伽玛刀并不是真正的手术刀，而是一种非常先进的放射治疗设备，其全称是：伽玛射线立体定向治疗系统。它将许多束窄束的伽玛射线从不同的角度和方向照射过人体，并使它们都在一点上汇聚起来形成焦点。伽玛刀的治疗原理类似于放大镜的聚焦过程。把放大镜置于阳光下，放大镜下面会形成一个耀眼夺目的光班即焦点。
焦点以外的地方，人的感觉如常，但在焦点处却有很高的热度，足以使一些物体点燃。当然，要想在人体内聚焦，用太阳光线是不可能，而必须采用具有穿透力的高能射线如伽玛射线;同时，要让伽玛射线聚焦也不像放大镜聚焦那样简单，而要综合利用核物理、计算机、生物放射、机电等一系列现代技术才能实现。接受伽玛刀治疗时，首先要用立体定位系统对病灶进行诊断定位，立体定位系统是一个特制的坐标系，病人在立体定位系统相对固定后，通过CT/MRI对病灶进行断层扫描可显示出病灶与坐标系各参考点的相对位置。
诊断定位后，治疗计划系统自动对CT/MRI扫描图片进行处理，计算机重建体表、病灶和其周围敏感组织的三维形态，并依据医生开据的处方剂量进行治疗规划，计算出治疗所需靶点数、靶点坐标、每个靶点使用的准直器号和照射时间等。在接受到治疗计划系统的有关数据后，电气控制系统控制治疗床依次将各靶点送到焦点，并打开相应的准直器进行定量的辐照，达到治疗肿瘤的目的。
头部伽玛刀的治疗范围
1、脑血管疾病：颅内动静脉畸形、颅内动静脉瘤，海绵状血管瘤。
2、颅内肿瘤：听神经瘤、脑膜瘤、垂体腺瘤、松果体区肿瘤、颅咽管瘤、脑干肿瘤、胚胎瘤、脑转移瘤、脑胶质瘤、脊索瘤 等，尤其是位于功能密集区、手术危险性较大的肿瘤。
3、鼻咽癌：眼黑色素瘤及其它眼部良恶性肿瘤。
4、功能性神经疾病：顽固性疼痛、帕金森氏病、癫痫、原发性三叉神经痛等。
5、一些常规开颅手术未曾切除干净的术后残留。
