie rentgenowskie lub elektrony, jest zdolność do dostarczenia terapeutycznej dawki do nowotworu w sposób precyzyjny, z maksymalnym oszczędzeniem zdrowych tkanek. Pozwala to na niemal trzykrotne obniżenie całkowitej dawki, którą napromieniany jest pacjent. Niepewność zasięgu, czyli dystansu, który protony przebywają wewnątrz ciała pacjenta, ogranicza pełne wykorzystanie korzyści płynących z radioterapii protonowej. Chociaż zasięg protonów może zostać precyzyjnie wyznaczony w znanym, jednorodnym ośrodku, wyznaczenie zasięgu protonów w tkankach jest obarczone niepewnościami biologicznymi i fizycznymi. 

Zaprezentuję wyniki badań naukowych prowadzonych przez nasz zespół i międzynarodowych partnerów naukowych w Instytucie Fizyki Jądrowej PAN (Kraków) w perspektywie najnowszych osiągnięć w dziedzinie fizyki medycznej radioterapii protonowej. Przedstawię m.in. wyniki rozwoju (i) metod obliczeniowych wykorzystujących symulacje transportu cząstek i metody Monte Carlo, które pozwalają na uwzględnienie zmiennej efektywności radio-biologicznej w planowaniu leczenia, oraz (ii) detektorów do monitorowania zasięgu protonów w ciele pacjenta. Omówię potrzebę badań klinicznych i konieczność interdyscyplinarnej współpracy fizyków, biologów i lekarzy w celu walidacji klinicznych korzyści płynących z zastosowania protonów do leczenia nowotworów, a także stojące przed nami wyzwania translacyjne. Omówię także, ekonomiczne aspekty radioterapii protonowej w świetle globalnej potrzeby obniżenia kosztów systemu opieki zdrowotnej.