در حدود سال ۱۹۵۰ ، رادیوتراپی خارجی با دستگاهی انجام شد که ولتاژی بیشتر از kvp 300 تولید می‌کرد. بعد از آن با توسعه ساخت دستگاه های کبالت در دهه ۱۹۵۰ و ۱۹۶۰، دستگاه های کیلوولتاژ کمتر استفاده شد. دستگاه های پرتودرمانی X بر مبنای انرژی و نوع عملکرد به چند دسته تقسیم می شوند:

1- پرتوهای گرنز :

پرتوهای کم انرژی زیر ۲۰کیلو ولت ، دیگر در رادیوتراپی کاربردی ندارد.

2- دستگاه درمان تماسی:

در پتانسیل کمتر از ۴۰-۵۰کیلو ولت فعالیت می کند. فاصلۀ چشمه تا سطح پوست، کمتر از ۲ سانتیمتر است. این دستگاه ها برای درمان سطح پوست استفاده می شود چون بیشترین میزان دز را به سطح پوست می رساند و بافت های زیر آن با افزایش عمق تا حد زیادی حفظ می شود. این پرتوها برای درمان تومورهایی با عمق ۲-۱میلیمتر مناسب هستند.

3- دستگاه های درمانی سطحی(سوپرفیشیال):

پرتوهای X در بازۀ پتانسیل kV 150-50 تولید می شوند. به خاطر انرژی کم ، برای درمان تومورهای تا عمق ۵میلیمتر استفاده می شود و بیشترین دز را سطح پوست می گیرد. فاصلۀ چشمۀ پرتو تا سطح پوست بین ۲۰-۱۵ سانتیمتر است.

4- ارتوولتاژ:

بیشتر دستگاه های ارتوولتاژ در پتانسیلی بین کیلو ولت 300 -200 کار می کنند. فاصلۀ چشمۀ پرتویی آن با پوست معمولاً ۵۰سانتیمتر است. حدود ۹۰% دز آن در عمق ۲سانتیمتر از سطح پوست جذب می شود. برای درمان تومورهایی با عمق بیشتر از ۲سانتیمتر مشکلاتی وجود دارد: دز پوست افزایش پیدا می کند، و نمی توان به خوبی دز را در ناحیۀ مورد نظر توزیع کرد. امروزه با آمدن دستگاه های جدید تر این مشکل تا حد زیادی برطرف شده است. به همین دلیل این دستگاه امروزه کمتر استفاده می شود.

5- درمان با ولتاژ بالا (مگا ولتا):

باریکه های پرتو X یا ɣ (گاما) با انرژی بیشتر از MV1 جز دستۀ مگاولتاژها محسوب می شوند. دستگاه های مگاولتاژ درمانی عبارتند از انواع شتاب دهنده ها و دستگاه تله تراپی پرتو ɣ مانند دستگاه کبالت (Co60):

الف: دستگاه کبالت ۶۰: همانطور که از نامش مشخص است، این دستگاه از چشمۀ کبالت ۶۰ به عنوان منبع پرتویی استفاده می کند. کبالت ۶۰، پرتوی گامایی با انرژی میانگین ۱٫۲۵MeV ساتع می کند. بین مواد رادیواکتیو، کبالت بهترین و مناسب ترین مادۀ رادیواکتیو برای پرتودرمانی خارجی است. از این پرتوهای ɣ در درمان استفاده می شود و می توان تومورهای عمقی را با آن درمان کرد.

کبالت ۶۰ از آنجا که دستگاهی قدیمی است، معایب خاص خود را دارد. الف: در دزهای زیاد پوست را می سوزاند، چون حفظ پوست کمی دارد.ب : هم چنین این دستگاه به دلیل نداشتن چشمۀ نقطه ای تولیدِ پرتو دارای نیمسایه است. نیم سایه به پرتوهایی اطلاق می شود که در اثر عبور از کولیماتور (سردستگاه که به میزان مورد نظر باز وبسته می شود) به وجود می آید و معمولاً کمی از آن در خارج محدودۀ درمانی قرار می گیرد و باعث پرتوگیری بی مورد نواحی سالم می شود. ج: هم چنین در اثر بر هم کنش بین فوتون های ɣ و خود چشمه ، محفظۀ آن و کولیماتورهای دستگاه، پرتوهای ɣ کم انرژی و پراکنده ای تولید می شوند و به همین دلیل کمی از یکنواختی باریکۀ پرتو کاسته می شود. د: هم چنین چشمۀ کبالت به مرور زمان ضعیف تر می شود و در نتیجه باید مدت درمان را طولانی تر کرد.

