断层治疗机(TomoTherapy HI-ART)是完全一体化的放射治疗系统，可以实施传统的放疗也可以进行调强放疗。
它的外表与CT扫描机相似。在其环形机架内同时装有CT扫描仪和直线加速器，加速器发出的射线为6 MV光子束。它的MLC叶片在等中心投影的宽度为6 mm。断层治疗机有独特的验证/登记计算机断层(VRCT)，可以在治疗前的瞬间提取图像，其图像能够清晰地显现从肺到骨的解剖结构，由于采用了虚拟消除伪影技术，所以它的图像甚至好于一般的诊断CT。
在使用断层治疗机治疗时，患者躺在治疗床上，治疗床连续移动的同时环形机架旋转，当机架旋转时机架中的直线加速器发射出扇形光子束，射束成螺旋状围绕患者，可以治疗大体积肿瘤以及同时治疗多个部位，其照射野最大可达160 cm×40 cm。
断层放射治疗是CT介导的三维调强放射治疗，它将直线加速器和螺旋CT整合起来，使治疗计划、患者摆位和治疗过程融为一体。该技术实现了在治疗中以CT为基础的摆位。而且，与以往放射治疗不同的是，它用调强的扇形射线束，以螺旋旋转的方式以360°对肿瘤进行照射。
首先是用螺旋CT是获取患者治疗体位的CT图像，由治疗计划系统进行逆向治疗计划设计。直线加速器则同CT一样进行旋转式治疗，同时，多叶光珊也在工作，治疗床自动向头侧移动以达到调强放射治疗目的。另外，治疗过程中穿过患者的射线可被CT探测器收集，通过反向投射计算，可以得出患者实际接受到的剂量分布，以便在下次治疗时对剂量作出调整。
TomoTherapy螺旋断层放疗可从360度照射多靶区，以致实际IMRT计划和实施既快速又完美，靶区剂量分布高度适形，正常组织和敏感器官剂量迅速减低。
TomoTherapy本身就是一台兆伏级螺旋CT，可在治疗前进行CT扫描获得相当清晰,低剂量且无金属伪影的治疗体位三维(3D)影像，从而可使照射剂量准确无误按照计划实施(IGRT)。
TomoTherapy由于有兆伏级的CT图像（MVCT），每天照射到病人身体内的剂量及分布可以迅速而准确地计算出来，可实现根据照射剂量引导的自适应放疗ART，也是DGRT）。