X刀由直线加速器、脑立体定向仪、附加准直器及计算机治疗计划系统组成。加速器机架沿水平轴旋转，通过适当大小的附加准直器，对病灶进行大剂量立体定向等中心照射，以准确摧毁病灶。1982年国外开始进行X刀研制，80年代中期至90年代初由于计算机技术和CT、磁共振和脑血管数字造影等影像学技术的迅速发展，目前已研究出比较完善的三维图像重建与放射剂量三维分布重建相结合的软件系统，同时对准直器、立体定向仪进行进一步改进，研制无创、可重复定位框架和无框架定位系统，使X刀治疗技术逐步走向成熟。90年代初X刀技术在全世界迅速推广，大量病人实施了X刀治疗。我国也于1994年开始引进X刀，目前我国相继开展X刀治疗的医院有数十家。