thumb|De synchrocyclotron protonenversneller voor de protontherapie in het Jacobson Building, Mayo Clinic te Rochester, Minnesota, in de Verenigde Staten. thumb|De positionerings- en bestralingsruimte van de Mevions250, de protonversneller van S. Lee Kling Proton Therapy Center in St. Louis. Protonentherapie (ook wel bekend als protontherapie of proton radiotherapie) is een vorm van externe radiotherapie waarbij kwaadaardige nieuwvormingen (kanker) in het lichaam met behulp van ioniserende straling bestreden worden. Radiotherapie vormt samen met chirurgie en chemotherapie de drie pijlers voor de behandeling van patiënten met kanker. Het effect van radiotherapie berust op het verschil in gevoeligheid voor straling tussen gezond weefsel en kankerweefsel.
Medische toepassing De eerste die het gebruik van protonen suggereerde voor de behandeling van tumoren was de Amerikaan Robert R. Wilson."Radiological Use of Fast Protons", R. R. Wilson, Radiology, 47:487-491 (1946) Dit was in 1946, toen Wilson betrokken was bij het ontwerp van het Harvard Cyclotron Laboratorium in de V.S.Richard Wilson, "A Brief History of the Harvard University Cyclotrons", Harvard University Press, 2004, pp 9 De eerste patiënten werden niet in ziekenhuizen behandeld, maar bij deeltjesversnellers voor wetenschappelijk onderzoek, zoals het Berkeley Stralingslaboratium in de V.S. (vanaf 1954) en in Uppsala, Zweden (vanaf 1957). In 1961 werd de behandeling in een ziekenhuisomgeving geïntroduceerd in Massachusetts (V.S.). Hier zijn tot 2002 zo'n 10.000 patiënten behandeld en is de behandelmethode verder ontwikkeld. De eerste Europese behandelfaciliteit bestaat sinds 1984 en bevindt zich in het Paul Scherrer Instituut (PSI) in Villigen, Zwitserland. Inmiddels zijn er in vele landen behandelcentra. Wereldwijd waren in maart 2010 zo'n 67.000 patiënten met protonen behandeld.
In 2025 bestaan in Nederland de volgende indicaties voor behandeling met protonen:
intra-oculaire tumoren (oogkanker) chordomen/chondrosarcomen (bepaalde typen botkanker) pediatrische tumoren (verschillende typen kanker bij kinderen) craniospinale as bestraling (hersenen en ruggenmerg) neuro-oncologische tumoren met gunstige prognose en die niet geschikt zijn voor stereotactische radiotherapie.
Protonen Protonentherapie en conventionele vormen van radiotherapie verschillen in het type ioniserende straling waarmee kankerweefsel wordt bestraald. Bij conventionele radiotherapie worden tumoren bestraald met hoogenergetische röntgenstraling dat bestaat uit pakketjes energie zonder massa, fotonen genaamd. Bij protontherapie wordt gebruikgemaakt van een bundel hoogenergetische protonen. Deze straling is het best te vergelijken met de kosmische straling die onder andere van de zon afkomstig is. Protonen zijn subatomaire deeltjes met een elektrische lading en een kleine massa. Doordat protonen en fotonen fundamenteel verschillende interacties met lichamelijke weefsels vertonen, hebben protonentherapie en bestraling met röntgenstraling een verschillende uitwerking. Hoewel er weinig grootschalige vergelijkende studies bestaan, is er veel experimenteel bewijs dat protonen voor betere resultaten zorgen bij de behandeling van bepaalde soorten kanker.
Behalve protonen kunnen ook andere deeltjes gebruikt worden voor radiotherapie, zoals koolstofionen. Ieder type deeltje heeft een andere interactie met het kankerweefsel. Een verzamelnaam voor alle soorten bestralingen met behulp van deeltjes met een (minuscule) massa en elektrische lading is deeltjestherapie of hadrontherapie.
