伽瑪刀是一種特殊方式的放射治療，屬於精確放療的特殊情況。射線以窄束的方式從多個角度、不同方向聚向治療的靶區。多個射束都在一點上交匯，形成一種焦點治療。這樣可以使焦點區域性劑量很高，而焦點周圍劑量不高，有利於保護病灶周圍的正常組織。伽瑪刀的射束是由圓形的限束器將射野大小限制在3cm以內。因此，它只適用於圓形的不超過3cm的病灶的治療。異形的病灶，直徑超過3cm的，就不適合了。而惡性腫瘤多數都是不規則生長的，很少有球形的病灶。所以，大多數惡性腫瘤不適合選用伽瑪刀做放療。
伽瑪刀適合用於很多的良性疾病，比如：功能性神經疾病，包括頑固性疼痛、帕金森氏病、癲癇、原發性三叉神經痛等。腦血管疾病：顱內動靜脈畸形、顱內動靜脈瘤，海綿狀血管瘤等。良性腫瘤：如聽神經瘤、腦膜瘤、垂體腺瘤、松果體區腫瘤、顱咽管瘤等。
伽瑪刀用於惡性腫瘤治療的有：較小的類似圓球形病灶。有些惡性腫瘤經過放射治療後，需要對近似圓形的殘留病灶補量的，可以將伽瑪刀作為縮野補量的工具。比如鼻咽癌、部分顱內惡性腫瘤放療後或手術後等。對於其他惡性腫瘤大多不適用。因為腫瘤形狀怪異，更適合使用適形放療技術。
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