放疗的疗效和副作用和放疗剂量有关，也与暴露在辐射下的组织多少有关。一般来说，暴露于辐射中的组织体积越小，患者的耐受性越好。过去20年在各种哺乳动物中的临床前研究显示，采用同步辐射x射线的微光束辐射治疗（microbeam radiation therapy），具有更高的能力和更高的准确性。这种二维的微光束由同步加速器中的多狭缝平行光管产生，将X射线切割成几十微米厚，将靶向组织暴露于几百束这样的平行光束下。

FROS放射肿瘤射波刀中心（the FROS Radiation Oncology Cyberknife Center）的Sigen Wang在《International Journal of Computational Biology and Drug Design》期刊发表了一篇综述，介绍了微光束辐射治疗的研究进展。文章指出，微光束的临床前研究显示，这种方法的辐射剂量达到几百Gy，患者也有很好的耐受性。此外，这种方法对恶性肿瘤组织的破坏能力也高于传统方法。

治疗与敏感器官很近的肿瘤，比如葡萄膜恶性黑色素瘤、垂体瘤等，微光束辐射治疗比传统方法更能使患者获益。此外，这种方法也能用于治疗其他疾病，比如与脑组织异常有关的癫痫和帕金森综合征。“微光束治疗对中枢神经系统的好处非常大，”研究小组说。“我们的综述显示，微光束能选择性地切除神经元、少突神经胶质细胞和星型胶质细胞。因为这些细胞对辐射的敏感度不一样，因此可以在不引起组织坏死的情况下，切除目标细胞。”