Προκειμένου η ακτινοθεραπεία να είναι ασφαλής και αποτελεσματική, θα πρέπει η ακτινοβολία να κατευθύνεται στον ίδιο στόχο, σε κάθε θεραπεία. Η διαδικασία αυτή καλείται προσομοίωση.

Πριν την έναρξη της θεραπευτικής διαδικασίας θα πρέπει ο ασθενής να υποβληθε στη φάση της «προσομοίωσης», η οποία εφαρμόζεται για να εξασφαλιστεί:

• Η ακρίβεια στο σημείο που θα κατευθυνθεί η ακτινοβολία
• Η σωστή δοσολογία της ακτινοβολίας που θα χορηγηθεί
• Η ελαχιστοποίηση της ακτινοβόλησης στους υγιείς γειτονικούς ιστούς

Πριν την έναρξη της προσομοίωσης, ο ασθενής υπογράφει έγγραφο συγκατάθεσης στη θεραπεία. Κατά τη διάρκεια της προσομοίωσης o ιατρός και ο τεχνολόγος ακτινοθεραπείας τοποθετεί τον ασθενή στο μηχάνημα προσομοίωσης στην ίδια θέση με αυτή που θα έχει στη διάρκεια της καθαυτής θεραπείας. Κατά τη διάρκεια της προσομοίωσης δημιουργείται μια συσκευή ακινητοποίησης, ειδικά διαμορφωμένη για το σώμα του ασθενή, που θα εξασφαλίζει την ακινητοποίησή του κατά τη διάρκεια της θεραπείας για όλες τις συνεδρίες που θα ακολουθήσουν.

Παράλληλα σχεδιάζονται μικρά προσωρινά ή/και μόνιμα σημεία αναφοράς στο δέρμα ή στους μηχανισμούς ακινητοποίησης (tattoo),που θα ορίζουν με ευκρίνεια τις δέσμες της ακτινοβολίας. Οι συσκευές ακινητοποίησης είναι εκμαγεία ή καλούπια που δημιουργούνται για την ακινητοποίηση της περιοχής, μαξιλάρια ή/και θερμοπλαστικές μάσκες ώστε να εξασφαλίζεται η ίδια ακριβώς θέση του σώματος σε κάθε θεραπευτική συνεδρία.

Η προσομοίωση γίνεται στο «κρεβάτι» του μηχανήματος σάρωσης CT, όπου λαμβάνονται εικόνες (3D/4D) με λεπτομερείς ανατομικές πληροφορίες του ασθενή και στη συνέχεια οι εικόνες αυτές εξετάζονται από τον ακτινοθεραπευτή ογκολόγο και βάσει αυτών σχεδιάζεται το πλάνο της θεραπείας. Πριν ή κατά τη διάρκεια της προσομοίωσης μπορεί να ζητηθεί συγκεκριμένη προετοιμασία (δίαιτα, υπακτικά, κ.ά.) ενώ η συνολική διαδικασία προσομοίωσης διαρκεί από 2 έως 4 ώρες και το τελικό πλάνο της θεραπείας συνήθως προκύπτει έπειτα από 2 έως 7 ημέρες.

Για του ασθενείς που πρόκειται να υποβληθούν σε ακτινοχειρουργική με CyberKnife δεν απαιτείται τόσο ακριβής ακινητοποίηση και προετοιμασία. Αντίθετα σε κινούμενους όγκους πλην αυτούς του θώρακα, απαιτείται παρακολούθηση του ιδίου του όγκου. Για αυτόν το λόγο, εφόσον κριθεί απαραίτητο, 7 με 14 ημέρες πριν τη θεραπεία τοποθετούνται χωροδείκτες από χρυσό (fiducials) υπό υπερηχογραφική καθοδήγηση (προστάτης, πάγκρεας, κ.α.).

Επιπρόσθετα της ειδικής αξονικής τομογραφίας που λαμβάνεται μπορεί να ζητηθούν συμπληρωματικές απεικονιστικές εξετάσεις, όπως ειδικές ακολουθίες μαγνητικών τομογραφιών ή/και PET/CT ανάλογα με το καρκινικό νόσημα. Οι εικόνες αυτές θα συντηχθούν με την αξονική τομογραφία αναφοράς εξασφαλίζοντας πιο ακριβή σχεδιασμό της νόσου από τον γιατρό. Ο συγκερασμός της ανατομικής πληροφορίας με την πληροφορία για τη μεταβολική δραστηριότητα των υπό μελέτη οργάνων και ιστών παρέχουν το καλύτερο δυνατό αποτέλεσμα.

