Dao gamma cổ điển còn gọi là Gamma Leksell được sáng chế năm 1968. Dao gamma cổ điển có 201 nguồn Co-60 được sắp xếp trên một mũ chụp hình cầu có các bao
định hướng (collimator helmet). Tổng hoạt độ là 6000ci. Các nguồn xạ này được chiếu qua những cổng điều chỉnh hướng được để các chùm tia hội tụ vào điểm bệnh lý trong não. Các chùm tia gamma nguồn Co-60 chiếu từ nhiều hướng khác nhau nhưng có thể điều chỉnh để hội tụ lại tại tổ chức bệnh lý cần phá hủy. Các chùm photon gamma mảnh hội tụ tại một điểm làm tăng liều phóng xạ tại điểm đó có thể hủy diệt các cấu trúc nằm sâu trong não mà không gây chảy máu, nhiễm trùng hoặc tổn thương tổ chức lành xung
quanh. Vì vậy nguyên lý điều trị của dao gamma khác với Linac. Trong dao gamma việc tiêu diệt mô bệnh là nhờ liều cao, tổ chức não lành không bị tổn thương là do nhận liều thấp. Phương tiện này giúp loại bỏ bệnh lý trong não mà không cần phẫu thuật mở hộp sọ, mang lại rất nhiều lợi ích cho bệnh nhân và xã hội.
Bệnh nhân không phải chịu đựng cuộc mổ, thời gian nằm viện ngắn hơn, hầu như không có biến chứng nặng và giảm được chi phí. Phương pháp đó được gọi là xạ phẫu định vị bachiều và dụng cụ đó được gọi là dao gamma.
Nhờ kĩ thuật định vị không gian ba chiều chính xác để xác định vị trí mô cần chiếu xạ, thiết bị này đem lại độ chính xác cao, hiệu quả tốt và an toàn. Như vậy hai bộ phận chính là nguồn xạ, mũ chụp đầu cố định gắn với ống định hướng gắn cố định vào đầu bệnh nhân khi điều trị. Sau khi xác định rõ không gian ba chiều của tổn thương người ta
CT-scanner Hệ thống phần mềm lập kế hoạch TPS Máy mô phỏng Simulator Máy gia tốc accelerator Giá định vị bệnh nhân Khuôn chắn tia
cố định mũ vào đầu bệnh nhân rồi nạp nguồn xạ vào các ống định hướng trên mũ để chiếu xạ. Như vậy cả 201 nguồn được chiếu đồng thời trong một thời gian xác định theo
liều chỉ định. Nếu phải thay đổi trường chiếu để tạo isocenter khác trong khối u thì phải tháo bỏ mũ đó để đặt lại các thông số mới. Tùy kích thước mô bệnh mà chọn loại collimator cho thích hợp. Ngoài ra máy có khung trượt và hệ thông lập kế hoạch điều trị, một khung ngoài và giường bênh nhân cùng các bộ phận phụ trợ khác. Hệ thống gamma quay cũng dựa theo nguyên lí dao gamma cổ điển nhưng thay mũ collimator cố định là hệ thống nguồn xạ quay quanh đầu.
Hệ thống này bao gồm haigiá bán cầu: phần ở ngoài để định vị và định hướng chứa nguồn phát xạ được sắp xếp tạo nên một khung hình tròn không đối xứng. Phần này quay với tốc độ từ 2 đến 4 vòng/phút khi máy hoạt động. Phần bán cầu bên trong không quay, bao gồm các ống định hướng và những lá chắn có kích thước khác nhau. Mặt cầu của phần này được phân thành 5 phần bằng nhau và chứa một loại collimator khác nhau (máy có 4 loai ống định hướng với kích cỡ 4,8,14 và 18mm). Phần chứa nguồn xạ hệ quay quanh đầu bệnh nhân trong khung máy. Khi các nguồn gặp các lỗ của collimator đã chọn thì chúng được mở ra và tia xạ lọt qua đó để xuyên vào xọ. Sau đó các nguồn lại di chuyển sang collimator khác, collimator cũ đóng lại và collimator mới mở ra tự động để tia lọt vào. Hướng đi từ các collimator khác nhau cho nên tuy chúng cùng hội tụ ở một ổ bệnh nhưngcác tổ chức các não lành bị chiếu xạ xuyên qua sẽ khác nhau.
