最常見的腦腫瘤為轉移性及原發性惡性腫瘤（如星狀細胞瘤）或良性腫瘤（如腦膜瘤、聽神經瘤）。手術及化療為最廣泛使用的腦瘤治療，不過在近幾十年，放射治療及放射外科手術已成為腦瘤的重要治療方法。放射外科手術的治療目標是舒緩症狀、控制區域性性腫瘤，並從而延長患者的生命。
1、由於已切除的惡性腫瘤複發率高，腦瘤手術多在傳統的放射治療後進行。射波刀可在腦瘤手術後為患者提供只針對腫瘤的放射治療，而不會如傳統放射治療般影響患者的健康。
2、非等中心的放射光束傳遞（即光束不需要聚集在單一點）令劑量分佈可撫平形狀不規則的腫瘤。3.射波刀的準確度達1毫米以下，令系統在傳送高劑量放射線的同時不會損害重要的身體結構。
3、射波刀的無支架及無創放射外科手術可作單次或多次放射治療，劑量可分2至5次發放，減低敏感性結構如腦神經及眼睛受損的影響。
4、射波刀對治療顱內惡性病變的安全性及成效已廣為人知。已出版的文獻顯示，此係統可為多數（91％）顱內腫瘤患者控制腫瘤，而且引致併發症的比率甚低。
5、射波刀亦可有效治療良性顱內腫瘤。腫瘤控制率達97％，而在1991至2001年治療的61名聽神經瘤患者中，聽力儲存率達74％。
6、以射波刀作分次放射外科手術對視神經旁腫瘤患者亦效果良好。在連續49名患者中亦有高腫瘤控制率（94％）及視覺儲存度（94％）。
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