Ένα από τα πιο σημαντικά βήματα για την εφαρμογή της θεραπείας είναι αυτό του σχεδιασμού της θεραπείας που πραγματοποιείται από ομάδα ειδικών, ώστε να χαραχθεί ένα εξατομικευμένο πλάνο εξαιρετικής ακρίβειας. Οι πληροφορίες που συγκεντρώθηκαν κατά τη προσομοίωση σε συνδυασμό με τον λοιπό ιατρικό φάκελο οδηγούν στο θεραπευτικό πλάνο.

Με τη χρήση εξελιγμένων προγραμμάτων σε υπολογιστές, ο ακτινοθεραπευτής ογκολόγος σχεδιάζει τη θεραπεία, λαμβάνει τρισδιάστατη ή και τετρασδιάστατη εικόνα της πάσχουσας περιοχής, εντοπίζει τον ακριβή στόχο ή στόχους και καθορίζει σε συνεργασία με τον φυσικό ιατρικής την ιδανικότερη τεχνική για την περίπτωση και το θεραπευτικό πλάνο.

Η εξέλιξη της τεχνολογίας προσφέρει τη δυνατότητα στην ομάδα των ιατρών και των ακτινοφυσικών να προβλέψουν το πώς η ακτινοβολία θα αλληλεπιδράσει με τους ιστούς και να εξετάσουν διάφορα εναλλακτικά σενάρια που θα τους βοηθήσουν να επιλέξουν την καλύτερη θεραπευτική προσέγγιση. Στην τελική φάση γίνεται η συνταγογράφηση της ακτινοβολίας που θα λάβει ο ασθενής από τον ιατρό και θα αναφέρεται στα ακριβή σημεία του σώματος που θα στοχεύσει.

Μόλις εγκριθεί  το σχέδιο θεραπείας που προέκυψε από το σχεδιασμό θεραπείας (treatment planning), τα μέλη της ομάδας θεραπείας, οι φυσικοί ιατρικής, θα πρέπει να εξασφαλίσουν ότι το συγκεκριμένο πλάνο θεραπείας αναπαράγεται σωστά στο γραμμικό επιταχυντή πριν την έναρξη της θεραπείας. Μια «δοκιμαστική θεραπεία» είναι συχνά απαραίτητη για πιο πολύπλοκες θεραπείες, από την ομάδα ακτινοφυσικής προκειμένου να διασφαλιστεί ότι η σχεδιασμένη θεραπεία είναι ακριβής και όσο το δυνατόν ασφαλέστερη.

Ο καθαρός, καθημερινός χρόνος ακτινοθεραπείας διαρκεί μόλις λίγα λεπτά, ενώ πρέπει να υπολογιστεί και ο επιπλέον χρόνος που χρειάζεται για να τοποθετηθεί ο ασθενής στη σωστή θέση στο κρεβάτι θεραπείας και ο κατάλληλος εξοπλισμός.

Μετά τη σωστή τοποθέτηση, ο θεραπευτής  φεύγει από το δωμάτιο θεραπείας και ενεργοποιεί το μηχάνημα της ακτινοθεραπείας, διατηρώντας όμως συνέχεια οπτική και φωνητική επαφή με τον ασθενή. Πριν τη χορήγηση της ακτινοβολίας λαμβάνονται εικόνες -μοντέλο του αναπνευστικού κύκλου (αξονικής τομογραφίας, ακτινογραφίες) και  ελέγχεται η θέση των χωροδεικτών ανάλογα με τη θεραπεία που θα υποβληθεί ο ασθενής.  Αφού γίνει ο απαραίτητος έλεγχος και οι αλλαγές από τον γιατρό, χορηγείται η ακτινοβολία.

Το μηχάνημα κινείται συνεχώς περιμετρικά του ασθενή παρέχοντας κατευθυνόμενη ακτινοβολία από διάφορες οπτικές γωνίες, ενώ ο ασθενής παραμένει ακίνητος και αναπνέει κανονικά. Σε περίπτωση που ο ασθενής νιώσει άβολα, μπορεί να μιλήσει στον θεραπευτή (θα πρέπει να γνωρίζει ότι ο θεραπευτής του τον βλέπει μέσα από κλειστό κύκλωμα τηλεόρασης και τον ακούει με το σύστημα ενδοεπικοινωνίας) και να διακόψει τη θεραπεία ανά πάσα στιγμή.

