放射性粒子产生的γ射线杀伤肿瘤细胞的生物学机制主要是高线形能量传递(LET)射线直接作用于肿瘤细胞DNA分子使链的DNA分子单链断裂、双键断裂，失去繁殖能力，从而达到较彻底的治疗作用。

　　与外放疗比较主要优势:

　　(1) 外放疗设备虽然进展很快，对受呼吸而上下移动的胸腔内恶性肿瘤的治疗，仍存在着放射剂量不均匀的缺陷，而且其放射源强度太大，引起患者机体的并发症较明显;而“粒子刀”的粒子直接种植在瘤体中，放射剂量均匀，不受活动影响，而且极少损伤正常组织。

　　(2) 外放疗不能避免分次短时的不足之处。外放疗分次短时照射只能对肿瘤繁殖周期中一部分时相的细胞起治疗作用。照射结束后，其他时相的肿瘤细胞仍能很快恢复繁殖能力。肿瘤细胞受任何刺激，都能激发静止期细胞转为活跃期细胞，而且细胞倍增时间明显缩短，因此在两次照射之间隙内仍能迅速增长，直接影响外放疗的治疗效果。

　　而“粒子刀”的粒子在瘤体中有效持续照射肿瘤细胞长达180天，能够全部杀灭肿瘤细胞。