Bei der perkutanen Bestrahlung wird der Zielbereich anhand von Computer-, Magnetresonanz- und Positronenemissionstomographischen Bildern mit Hilfe eines Rechners dreidimensional und sehr präzise bestimmt. Voraussetzung für eine Hochpräzisionsbestrahlung ist eine genaue Positionierung des Patienten. Um auch minimale Verschiebungen zu vermeiden, wird der Kopf des Patienten bei jeder Bestrahlung exakt in der gleichen Position gelagert, z.B. mit Hilfe einer Kunststoffmaske.
Häufig wird eine Mehrfelder- oder Bewegungsstrahlung eingesetzt. Dabei wird das Bestrahlungsgerät um den Patienten herum bewegt, und die Strahlen treffen von außen aus jeder Richtung auf den Tumor. Bei dieser Methode wird die Strahlung von einem Linearbeschleuniger erzeugt. Dieses Gerät kann sowohl tief eindringende Photonenstrahlung als auch eine weiter an der Oberfläche wirkende Elektronenstrahlung erzeugen. Die Wahl der Strahlenart richtet sich vor allem nach der Lage des Tumors. Mit modernen Linearbeschleunigern (z.B. Tomotherapie-Geräte) ist es durch automatische Tischbewegungen möglich, den Tumor mit einer sehr homogen verteilten Strahlendosis abzudecken und das umgebende gesunde Hirngewebe durch rasch abfallende Dosisgradienten zu schützen. Es können kleine umschriebene Tumorherde, in besonderen Fällen aber auch das gesamte Gehirn und Rückenmark bestrahlt werden.
Zum Schutz des gesunden Gewebes wird die zu applizierende Gesamtdosis auf mehrere Wochen verteilt: In der Regel wird die Strahlendosis von insgesamt z.B. 60 Gy (Gray) in Einzeldosen von 1,8 bis 2 Gy unterteilt, die über 6 bis 7 Wochen an 5 Tagen wöchentlich gegeben werden.
Stereotaktische Bestrahlung:
Ein spezielles Verfahren der Strahlentherapie, die so genannte stereotaktische Strahlentherapie, ermöglicht es, mit einer gezielten Bestrahlung hohe Dosen im Zielgebiet zu applizieren. Dabei kommt zum einen die stereotaktische Einzeitbestrahlung (Radiochirurgie), zum anderen die fraktionierte stereotaktische Radiotherapie zum Einsatz. Mit beiden Verfahren können vor allem kleinere Tumore vollständig zerstört werden, so dass in Einzelfällen eine Operation umgangen werden kann. Von besonderer Bedeutung ist das Verfahren auch für operativ schwer zugängliche Bereiche.