Om zo min mogelijk gezond weefsel te bestralen, moet het gebied met de tumor (het doelvolume) zo goed mogelijk van de normale weefsels worden onderscheiden. Ontwikkelingen om de tumor zo nauwkeurig mogelijk te lokaliseren, zijn dus uitermate belangrijk. We kennen op dit terrein al de magnetic resonance imaging (MRI), de computertomografie (CT) en positron emissie tomografie (PET). Het is ook mogelijk deze beelden over elkaar te projecteren (matching).

Conformatietherapie
Wanneer met deze technieken het doelvolume nauwkeurig bepaald is, kan men met moderne bestralingstechnieken proberen dit precies te bestralen. Dit noemen we conformatietherapie (conformatie betekent aanpassing). Het uiteindelijke doel hierbij is om alleen de tumor te bestralen en niet of zo weinig mogelijk het omliggende gezonde weefsel.

Positieverificatie
Tijdens de bestraling kan de plaats van de tumor iets veranderen, door bijvoorbeeld de ademhaling, of door de bewegingen van de darmen. In de dagelijkse praktijk wordt het te bestralen gebied daarom altijd ruimer gekozen zodat ook bij een kleine plaatsverandering de tumor toch in zijn geheel wordt bestraald. Maar daarmee wordt ook een betrekkelijk groot volume gezond weefsel meebestraald. Om dit volume te beperken moet de positie van de tumor dus vlak voor elke bestraling nauwkeurig bekend zijn. Een nieuwe ontwikkeling is om de tumor met behulp van goudstaafjes van circa 5 mm lang en met een diameter van 1 mm te markeren. Bij de prostaattumor bijvoorbeeld wordt een aantal kleine goudstaafjes permanent in de prostaat aangebracht. Op de controlefoto die vooraf aan de bestraling wordt gemaakt zijn deze goudstaafjes goed zichtbaar. Hiermee is de plaats van de prostaattumor beter te controleren en kan de bestraling nauwkeuriger plaatsvinden. Deze methode zal in de toekomst ook voor andere tumoren worden toegepast.
Een nieuwe ontwikkeling is te komen tot een bestralingsapparaat waarin een MRI-scanner is ingebouwd. Met de MRI-scanner kan nauwkeurig de plaats van de tumor vlak voor de bestraling worden vastgesteld. Over de bouw van een prototype wordt druk overleg gevoerd.

4D-Gated bestraling
Vierdimensionele (4D) radiotherapie is een nieuwe ontwikkeling waarbij bij de bestraling met tijdelijke bewegingen door
de ademhaling rekening wordt gehouden. Het idee is dat alleen bij bijvoorbeeld uitademing wordt bestraald. Naast de drie dimensies van de tumor - lengte, breedte, dikte - wordt dus ook rekening gehouden met de tijd. Door de 4D-bestraling kan de marge om de tumor worden verkleind, dus minder gezond weefsel wordt meebestraald, en kan de tumordosis worden verhoogd.

Planningssystemen
Tegenwoordig is het mogelijk met behulp van de computer te berekenen hoe de verdeling van de stralingsdosis in de tumor en de omringende weefsels is. In het verleden kon zo'n berekening maar in een paar doorsneden (vlakken) weergegeven worden, momenteel gebeurt dat driedimensionaal (3D). Nu kan een doelvolume van alle kanten bekeken worden, waardoor te beoordelen is of optimale conformatie plaatsvindt. Men kan nu dus goed nagaan of de tumor goed wordt bestraald en niet (of zo min mogelijk) de omliggende weefsels.