ب: شتابدهندۀ خطی: دستگاهی که به کمک امواج الکترومغناطیس ذرات بارداری مانند الکترون را تا انرژی های بسیار بالا شتاب می دهد. از باریکه های الکترون در انرژی های بالا می توان در درمان های سطحی استفاده کرد. در صورت وجود تومورهای عمقی دیگر نمی توان با الکترون آن ها را درمان کرد، در این حالت باید آنها را با فوتون درمان کرد، در نتیجه برای تولید فوتون، این الکترون های پرانرژی با هدفی برخورد می کنند و پرتوهای X تولید می کنند.

شتابدهنده های خطی نسبت به کبالت ۶۰ مشکلات کمتری دارند : الف : پوست را بهتر حفظ می کنند، چون جذب بیشترین حد دز آن از حدود ۱۲ میلیمتر شروع می شود در حالی که این میزان در کبالت ۵ میلیمتر است (البته این اندازه در مقدار انرژی های مختلف شتابدهنده متفاوت است). ب: این دستگاه نیم سایۀ خیلی کمتری نسبت به کبالت دارد. ج: یکنواختی پرتوهای آن بسیار بیشتر و بهتر از کبالت است. شتابدهنده منبع رادیواکتیو ندارد و به همین دلیل پرتوهای آن ضعیف نمی شوند و زمان درمان افزایش نمی یابد.

6- پرتوهایی از جنس ذرات سنگین :

پرتوهای x و الکترون ها اصلی ترین پرتوها در رادیوتراپی هستند، اما از باریکه های ذرات سنگین هم به دلیل مزیت افزایش دقت رسانیدن دز مورد نظر و درمانی دقیق تر (روی تومور اثر بیشتری دارند تا بافت های سالم) هم استفاده می شود. این ذرات سنگین می توانند از جنس نوترون ها، پروتون ها، دوترون ها، ذرات آلفا، پیون های منفی و یون های سنگین باشند که تا انرژی های بالا شتاب می گیرند. استفاده از این ذرات به علت هزینه های بالا و کم بودن مراکز آن خیلی کم و محدود است.

7- تکنولوژی های جدید در رادیوتراپی :

الف: IMRT: در رادیوتراپی های سنتی، درمان ها به صورتی بود که پرتوها با شدتی یکسان بر سطح مورد نظر می تابیدند. البته می شد تا حدی به کمک وج یا سایر جبران کننده ها شدت دز را در نقاطی کم و زیاد کرد.IMRT به تکنیکی از رادیوتراپی اطلاق می شود که که در آن پرتوهایی با شدت های متفاوت از جوانب مختلف به ناحیۀ مورد نظر در بدن تابیده می شود. در این تکنیک ، از طراحی درمانِ معکوس استفاده می شود. هدف تکنیک IMRT درمان بیمار با تابش پرتوهایی با اثرگذاری های غیریکنواخت از جهات مختلف است، که باعث می شود تا دز زیادی با دقت زسادی به ناحیۀ هدف و دز کمی به بافت های سالم اطراف آن برسد. برنامۀ طراحی درمان آن به صورتی است که هر پرتو به تعداد زیادی پرتوهای کوچکتر تقسیم می شود و دز موردنظر و اثرگذاری هرکدام از آنها تعریف می شود. در IMRT ، کولیماتور به صورت سنتی خود نیست و به صورت MLC (Multi leaf Collimator) است. MLC باعث می شود تا بتوان شکل دلخواه را به بیم موردنظر داد و به خوبی با تکنیک IMRT همکار و هماهنگ است.