• Η θεραπεία είναι ανώδυνη και μη επεμβατική.
• Η ακτινοβολία κατευθύνεται από μηχάνημα μακριά από το σώμα χωρίς να το ακουμπά.
• Δεν απαιτείται νοσηλεία και επιτρέπεται στον ασθενή να συνεχίζει τις κανονικές ημερήσιες δραστηριότητές του.
• Η θεραπεία διαρκεί από 10-15 λεπτά ή περισσότερο (40-60 λεπτά) σε ασθενείς που υποβάλλονται σε ακτινοχειρουργική θεραπεία. Στις περισσότερες περιπτώσεις δεν απαιτείται η παρουσία συνοδού.

Ο ακτινοθεραπευτής ογκολόγος παρακολουθεί καθημερινά τη θεραπεία του ασθενούς και μπορεί να τροποποιήσει τη θεραπεία κατά τη διάρκεια της. Σε περίπτωση σμίκρυνσης του όγκου ή σημαντικής απώλειας βάρους, η διαδικασία της προσομοίωσης επαναλαμβάνεται προσφέροντας ακόμη μεγαλύτερη προστασία στους φυσιολογικούς ιστούς.
Μερικές φορές, στη πορεία της θεραπείας μπορεί να χρειαστεί να διακοπεί για μια ή περισσότερες ημέρες. Αυτό πρέπει να συμβαίνει μόνο εφόσον υπάρχουν παρενέργειες που απαιτούν ένα διάλειμμα στην θεραπεία. Υπάρχουν μοντέλα υπολογισμού της αναπλήρωσης της δόσης. Ωστόσο, για κανέναν άλλο λόγο δεν πρέπει να χάνονται συνεδρίες, αν δεν υπάρχει σημαντική τοξικότητα από την θεραπεία.

Οι θεραπείες συνήθως προγραμματίζονται 5 ημέρες την εβδομάδα, από Δευτέρα
έως Παρασκευή, και συνεχίζοντα για μια έως 10 εβδομάδες. Ο αριθμός των συνεδρίων της θεραπείας εξαρτάται από το μέγεθος, τη θέση και τον τύπο του καρκίνου, τη θεραπευτική πρόθεση, τη γενική κατάσταση της υγείας του ασθενούς και άλλες παράλληλες θεραπείες που μπορεί να χορηγούνται.

Σε ορισμένες περιπτώσεις, ένας ασθενής μπορεί να λάβει χημειοθεραπεία και ακτινοθεραπεία παράλληλα. Η χημειοθεραπεία μπορεί να χορηγείται σε εβδομαδιαία βάση, κάθε τρεις εβδομάδες ή σε κάποιο χρονοδιάγραμμα που καθορίζεται από τον παθολόγο και τον ακτινοθεραπευτή ογκολόγο. Η χημειοθεραπεία μπορεί να βοηθήσει στην ευαισθητοποίηση των καρκινικών κυττάρων στην ακτινοβολία και μπορεί επίσης να δρα αλλού στο σώμα για την καταστροφή ή τη μείωση μικροσκοπικής καρκινικής νόσου. Η θεραπευτική ομάδα θα βοηθήσει στο συντονισμό αυτών των θεραπειών και τη φροντίδα του ασθενούς για τις πιθανές παρενέργειες της συνδυασμένης θεραπείας.

• Κατά τη διάρκεια της θεραπείας –  Weekly Checkups Κατά τη διάρκεια της ακτινοθεραπείας ο ογκολόγος και η θεραπευτική ομάδα παρακολουθεί τον ασθενή τον ασθενή για να αξιολογήσει την πρόοδο της θεραπείας και την εμφάνιση και αντιμετώπιση τυχόν παρενεργειών. Ο γιατρός μπορεί επίσης να προβεί σε αλλαγές στο πρόγραμμα ή στο σχέδιο θεραπείας ανάλογα με την ανταπόκριση ή την αντίδραση στη θεραπεία.
• Μετά τη θεραπεία – Follow upΜετά την ολοκλήρωση της θεραπείας δίνονται στον ασθενή τακτά ραντεβού παρακολούθησης, με συγκεκριμένες ιατρικές εξετάσεις. Η ακτινοθεραπεία έχει παρατεταμένη δράση στους ιστούς και για το λόγο αυτό η απεικόνιση της περιοχής δεν γίνεται άμεσα μετά την ολοκλήρωση της θεραπείας, αλλά συνήθως 6-8 εβδομάδες μετά την ολοκλήρωσή της. Στο διάστημα αυτό η ιατρική ομάδα είναι πάντοτε στη διάθεση του ασθενούς.