Bij radiotherapie wordt gestreefd naar een zo groot mogelijke precisie bij de toediening van bestraling. Door een beter precisie kan de tumordosis verhoogd worden, waardoor de kans op genezing toeneemt (vergelijk figuur 1), en kan de dosis op gezonde weefsels verminderd worden, waardoor de kans op complicaties afneemt (zie figuur 2). Het zogenaamde g-knife, waarin 108 ⁶⁰Co bronnen in een hemisfeer zijn geordend en de stralenbundels samenkomen in een klein 'heet' focus in het midden van de hemisfeer maakt het mogelijk om zeer gericht een hoge bestralingsdosis toe te dienen met minimale belasting van de omgevende gezonde weefsels .

Deze stereotactische bestralingen kunnen ook met een aangepaste lineaire versneller uitgevoerd worden [Slotman, 1998; Baumert, 2005]. Bij deze behandeling wordt een frame aan de schedel van de patiënt gefixeerd. Met behulp van dit frame wordt in het hoofd van de patiënt een coördinatenstelsel gedefinieerd, dat wordt gebuikt bij het afgrenzen van het doelgebied en het instellen van de bestralingsapparatuur. De belangrijkste indicaties voor stereotactische bestraling zijn hersenmetastasen, (recidief) gliomen en meningeomen, acousticus neurinomen en arterio-veneuze malformaties (AVM). Inmiddels is de precisie en wendbaarheid van lineaire versnellers zo verbeterd, dat de resultaten van stereotactische radiotherapie gelijk zijn aan die van het g-knife. Bovendien is een lineaire versneller ook toepasbaar voor hoge precisie radiotherapie buiten het hoofd.

De multileaf collimator (MLC) (zie Teletherapie) heeft hoge precisie bestraling sterk vereenvoudigd; figuur 8 geeft een voorbeeld van een bestraling met vijf individueel gevormde bestralingsvelden [Ceha, 2004]. In principe is het mogelijk om een bestraling dynamisch uit te voeren, waarbij de versneller al stralende om de patiënt draait, terwijl de loodafblokking automatisch de contour van de tumor blijft volgen. Bovendien kan door het dynamisch openen en sluiten van de 'leafs' de intensiteit van de bestralingsbundel tijdens de bestraling gemoduleerd worden (intensity modulated radiotherapy of IMRT) [Terhaard & Raaijmakers, 2004].

Figuur 8: Hoge precisie bestraling van een pancreascarcinoom: (a) CT-doorsnede waarop de tumor (blauwe lijn) met een marge (rode lijn) zijn aangegeven; (b) drie-dimensionale reconstructie van de tumor (geel) met marge (rood hekwerk), en enkele kritische organen, zoals de nieren (rood) en het ruggenmerg (grijs); (c) virtuele instelling van een bestraling met vijf velden die vanuit iedere bestralingshoek met een multileaf collimator aangepast  zijn aan de contour van de tumor; (d) met deze techniek is het mogelijk om de pancreastumor te bestralen tot 72Gy in 7 weken. In een fase I onderzoek bleek deze bestraling goed door patiënten te worden verdragen, met slechts weinig maag-darm bezwaren (gegevens van dr. G van Tienhoven, AMC).

Hoge precisie radiotherapie wordt verder vergemakkelijkt door inverse treatment planning. De conventionele planningsprogramma's werken nog teveel als een ouderwets teken- en rekenprogramma waarbij de radiotherapeut op CT-scans aangeeft waar de tumor zit, en welke marge rond de tumor moet worden genomen om vervolgens via trial-and-error uit te zoeken met hoeveel bundels uit welke richtingen wordt bestraald. Inverse treatment planning is een eerste stap naar verdere automatisering waarbij de computer, rekening houdend met de door de radiotherapeut omschreven tumor, kritische organen en de fysische begrenzingen van patiënt en machine, het meest optimale behandelingsplan berekent. Op basis van verschillen in weefseldichtheden op CT-scans en MR-images in combinatie met beeldherkennings­programma's is het in principe mogelijk om het lokaliseren van de tumor en het afgrenzen van kritische organen te automatiseren. De prototypes van deze programma's worden momenteel getest.

Een volgende stap is dat aan de hand van dynamic monitoring gecorrigeerd gaat worden voor onwillekeurige lichaamsbewegingen, zoals ademhaling en variatie van blaas- en darminhoud [Lagerwaard e.a., 2004].

Wanneer biological treatment planning tot de realiteit gaat behoren is niet goed in te schatten. Met de huidige treatment planning software wordt de fysische dosisverdeling berekend, waarbij uitsluitend rekening wordt gehouden met de fysische karakteristieken van de tumor en van de omgevende organen. In de toekomst zal het mogelijk worden om op grond van de 'biologische planning' een schatting te maken van de kans op tumorcontrole en de kans op gezonde weefsel complicaties.

Door deze ontwikkelingen is het onderscheid tussen stereotactische radiotherapie, conformatie radiotherapie, en 'standaard' radiotherapie aan het vervagen. De belangrijkste beperking van hoge precisie radiotherapie komt daarmee toenemend te liggen bij de precisie waarmee de tumor van tevoren in beeld gebracht kan worden met MRI, CT-, PET- en SPECT-scans (zogenaamde: image guided radiotherapy).