Leukemické postihnutie centrálnej nervovej sústavy patrí medzi najnovšie diagnózy určené na protónovú liečbu. Ožiarenie kraniospinálnej osi je prínosné práve pre pacientov, ktorí majú aj napriek intenzívnej systémovej liečbe:
Cieľom je zbaviť aj tieto ťažko dostupné priestory leukemických buniek, a to aj tých, ktoré už nie sú citlivé na liečbu chemoterapiou či biologickou liečbou. Protónová rádioterapia má v tomto prípade zásadné výhody oproti ostatným formám rádioterapie. Sú to nulová radiačná záťaž orgánov pred stavcami, minimálna systémová toxicita (redukcia nausey, vracania, hnačky), a je vhodná pre vysoko predliečených pacientov s nutnou redukciou dávky na pľúca, črevné kľučky, srdce a ďalšie orgány.