ب: استریوتاکتیک رادیوتراپی /رادیوسرجری: این تکنولوژی، پرتو را به صورت خیلی دقیقی به بدن می رساند. این روش بیشتر برای تومورهای سر وگردن استفاده می شود ولی برای سایر نقاط بدن هم استفاده می شود. در استریوتاکتیک رادیوتراپی از سیستمی سه بعدی استفاده می شود تا به خوبی هدف مشخص شود، در این حالت علامتی هم در آن ناحیه قرار می گیرد تا به خوبی محل تومور مشخص شود؛ این کار باعث می شود دز تابش دقیقاً به محل تعیین شده برسد. هدف این کار رساندن دز مناسب به کل تومور و حفظ بافت های سالم اطراف است. رادیوتراپی استریوتاکتیک با تکنیک های درمانی مختلفی از جمله گاما نایف که از کبالت ۶۰ استفاده می کند، سایبرنایف و غیره انجام می شود. درمان می تواند در یک یا چند جلسه انجام شود. این تکنولوژی کمک می کند تا سلول های تومورال تنها در یک جلسۀ درمانی کشته شوند و تومور ریشه کن شود.

ج: گامانایف: دستگاهی است که دارای ۲۰۱ چشمۀ کبالت ۶۰ است که درون محفظه ای به شکل نیم کره چیده شده اند. هرکدام از این چشمه ها می توانند حول محور خاصی تا فاصلۀ ۴۰ سانتی متری تابش داشته باشند. هرکدام از این چشمه ها دارای کولیماتور مخصوص خود هستند و این محفظه کلاه خود شکل دارای ۲۰۱ کولیماتور است و روی سر بیمار قرار می گیرد. بنا بر محل تومور، شکل آن و دزی که مورد نظر است، تعدادی از کولیماتورها باز می شوند. گامانایف به علت سیستمی که دارد فقط برای سر (مغز) درمان تومورهایی تا ۴سانتیمتر استفاده می شود.

د: سایبرنایف: تکنیک دیگری که روز به روز بیشتر در حال گسترش است، سایبر نایف است. ساختار این دستگاه به این صورت است که شتابدهنده ای روی یک بازوی روباتیک قرار دارد و در حدود ۶ درجه قدرت گردش دارد. دقت این دستگاه بسیار بالاست و مستقیماً ناحیه ای که نشانه گذاری شده است را هدف قرار می دهد. این دستگاه مانند گامانایف فقط برای تومور های کوچک قابل استفاده است. استفاده از سایبرنایف برای تومورهایی که در نواحی حساس هستند (مانند نخاع) بسیار مناسب است چون در عین حفظ بافت های سالم اطراف،دز مناسبی را به تومور می رساند.

نحوه کلی درمان بوسیله سیستم روباتیک سایبر نایف به صورت است که در مرحله اول بسته به نوع تومور سرطان از بیمار ام آر آی ویا سی تی اسکن تهیه میشود و در ادامه اطلاعات سی تی اسکن و ام آر آی به سیستم کامپیوتری سایبر نایف جهت برنامه ریزی درمان داده می‌شود. نرم افزار پیشرفته این سیستم روباتیک به صورت بسیار دقیق برای نابود کردن تومور، نوع، مقدار و جهت تابش پرتو را برنامه ریزی می‌کند. در این مرحله با نظر متخصص مشخص می‌گردد چند جلسه برای درمان تومور کافی می‍باشد.

در آخر بیمار به اتاق سایبر نایف انتقال پیدا کرده و بر روی تخت دراز می‌کشد و در حالی که ماسکی بر روی صورت دارد و به موسیقی گوش میکند بدون درد مورد درمان قرار می‌گیرد. معمولا هر دوره کمتر از ۵۰ دقیقه به طول می‌انجامد و بیمار می‌تواند بعد از آن به محل اقامت خود بازگردد.

بسته به نوع تومور تعداد جلسات سایبر نایف مشخص می‌شود که به صورت معمول بین ۳ تا ۱۰جلسه خواهد بود هر چند در تومورهای پیشرفته جلسات بیشتری نیاز است.