局部复发是胃肠肿瘤治疗失败的主要原因。文献报道,单纯手术后胃癌的五年生存率仅8～34%,超过80%的患者因局部/区域复发死亡；对于Ⅱ/Ⅲ期直肠癌,单纯术后也有约30%的患者出现局部/区域复发。尽管随机研究显示,联合放化疗可提高胃/直肠癌的疗效,然而,即使是如此积极的治疗,仍有约19%的胃癌患者出现局部复发,65%的患者出现区域复发。放射治疗作为一种局部治疗手段被应用于临床，但由于盆腔/腹腔内正常组织/器官的限制，肿瘤床及区域淋巴结的外照射剂量被限制在45-50Gy，无法进一步提高；且同步放化疗较单纯放疗明显增加了治疗相关的毒性反应发生率。术中放疗的放射生物学优势体现在，术中放疗在手术同时实施，缩短了治疗等待时间，可能避免亚临床病灶的增殖；由于术中放疗为单次大剂量照射，其生物效应通过体内外实验研究大多认为是常规分割剂量方法的2.5～3倍。鉴于术中放疗的物理及生物学优势，术中放疗被应用于临床。