Werking en de voor- en nadelen thumb|Dieptedosiscurven voor straling die van elektronen met energieen van 4 MeV en 20 MeV en protonen van 150 MeV. De remstraling wordt van een elektron of proton uit de versneller op het lichaams- of tumorweefsel van de patiënt overgedragen. De energie van de elektronen en de protonen kan voor stralingstherapieën gebruikt worden. De protonen die nodig zijn voor protonentherapie worden versneld en gefocusseerd door een speciaal voor radiotherapie ontworpen deeltjesversneller (doorgaans is dit een aangepaste synchrotron of cyclotron deeltjesversneller) die protonen versnelt tot een snelheid van maximaal 60% van de lichtsnelheid. De bundel kan zo afgesteld worden dat de protonen het lichaam binnengaan en pas bij het bereiken van de tumor al hun energie afgeven. Dit verschijnsel van energieafgifte is beschreven door de Wet van Bragg van de Britse natuurkundigen William Henry Bragg en William Lawrence Bragg die aantoonden dat fotonen de afgegeven energie verdelen over de gehele route door het lichaam, terwijl protonen en andere elektrisch geladen deeltjes met massa hun energie pas bij het bereiken van hun indringdiepte afgeven. Dit verschijnsel, waardoor de energieoverdracht in een weefsel op een bepaalde diepte maximaal is, wordt de Bragg peak genoemd. Hoe werkt protontherapie? - filmpje over protontherapie op YouTubeHollandPTC, protonen therapie centrum, extreme technology - filmpje van een ProBeam protonenversneller op YouTube Proton Therapy | Varian Medical Systems - homepage van de Varian ProBeam versnellers met informatie over protonversnellers voor medische toepassingen
Het voordeel van protonen is gebaseerd op dit principe: terwijl fotonen bijna evenveel schade aanrichten bij het gezonde weefsel om de tumor heen, kunnen protonbundels zo afgesteld worden dat ze minimale schade aanrichten buiten de tumor en maximale schade binnenin de tumor zelf.
Remstraling en energieoverdracht De energie die door de remstraling van de protonen op het lichaamsweefsel overgedragen wordt, kan door de deeltjesversneller veel nauwkeuriger op het inwendige van een tumor gericht worden dan met een bundel hoogenergetische elektronen, een harde röntgenbundel of met behulp van een andere stralingsbron mogelijk is. Hierdoor kan nauwkeuriger bestraald worden en/of een hogere dosis afgegeven worden aan de tumor. Deze voordelen zijn bijvoorbeeld van belang bij tumoren die zich vlak bij stralingsgevoelige lichaamsdelen bevinden, of tumoren die relatief ongevoelig zijn voor straling. In het algemeen zullen de bijwerkingen naar aanleiding van protonenbestraling minder zijn dan bij conventionele radiotherapie.
Bestraling met andere deeltjes Als de tumor met hoogenergetische elektronen wordt bestraald, dan vertoont de dieptedosiscurve geen maximum, zoals bij de bestraling met protonen het geval is omdat de hoogenergetische elektronen door alle elektronen in het weefsel verstrooid worden. Als de tumor met zwaardere heliumkernen of met andere ionen wordt bestraald, dan kunnen de eigenschappen van dieptedosiscurven op verschillende manieren veranderen. Dit opent de mogelijkheid om de behandeling voor de bestraling van moeilijk te bestralen tumoren verder te optimaliseren.
Nadelen Belangrijk nadeel van protonentherapie ten opzichte van conventionele radiotherapie betreft de kosten en omvang van de apparatuur die nodig is voor het opwekken van de protonenbundel. Hierdoor is een protonenfaciliteit een stuk duurder dan faciliteiten die gebruikmaken van röntgenstraling. Dit was in 2007 de reden voor de Belgische overheid om te besluiten niet te investeren in een protonenfaciliteit. In Nederland kwamen in 2018 en 2019 bestralingscentra in Delft, Groningen en Maastricht.
Een ander nadeel is gerelateerd aan het voordeel van protonentherapie: doordat de bundel heel nauwkeurig een hoge stralingsdosis kan afgeven, bestaat het risico van beschadiging van gezond weefsel in gevallen waarbij de bundel niet goed gericht is op de tumor, bijvoorbeeld doordat de patiënt te veel beweegt tijdens de bestraling of als de tumor door veel zacht weefsel is omgeven.
