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高强度辐射的靶向束可以缩小早期肿瘤，同时对周围健康组织的附带损害有限。近年来，机器人技术和图像引导系统的加入使得这些立体定向或定向束放射外科手术系统成为对抗癌症的更通用的武器，不仅可以攻击脑肿瘤（最初设计用于此），还可以攻击身体几乎任何部位的其他疾病。
研究人员已开始将该技术推向新的高度，通过提高光束的准确性，使医生可以安全地向癌细胞施用更高剂量的辐射，从而使放射外科手术在更多情况下成为传统手术的可行替代方案。这种准确性可以防止辐射过量，而辐射过量会带来严重的后果——一个错误的高功率光束穿过健康的组织和器官可能会造成严重损害，甚至会导致致命的衰竭，正如《纽约时报》1月份的一篇文章所描述的那样。
手术替代方案
主要的靶点是肺癌，其标准治疗方法是手术切除病变组织，位于加利福尼亚州森尼维尔市的Accuray, Inc.公司高级副总裁兼首席营销官埃里克·林德奎斯特说，该公司生产射波刀机器人放射外科平台。“但是，它具有高度侵入性，这意味着患者会有疤痕、较长的愈合时间和失血，”他补充道。
林德奎斯特认为，接受靶向、高剂量辐射治疗的早期非小细胞肺癌患者，在三到四次治疗后，可以获得与接受手术的患者相同甚至更好的生存机会。为了证明这一点，Accuray与休斯顿的德克萨斯大学M.D.安德森癌症中心合作，进行了一项临床研究，以比较传统手术和射波刀治疗三年后的生存率。Accuray和M.D.安德森希望他们的研究（该研究于2007年开始，可能包括1000多名患者）能在2013年底结束。
新的目标
Accuray还在探索射波刀的其他应用，包括治疗心房颤动（心律不齐）、帕金森氏病、癫痫和精神疾病 (pdf)。在过去的十年中，医生们一直在使用射波刀来治疗三叉神经痛，这是一种源于三叉神经的慢性疼痛疾病，该神经负责传递面部感觉。今年2月，佛罗里达州彭布罗克派恩斯市的纪念癌症研究所的医生使用射波刀成功治疗了一位患有这种疾病的女性，通过将辐射集中在罪魁祸首——连接到她脑干的神经上，医生认为该神经未受保护且高度易怒。
它是如何工作的
放射外科手术（以及放射疗法，它依赖于在较长时间内分散的较低剂量的辐射）使用高能粒子束来电离构成DNA链的原子。经过治疗的细胞会失去繁殖能力并丧失其结构完整性。由于该技术无法区分健康细胞和癌细胞，Accuray开发了一种跟踪系统，以帮助射波刀保持对在呼吸过程中位置发生变化的软组织肿瘤的精确靶向，布莱恩·柯林斯说道，他是乔治敦大学医院放射医学科的放射肿瘤学家和助理教授。
因此，射波刀的线性粒子加速器可以产生与患者呼吸节奏同步移动的辐射束，从而始终瞄准正确的点。柯林斯说，射波刀手术通常不需要麻醉，并且治疗本身是无痛的，他补充说，“我事后从患者那里听到的最多的事情是，‘你确定我接受了治疗吗？’”柯林斯和他的同事倾向于在一次治疗期间，通常在一周内进行30到40分钟的射波刀放射治疗，持续一到五次治疗。
3种放射外科手术
射波刀采用了三种基本立体定向放射外科技术中的一种。为了产生辐射束，射波刀（以及瓦里安医疗系统的诺力刀Tx）使用线性加速器，该加速器可以移动以治疗头部和身体的肿瘤。实际上，乔治敦的医生发现，射波刀不仅可以治疗脑肿瘤，还可以治疗前列腺癌、颈癌和其他癌症，柯林斯说。
第二种类型的立体定向放射外科手术是Elekta, AB公司的Leksell伽玛刀，它是放射外科领域的先驱技术。它使用由钴60合成放射性同位素产生的固定光束。当伽玛刀在20世纪60年代后期开发出来时，它提供了传统放射疗法的替代方案，传统的放射疗法将身体的一部分浸泡在较低剂量的辐射中更长的时间，以杀死癌细胞，同时限制对周围健康组织的损害。与射波刀不同，伽玛刀的光束在治疗过程中无法移动，这使得该技术适用于治疗大脑中的肿瘤，但不适用于因呼吸而移动的身体其他部位的肿瘤。
第三种形式的放射外科手术依赖于质子束来照射肿瘤。这种质子（粒子）束技术在美国尚未得到广泛应用，部分原因是设备成本可能超过1亿美元，而且关于该技术的有效性和安全性的研究也很少。
柯林斯说，尽管质子疗法的成本是射波刀的10倍，但它已成为射波刀的挑战，因为它使用不同类型的辐射剂量较低。他补充说，质子在移动目标方面也表现不佳。“如果你能制造出像射波刀一样精确的质子系统，那就太棒了，”他说。