A radioterapia de intensidade modulada (IMRT) é outra modalidade de radioterapia externa conformacional altamente precisa que permite a administração de altas doses de radiação no volume alvo, minimizando as doses nos tecidos normais adjacentes de forma muito eficaz.

A IMRT é baseada na aceleração linear desenvolvida no final dos anos 90 que, além de permitir a conformação da radiação para o contorno da área alvo, ainda utiliza múltiplos feixes de radiação angulares e de intensidades não uniformes. Esta técnica é uma evolução temporal da 3D-RT por ser capaz de modular o feixe de tratamento, oferecendo maior intensidade de dose na área de interesse e poupando as áreas onde esta intensidade não é desejada.

O objetivo da IMRT é concentrar uma maior dose de radiação no volume alvo e poupar os tecidos normais. A dose de radiação é projetada para conformar a forma tridimensional do tumor pela modulação ou controle da intensidade dos subcomponentes de cada feixe de radiação. Portanto, utiliza-se alta dose de radiação no tumor alvo, enquanto se espera diminuir a exposição à radiação dos tecidos normais adjacentes, buscando a redução da toxicidade ao tratamento. Desta forma, os efeitos colaterais a curto e longo prazo são reduzidos.

Como a IMRT pode reduzir os danos aos tecidos normais, é muitas vezes utilizada para tratar tumores localizados próximos a órgãos ou estruturas importantes. Por exemplo, quando IMRT é usada para tratar tumores pélvicos, pode reduzir o risco de problemas de intestino a longo prazo. Em casos de tumores de cabeça e pescoço, pode reduzir os danos às glândulas salivares e o risco de secura permanente na boca.

O planejamento da IMRT é mais complexo do que o planejamento da 3D-RT. Em ambas as técnicas o radioterapeuta especifica os alvos específicos (tumor alvo, regiões dos linfonodos regionais) e as estruturas que devem ser evitadas, que são denominadas de órgãos de risco. Na 3D-RT, os feixes simples são conformados de forma que exista margens no campo para compensar as variações diárias da configuração e as características físicas do próprio feixe. Enquanto no planejamento da IMRT é preciso definir a dose tanto para o órgão alvo como para as estruturas que se pretende proteger, determinando os níveis de tolerância de cada órgão. O programa utilizado para o planejamento do tratamento cria uma série de padrões de modulação onde cada ângulo do feixe deve alcançar as doses prescritas pelo médico. Em geral, são utilizados cerca de 5 a 9 campos de radiação, que são administrados ao paciente a partir de aceleradores lineares com sistemas de colimação de múltiplas folhas.

Atualmente, a IMRT é indicada principalmente para o tratamento de tumores de próstata, cabeça e pescoço, tumores ginecológicos, gastrointestinais e tumores do sistema nervoso central. Essa modalidade de tratamento também pode ser uma aliada no tratamento dos tumores pediátricos, devido à sua alta capacidade de redução da dose nos tecidos sadios.

Entretanto, trata-se de uma técnica bastante complexa, onde um grande número de profissionais estão envolvidos, como, por exemplo, radioterapeuta, físico, dosimetristas, técnicos de radioterapia e enfermeiros. A complexidade do processo implica na verificação precisa da dose que será administrada ao paciente, por meio de programas de controle da garantia da qualidade executados pelo físico para cada plano do tratamento.