De protonentherapie werd bij uitstek geschikt geacht voor bestraling van tumoren in het hoofd en de halsstreek, zoals hersentumoren en tumoren die zich bijvoorbeeld dicht in de buurt van speekselklieren of andere kwetsbare klieren en organen bevinden. Tumoren in het hoofd en de halsstreek kunnen doorgaans weinig van plaats veranderen ten opzichte van de schedel die meestal relatief eenvoudig t.o.v. de positie van de stralingsbron gefixeerd kan worden.In de lift april 2013 - Protonentherapie spaart gezond weefsel - voorbereidingen voor behandelplannen aan het UMCG in 2013 Omdat kinderen relatief gevoelig zijn voor lage stralingsdoses zou protonentherapie bij uitstek geschikt zijn voor de bestraling van tumoren bij kinderen.UMCG start met protonentherapie - filmpje met hoogleraar Hans Langedijk van het UMCG op YouTubeHij kwam in aanmerking voor iets nieuws. Maar over de protonenbehandeling voor zijn hersentumor waren toen al verontrustende gegevens bekend, NRC-Wetenschap 2026-02-21
Voor de bestraling van tumoren in de buikholte van volwassenen is de protonentherapie meestal het minst geschikt.
Invoering in Nederland thumb|Protonentherapiecentrum van het UMCG In 2009 maakte de Minister van Volksgezondheid, Welzijn en Sport bekend dat hij voorstander is van een geleidelijke introductie van de therapie in Nederland, waarbij allereerst die typen kanker behandeld zullen worden waarbij het bewezen voordeel van protonenbestraling het grootst is. In 2009 publiceerde de Gezondheidsraad het Signalement Protonenbestraling.Signalement Protonenbestraling Gezondheidsraad 2009. Hierin werden de indicaties voor protonentherapie beschreven, werd een schatting gemaakt van het aantal patiënten dat in aanmerking kan komen voor de therapie en worden aanbevelingen gedaan voor de invoering ervan in Nederland. Het CVZ (het latere Zorginstituut Nederland) stelde in twee rapporten - uit 2010Rapport CVZ 2010. en 2011Rapport CVZ 2011. - vast dat protonentherapie voor een aantal indicaties voldoet aan de stand van wetenschap en praktijk en tot het verzekerde pakket van de Zorgverzekeringswet behoort.
Er waren op dat moment ook twijfels over de kosteneffectiviteit. De zorgverzekeraars stelden vragen bij de meerwaarde van de behandeling ten opzichte van conventionelere bestraling en zij vroegen zich af of er genoeg patiënten zouden zijn om de hoge kosten te verantwoorden. Om de investering terug te verdienen zouden de centra samen ten minste zestienhonderd patiënten per jaar moeten bestralen. Later bleek dat aantal niet gehaald te worden. In 2021 behandelden de drie Nederlandse klinieken samen ongeveeer 1000 kankerpatiënten. Ook artsen hadden vragen. De effectiviteit van de therapie was door de nieuwheid nog niet voldoende aangetoond, en er waren ook twijfels of het mogelijk was om op grond van een model betrouwbaar te voorspellen welke patiënt baat zou hebben bij protonentherapie.
Er werd gekozen voor de ontwikkeling van vier protonenbestralingsfaciliteiten verspreid over Nederland. Op 29 juli 2013 werd een regeling in de Staatscourant gepubliceerd, die het mogelijk maakte maximaal vier vergunningen te verlenen.Bericht Staatscourant. In december 2013 heeft de minister van VWS vergunningen verleend aan UMC Groningen Protonen Therapie Centrum en HollandPTC en in februari 2014 aan APTC en Maastricht. Realisatie hing af van de contractering van deze zorg door de zorgverzekeraars. In Groningen en Delft zijn in 2017 centra gerealiseerd.Protonencentra gaan in 2017 open Ook in Maastricht was vanaf 2018 een faciliteit actief. De komst van een Amsterdamse protonenstraler was op dat moment onzeker.
De drie initiatieven: UMC Groningen Protonen Therapie Centrum, Universitair Medisch Centrum Groningen, kosten 80 miljoen euro, HollandPTC, een samenwerkingsproject van Technische Universiteit Delft, Erasmusuniversiteit Rotterdam, en Leids Universitair Medisch Centrum,Website HollandPTC Delft kosten 110 miljoen euro, Maastro Clinic, Universiteit Maastricht, kosten 40 miljoen euro.