Inwendige bestraling wordt al vanaf het begin van de twintigste eeuw toegepast. Deze behandeling wordt brachytherapie genoemd. Brachy betekent dichtbij. De behandeling vindt plaats met straling die afkomstig is van radioactieve bronnetjes die in of vlakbij de tumor worden ingebracht.
Inwendige bestraling kan op verschillende manieren plaatsvinden. Vaak zult u continu gedurende één of enkele dagen worden bestraald. Per uur wordt een lage stralingsdosis toegediend. Deze behandeling wordt met een laag dosistempo uitgevoerd en low dose rate-bestraling (LDR) genoemd. Soms zult u een aantal malen per dag bestraald worden. Per keer wordt dan een hogere dosis straling toegediend. Deze behandelingen met een hoog dosistempo worden high dose rate-bestralingen (HDR) genoemd.

Een andere vorm van brachytherapie is met een zogenaamd pulsed dose rate-bestralingstoestel (PDR-toestel). Met een kortdurende bestraling van bijvoorbeeld 10 minuten per uur, wordt hetzelfde effect bereikt als met een continue bestraling met een laag dosistempo. De totale dosis en de totale behandelingstijd zijn met een PDR-apparaat in principe onveranderd, vergeleken met low dose rate brachytherapie waarbij de bron tijdens de behandeling in of bij de tumor verblijft.
Voor een inwendige bestraling is een korte opname in het ziekenhuis nodig. Als voor het inbrengen van de radioactieve bronnetjes plaatselijke of algehele verdoving nodig is, zult u voorafgaand aan de behandeling de arts die de narcose geeft (de anesthesist) moeten bezoeken.
Op de dag van opname wordt u naar de operatiekamer of behandelkamer voor brachytherapie gebracht. Nadat u een plaatselijke of algehele verdoving heeft gekregen, wordt de huid ontsmet en afgedekt met steriele doeken. De radiotherapeut heeft, aan de hand van informatie (operatie, kijkoperatie, beeldvormend onderzoek), bepaald welk gebied bestraald moet worden.
Vervolgens worden holle buisjes of plastic slangetjes (de bronhouders) aangebracht in de holte of het weefsel waarin de kankercellen zich zouden bevinden. De bronhouders bevatten dan nog geen radioactief materiaal.
Nu worden röntgenfoto's of een CT-scan gemaakt. Zo wordt de onderlinge stand van de diverse bronhouders zichtbaar gemaakt. Daarna berekent de planningslaborant of de klinisch fysicus hoe lang er moet worden bestraald. Daarnaast wordt nagegaan of er in de nabije omgeving van het te behandelen gebied niet te veel straling komt. Voor de berekening van de dosisverdeling, de bestralingstijden en het bestralingsplan zijn computers onmisbaar.
Nadat de radiotherapeut het bestralingsplan heeft goedgekeurd en heeft vastgesteld hoeveel bronhouders moeten worden gebruikt en waar het radioactief materiaal in de bronhouders moet worden geplaatst, kan het radioactief materiaal worden ingebracht. Dat heeft de vorm van bolletjes. De bronhouders worden met slangen verbonden met het after loading-apparaat waarin de radioactieve bolletjes zijn opgeslagen.
De bolletjes worden automatisch naar de juiste plaats in de diverse bronhouders gestuurd. Dit wordt remote control genoemd. Als dit gebeurd is, wordt u met het after loading-apparaat teruggebracht naar uw ziekenhuiskamer. De behandeling verloopt daarna geheel geautomatiseerd volgens het behandelplan dat met behulp van de computer is gemaakt.

Een groot voordeel van de inwendige bestraling is dat u zonder problemen bezoek kunt ontvangen. Het bezoek kan buiten de kamer op een knop drukken waardoor de radioactieve bolletjes automatisch uit de bronhouders in het after loading-apparaat teruggebracht worden. Uw bezoek wordt niet aan straling blootgesteld omdat de straling van de radioactieve bolletjes de wand van het after loading-apparaat niet kan passeren. Het apparaat registreert hoe lang de onderbreking heeft geduurd en hoe lang er dus niet is bestraald. Wanneer het bezoek de kamer heeft verlaten, drukt een verpleegkundige op de andere knop. Vervolgens zorgt het apparaat ervoor dat de radioactieve bolletjes weer op de juiste plaats in de bronhouders komen. Het apparaat berekent bovendien hoeveel tijd nodig is om de juiste stralingsdosis te geven.
De opname duurt meestal enkele dagen. Soms kan het echter zijn dat u maar een paar uur moet blijven.
Wanneer de behandeling klaar is, worden de bronhouders verwijderd. Dat gebeurt zonder verdoving. U blijft hierna nog wel enige tijd in het ziekenhuis, bijvoorbeeld om een eventuele nabloeding te kunnen behandelen. Eventueel worden nazorgmaatregelen met u besproken. Als u het ziekenhuis verlaat, wordt met u een controleafspraak gemaakt.