顱腦伽瑪刀是立體定向放射外科（stereotactic radiosurgery,SRS）最具代表性的儀器。立體定向放射外科和立體定向放射治療（stereotatic radiotherapy,SRT）從字面來看有兩個字不同，一個是“外科”，而另一個是“治療”，這就決定了他們具有本質上的區別。
立體定向放射治療是建立在以往普通放射治療技術之上，利用立體定向放射外科原理髮展而來。主要裝置包括X刀、全身伽瑪刀、直線加速器三維適形放射治療（3 dimensional conformal radiation theyapy,3DCRT）和調強適形放射治療（intensity modulated radiation therapy,IMRT）等裝置和技術。伽瑪刀立體定向放射外科的特徵是三維、小野、聚焦、單次、大劑量照射，而SRT是三維、小野、集束、多次、大劑量照射。區別主要在定位精度、射線聚焦點的品質、治療的次數及劑量上。造成這些差別的原因是雖然這些裝置也採用立體定向技術來確定病灶靶點的座標位置，通過射線聚焦的方式來對病灶實施治療，但病灶定位一般採用頭面模或體模固定，一次定位多次反覆使用，以適應多次放射治療的需要，這也就決定了SRT病灶定位不是非常精確。更主要的是由於射線聚焦方式的不同，靶區外放射劑量的衰減也沒有顱腦伽瑪刀那樣陡峭，在病灶中心劑量相同的情況下，病灶周圍正常腦組織受到放射線照射的劑量要比顱腦伽瑪刀大，所以SRT為了的安全起見，通常採用多次較大劑量（比普通放療劑量大，比伽瑪刀劑量小）照射。而顱腦伽瑪刀採用顱骨固定定位，放射線聚焦能力更強，靶區外放射劑量的衰減梯度非常陡峭，採用單次大劑量照射也不傷害病灶周圍的正常組織，並且單次和多次照射所產生的放射生物學效應也有很大的不同，這也顱腦伽瑪刀對常規放療不敏感的良性腫瘤也能起到良好的療效的原因。正是由於這些原因，SRT還不能達到和顱腦伽瑪刀那樣“外科”的程度，屬於“治療”。
但是，SRT也代表了當今世界腫瘤放射治療的發展方向。對於惡性腫瘤，特別是體部的惡性腫瘤，放射治療也不需要象顱腦伽瑪刀那樣達到“外科”的程度，只要“精確”就可以了，因為腫瘤周圍的亞臨床病灶存在腫瘤細胞的侵襲，對這部分組織進行照射也是必須的，對防止復發和轉移具有非常大的意義。
立體定向放射治療的重大意義在於將立體定向放療的治療範圍發展到了全身，使體部腫瘤的放療也得到了比較精確的程度，而且直線加速器不僅能適形，還能調強治療，還配以呼吸門控技術（保證在呼吸狀態下治療精確的技術），這也是其他放療裝置不具備的。對於高級別的惡性腦膠質瘤，相對於以前的普通放療，其療效大為提高，並且降低了副作用和併發症。但對於絕大多數顱內體積較小的病變和顱內特殊部位如鞍區、腦幹的病變，特別是顱內良性腫瘤和腦動靜脈畸形等顱腦疾病是顱腦伽瑪刀SRT的良好適應症，是最適合顱腦伽瑪刀治療的，部分疾病甚至是其他放療裝置不能替代的。
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