Do vậy, trong gamma quay thể tích não lành bị chiếu và thời gian chiếu ngắn hơn trong dao cổ điển. Hơn thế nữa hệ thông nguồn trong tia gamma quay luôn nằm trong máy trừ khi cần chiếu xạ, còn trong dao gama Leksell cổ điển mũ chụp đầu cùng các nguồn đòi hỏi phải đươc gắn cố định vào đầu bệnh nhân. Do vậy trong gamma quay chỉ khi máy hoạt động các nguồn xạ mới phát tia ra ngoài, khác với dao gamma cố điển luôn tạo ra các liếu chiếu có hại cho bệnh nhân và nhân viên. Hệ thống lá chắn tại ống định hướng trong gamma quay cũng tự động đóng lại khi không cần chiếu do vậy đạt hiệu quả giảm liều không cần thiêt rất nhiều. Với hệ thống gamma quay này, suất liều tại các điểm đồng tâm có thể đạt đến 3 Gy/phút với độ lệch vị trí nhỏ hơn 0,1mm. Nguồn xạ rút từ 201 xuống còn 30 nhưng tổng hoạt độ phóng xạ vẫn là 6000 Ci. Vì vậy liều hiệu dụng vẫn duy trì nhưng sẽ giảm chi phí khi lắp đặt hoặc thay thế nguồn xạ. Bình thường sau 5 năm phải thay nguồn do sự phân rã phống xạ của Co-60. Do nguồn chiếu giảm và cơ chế quay lại mà liều chiếu vào các tổ chức lành trong não cũng giảm xuống rất nhiều. Nhờ bộ collimator mà hệ thống gamma quay không đòi hỏi phải chụp mũ và cố định hướng nặng
nề và khó chịu.
Với hệ thống mũ quay này mà bệnh nhân cần nhiều trường chiếu, khi muốn thay đổi trường chiếu và đồng tâm không cần ngừng điều trị để đặt lại mũ như trong dao gamma cổ điển. Hệ thống này có máy định vị không gian cũng chính xác và nhỏ gọn hơn, độ tự động hóa cao giúp cho việc điều trị dễ dàng và độ chính xác của điểm tụ chùm tia rất cao. Hệ thống gamma quay còn có thiết bị lập kế hoạch điều trị. Nó được trang bị RGS Explorer 4D là phần mềm tương thích mới nhất. Nhờ hệ thống máy cố khả năng tái tạo ảnh 3D chất lượng cao, tự động lập kế hoach điều trị nhanh và chính xác. Nó sử dụng hợp nhất các loại hình ảnh ghi được của sọ não CT, MRI, PET hay SPCT Và angiogram để xác định vị trí và lập kế hoạch điều trị. Nó cũng xác định dược đường viền bờ hộp sọ để xác định vòng quay thích hợp cho các nguồn.
Xạ phẫu (radiosurgery) có rất ít các biến chứng, không cần nằm viện lâu để theo dõi và tập luyện lâu như trong phẫu thuật cổ điểnvì vậy đã giảm chi phí từ 30-70%. Xạ phẫu hầu như không gặp thất bại. Từ ngày khởi đầu đến nay đã gần 40 năm phát triển trên thế giới đã có hàng trăm cơ sở dao gamma mà đến hơn 50% là các nước Âu , Mỹ. Hàng chục
vạn bệnh nhân điều trị không cần phải phẫu thuật ngoại khoa sọ não. Gần đây công ty American Radisurgery Inc đã cải tiến dao Gamma Leksell cổ điển thành gamma quay mà hiện đại nhất là sản phẩm “American Gamma Therapy: ART-6000’’ hay Rotating
Gamma System