头部伽玛刀与X刀同为立体定向放射治疗设备，它们都是通过多野三维集束单次大剂量照射病变来实现治疗的。虽然它们所使用的照射源的来源方式不同，射线的品质有所区别，但这一区别对伽玛刀与X刀在临床使用上的影响可忽略不记的。决定它们不同特性的主要是它们的不同聚焦方式。
伽玛刀刀是通过30束射线分布在纬度14度～43度的球面通过源体旋转聚焦或210个钴源静止分布在6度～36度的球面聚焦两种聚焦方式实现多野三维集束照射的。而X刀是采用非共面小野绕等中心旋转聚焦方式实现多野三维集束照射的。由于两者的聚焦方式不同，使其在治疗精度；治疗病变的大小；治疗病种的范围；治疗后的不良反应有很大的区别。其中伽玛刀的机械等中心精度可以达到±0.3mm，而使用医用直线加速器的X刀等中心精度只能达到±1mm。这就决定了伽玛刀在治疗微小病变、邻近有重要结构的病变及功能性疾病上具有明显的优势。另外，伽玛刀焦点的半影小，焦皮比高（约为36～200倍），前者是衡量保护病灶周边组织能力的指标，后者是衡量保护表皮能力的指标。而X刀半影较大，治疗后病灶周围水肿重，水肿范围大，对于稍大一些的肿瘤就必须采用多次分次治疗。由于治疗功能性疾病一般用高剂量（140Gy～180Gy）、单个或多个小靶点照射，如半影太大、焦皮比太小（X刀＜10倍＝，就可能造成严重的后果，所有X刀是不能治疗功能性疾病的。伽玛刀是采用核磁共振定位，它比X刀的定备设备CT，在显示病灶大小和病灶范围上更清晰准确。
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