Η ακτινοχειρουργική με γ-knife είναι μια τεχνική αντιμετώπισης πολλών παθήσεων του εγκεφάλου, που συνίσταται στη διοχέτευση ακτινοβολίας με «χειρουργική» ακρίβεια (γι’ αυτό και η ονομασία γ-knife, δηλαδή γ-μαχαίρι). Χρησιμοποιείται σε περιπτώσεις που  λόγω θέσης της βλάβης ή λόγω κλινικής κατάστασης του ασθενούς ή ακόμη και βούλησης του ασθενούς να αποφύγει το χειρουργείο, δεν προτιμάται η κλασική νευροχειρουργική επέμβαση. Αποφεύγονται με αυτόν τον τρόπο οι χειρουργικές ή αναισθητικές επιπλοκές, αλλά και οι περισσότερες από τις επιπλοκές της συμβατικής ακτινοβολίας.

Στη συντριπτική πλειοψηφία των περιπτώσεων απαιτείται μόνο μία συνεδρία, χωρίς νοσηλεία. Οι παθήσεις που μπορούν να αντιμετωπιστούν με γ-knife καλύπτουν ένα ιδιαίτερα ευρύ φάσμα: καλοήθεις όγκους (μηνιγγιώματα, ακουστικά νευρινώματα, όγκους υποφύσεως), κακοήθεις όγκους (γλοιώματα, γλοιωβλαστώματα, επενδυμώματα, μεταστάσεις), αρτηριοφλεβικές δυσπλασίες, νευραλγία τριδύμου. Εάν χρειαστεί, μπορούν να πραγματοποιηθούν περισσότερες της μιας συνεδρίες (staged radiosurgery).

Ο νευροχειρουργός Θεόφιλος Μαχίνης έχει κάνει εξειδίκευση (fellowship) στο γ-knife στο Ινστιτούτο Καρολίνσκα της Στοκχόλμης, το κέντρο όπου επινοήθηκε και εξελίχθηκε η μέθοδος αυτή, και που διαθέτει τη μεγαλύτερη εμπειρία διεθνώς.