Beyin tümörü radyoterapisi, beyne yüksek enerjili partiküllerin, yani radyoaktif ışınların uygulanması suretiyle tümör hücrelerinin yok edilmesini hedefleyen bir tedavi yöntemidir. Bu yöntem, genellikle seyri yavaş olan beyin tümörlerinin tedavisinde tercih edilir. Işın tedavisi, tek başına uygulanabileceği gibi cerrahi müdahale esnasında veya ameliyat sonrasında da kullanılabilir. Radyasyon, doğrudan kanserli hücrelere uygulanabildiği gibi tüm beyine veya omurgaya da yöneltilebilir. Radyoterapide en sık kullanılan ışınlar, X ve Gama ışınlarıdır.

Beyin tümörü radyoterapisi uygulaması için cerrah, onkolog, radyasyon onkoloğu, nükleer tıp uzmanı, radyolog ve moleküler patoloji uzmanlarının aralarında konsültasyon yaparak hastalığın çok branşlı (multidisipliner) olarak değerlendirilmesi tedavinin başarısında esastır.

Beyin tümörü radyoterapisinin uygulanması birkaç faktöre bağlıdır:

Yüksek dozda verilen radyasyon, tedavi edilmek istenen hücrelere ulaştığında DNA'larını etkileyerek bu hücreleri öldürür ve tekrar bölünerek büyümelerini durdurur. Ölen hücreler vücut tarafından sindirilir. Bu süreçte normal hücrelerin de ışınımdan etkilendiği yadsınamaz ancak sağlıklı hücrelerde bulunan özel onarım sistemleri bu etkiyi bertaraf edebilir. Hastanın tedavi görürken kafa pozisyonunu bozmaması önem taşır. Normal hücrelerin az etkilenmesi amacıyla tedavi, alanında uzman hekimlerce planlanmalı ve ışınlar mümkün olduğunca hastalıklı alana yönlendirilmelidir. Günlük radyoaktif ışın alımı dozu düşük tutularak tedavi sürecinin zamana yayılması esastır. Stereotaktik radyoterapi olarak bilinen yöntem, özel başlık ya da maske kullanılarak doğrudan tümörü hedefleyen ve sağlıklı hücrelerin etkilenmesini azaltmayı amaçlayan bir türdür. Bu yöntemin yanında, tedavi esnasında olabilecek kan şekeri yükselmesi durumunda tümörün tedaviye direnç göstererek, tedavinin başarılı olma ihtimalini neredeyse yarı yarıya düşürebildiği geri bildirimler arasındadır.

Beyin tümörü radyoterapisi esnasında ya da bitiminden aylar veya yıllar sonra görülebilen yan etkiler olabilir. Genel olarak sağlıklı dokuların maruz kaldığı radyasyon dozuna, hastanın genel sağlık durumuna ve eş zamanlı olarak uygulanan diğer tedavilere göre değişir. Akut (erken) yan etkiler yorgunluk, halsizlik, cilt sorunları, ağız kuruması, saç dökülmesi ve karın krampları şeklinde görülebilir ve tedavi bitiminde sonlanır. Kronik (geç) yan etkiler ise ciltte kalınlık ve sertleşme, bağırsak değişiklikleri, hafıza kaybı ve doğurganlık kaybı olarak izlenebilir. Ancak bu yan etkiler bazen hiç görülmeyebilir.