Multifractionering
Multifractionering duidt op het geven van enkele porties straling (fracties) per dag die lager zijn dan de gebruikelijke dosis van 2 Gy. De totale duur van de behandeling is gelijk aan de duur van de standaardbehandeling waarbij 1 portie straling per dag wordt gegeven. Deze behandeling kan voordelen opleveren. De kans op genezing en de directe bijwerkingen zijn hetzelfde als bij de reguliere bestraling, maar de kans op bijwerkingen die op langere termijn zouden kunnen optreden (weken of maanden) is minder. Als gekozen wordt om de kans op late bijwerkingen hetzelfde te laten blijven, kan de tumor met een hogere dosis worden behandeld. Door die hogere dosis is de kans groter dat de tumorcellen gedood worden en daarmee ook de kans op genezing.
Een andere manier om de bestraling te doseren, is de versnelde fractionering. Hierbij worden meerdere malen per dag dezelfde of iets kleinere porties straling gegeven dan tijdens een gebruikelijke bestralingskuur, maar wordt de kuur in minder weken gegeven. Het doel van deze behandeling is het aantal celdelingen van tumorcellen gedurende de behandeling zoveel mogelijk te beperken. Hoewel de patiënt wel meerdere keren per dag bestraald moet worden, duurt de bestralingskuur uiteindelijk korter.
Toepassingen van andere fractioneringsschema's zullen in de nabije toekomst klinisch worden getest.

Combinatie van radio- en chemotherapie
Steeds vaker worden tumoren behandeld met een combinatie van therapieën. Soms wordt de (slechts op één plaats werkzame) radiotherapie gecombineerd met chemotherapie. Chemotherapie heeft tot doel de kleine uitzaaiingen in het lichaam te bestrijden en om de tumor zelf gevoeliger te maken voor radiotherapie en zo de kans op genezing te vergroten.
Er zijn veel combinaties mogelijk. Voorbeelden zijn: chemotherapie met als doel de tumormassa te verkleinen gevolgd door radiotherapie (kleiner volume bestralen, minder gezond weefsel), gelijktijdige behandeling met radiotherapie en chemotherapie om elkaars werking te versterken, of eerst radiotherapie en daarna chemotherapie zoals bij de behandeling van het mammacarcinoom om eventuele metastasen te bestrijden. Gecombineerde behandelingen worden vooral toegepast bij hoofd/halstumoren en longtumoren. De grote verscheidenheid aan chemotherapieën en combinaties van behandelingen maakt het moeilijk te bepalen wat de beste volgorde is in een gecombineerde behandeling. Bovendien is er nog onvoldoende bekend over de late bijwerkingen van gecombineerde behandelingen. Vooralsnog lijkt het tegelijk toedienen van radiotherapie en chemotherapie het meest effectief.

Combinatie van radiotherapie met hyperthermie
Hyperthermie is een behandeling waarbij het celdodende effect van warmte (bijvoorbeeld 1 uur op een temperatuur van 42 graden Celsius) wordt gebruikt. Sommige tumorcellen zijn minder gevoelig voor straling. Meestal zijn ze dan juist wel extra gevoelig voor warmte. De effecten van hyperthermie en straling vullen elkaar aan. Hyperthermie verbetert de zuurstofafgifte aan het weefsel waardoor de efficiëntie van bestraling wordt vergroot.
Het effect van hyperthermie werd al in de negentiende eeuw ontdekt. Men ontdekte dat tumoren spontaan verdwenen (helaas maar tijdelijk) als patiënten door infecties hoge koorts kregen. De afgelopen jaren is apparatuur ontwikkeld waarmee tumoren kunnen worden opgewarmd. Hiervoor worden radiofrequente elektromagnetische straling, microgolven of ultrageluid gebruikt.
Bij patiënten met oppervlakkige tumoren (dit zijn tumoren die in of vlak onder de huid liggen) worden met een gecombineerde behandeling van hyperthermie en radiotherapie goede resultaten bereikt. Deze behandeling wordt toegepast bij teruggroeiende borstkanker op de borstkas en bij melanomen. Op een aantal plaatsen in Nederland wordt deze therapie toegepast. Behalve bij baarmoederhalskanker is hyperthermie voor dieper gelegen tumoren nog geen routinebehandeling.