Proton and Heavy Ion Therapy: An overview

 

Proton and Heavy Ion Therapy: An overview: January 2017

 

15 

It is proposed that particle equipment and operating costs will decline as the technology continues 

to mature and delivery efficiencies are improved (e.g. pencil-beam scanning, intensity-modulated 

particle therapy, image guidance, hypofractionation, and compact units),

34

 however particle 

therapy facilities will still represent significant expenditure in terms of construction, maintenance, 

staffing, and running costs. A comparison of conventional radiotherapy and particle facilities is 

presented below in Table 3. 

Table 3 

Comparison of conventional radiotherapy and particle facilities  

 

Conventional Radiotherapy 

Proton Beam 

Carbon Ion Beam 

 

Accelerator 

LINAC 

Cyclotron or Synchrotron 

Synchrotron 

Typical beam energy range 

4-25 MeV 

60–250 MeV 

120–430 MeV 

Treatment rooms 

One room per LINAC 

Single to five rooms  

Typically three treatment 

rooms and research room  

Publicly reported costs 

(likely equipment only) 

$5 million  

(per LINAC and gantry) 

$34 million-$260 million  

(single to multi-room facility) 

$180 million-$290 million  

(multi-room facility) 

Operational costs  

(utilities, maintenance, 

cleaning, administration) 

$4.51 million 

(2 room facility) 

$8.8 million  

(3 room facility) 

$17.9 million 

(3 room facility) 

Staffing costs 

$4.25 million 

(2 room facility) 

$10.4 million 

(3 room facility) 

$10.4 million 

(3 room facility) 

Treatment Fraction Cost 

Ratio 

1 

3.2 

4.8 

Equipment lifespan 

10 years 

30 years or more 

30 years or more 

Note: all prices are adjusted for inflation and presented in 2016 AU$ 

Publicly reported facility costs are presented in Appendix A and B 

Operational, staffing costs and treatment fraction costs adapted from Peeters et al. (2010)

36

 

 

 

 

---

 

Proton and Heavy Ion Therapy: An overview: January 2017

 

16 

Particle Therapy Evidence Overview 

Proton Beam Therapy 

PBT is being employed increasingly for the treatment of a range of paediatric tumours; skull base, 

hepatocellular, head/neck, and central nervous system tumours; and cancers of the breast, lung, 

prostate, and pancreas.

37

  

There is debate as to what constitutes a reasonable level of accepted evidence for proton therapy. 

Commentators note a lack of randomised control trial (RCT) evidence, which would provide clear 

evidence of proton superiority and safety over conventional radiotherapy treatment in many 

instances, and propose that further studies are needed.

21

  However, proponents of proton therapy 

have pointed out that implementation of some radiation procedures (e.g. intensity modulated 

radiation therapy) has occurred without robust RCT data, and that issues of informed consent and 

equipoise

a

 arise.

34

  These issues were recently considered in the United Kingdom (UK), with 

recommendations for further studies on particle therapy, including well-defined and conducted 

phase III studies. However RCTs were considered to be neither necessary nor appropriate where 

improved dose distribution and clinically significant superiority has been clearly demonstrated.

38

  

In terms of evidence to date, this paper does not intend to provide a systematic review of the 

literature but will summarise the most recent evidence available.  

A recent systematic review conducted by the Washington State Health Care Authority identified 

limited comparative evidence regarding the effectiveness of PBT for the treatment of specific 

cancers.

39

  The majority of studies identified were case series, which can inform on important 

safety outcomes of treatment with PBT, but not on the clinical effectiveness of the treatment. It 

was acknowledged that comparative studies are unlikely to be conducted for paediatric cancers 

despite uncertainty over long-term outcomes, nor for rare cancers, however it is not unreasonable 

to expect comparative studies for the treatment of prostate or breast cancer.  

A total of six RCTs were identified for inclusion. Four of these RCTs were dose/fractionation 

comparisons in prostate cancer published in 2011 (n= 82) and 2010 (n=391), uveal melanoma 

(n=188) published in 2000, and skull-base chordoma and chondrosarcoma (n=96) published in 

1998). The remaining two RCTs compared treatment modalities. In 2006, PBT was compared to 

PBT plus tomotherapy in 151 patients with uveal melanoma, and in 1995 a total of 202 patients 

with prostate cancer were enrolled in an RCT that compared PBT plus conventional radiotherapy 

to conventional radiotherapy alone. Despite being RCTs, these studies give limited information as 

to the effectiveness of PBT as five of the six RCTs involved different treatment protocols for PBT 

and had no other comparison groups. Of the six RCTs, 5 were considered to be fair or poor quality. 

In addition, a total of 37 non-randomised comparative studies across 19 different conditions were 

identified, however the majority of these were retrospective with additional concerns over quality, 

with only one study being considered good quality.

39

 

                                                           

a

 an ethical consideration of assigning a patient to a trial arm where it is anticipated that they will receive a reduced 

outcome compared to other trial arms.  

---