La radioterapia intraoperatoria è una particolare tecnica basata sull'irradiazione diretta del letto operatorio, eseguita subito dopo l'asportazione del tumore, nel corso dell'intervento chirurgico conservativo. Può essere somministrata in una unica seduta in associazione ad un trattamento radiante esterno o essere attuata come trattamento esclusivo. Uno dei vantaggi principali della IORT, come unica modalità di trattamento, consiste nella possibilità di concentrare l'intero corso di radioterapia adiuvante in un solo atto intraoperatorio, eliminando la successiva fase di completamento che, invece, sarebbe erogata con fasci esterni [513,514].L'effetto di una singola dose elevata ha un impatto maggiore rispetto all'erogazione della medesima dose frazionata in modo convenzionale. La precocità del trattamento, la precisa individuazione e delimitazione del letto operatorio effettivo, durante l'intervento chirurgico, dovrebbero aumentare le probabilità di controllo locale della malattia. Il chirurgo e il radioncologo cooperano durante l'intervento, riducendo al minimo il problema del "geographical miss" [515]. Tuttavia, la possibile presenza nel campo di irradiazione di cellule tumorali radioresistenti e l'impossibilità che tutte le cellule tumorali siano sincronizzate in fasi del ciclo cellulare in cui risultino più radiosensibili rappresentano i maggiori svantaggi dello schema IORT in singola seduta non seguito da WBRT a fasci esterni [516].Per anni, la IORT è stata effettuata trasportando la paziente all'interno del bunker dell'acceleratore lineare nel reparto di radioterapia. Attualmente, sono disponibili apparecchiature mobili miniaturizzate dedicate alla sala operatoria che hanno eliminato le difficoltà organizzative legate alla mobilizzazione della paziente e ai conseguenti problemi logistici e di sterilità del bunker [480].La radioterapia intraoperatoria può essere attuata mediante due diverse tecniche: IORT con fasci di elettroni o IOeRT; IORT con sorgente di raggi X.