各种类型的甲状腺癌对放射线的敏感性差异很大，几乎与甲状腺癌的分化程度成反比，分化程度越好其敏感性越差，分化程度越差其敏感性越高。甲状腺癌主要包括3种病理类型：分化型甲状腺癌、髓样癌、和间变癌/未分化癌。后者分化程度差，对射敏感性高，所以外放射治疗主要适用于甲状腺未分化癌。

未分化癌的治疗首选外放射治疗，而手术仅为辅助治疗措施。偶尔有少数早期病例可以接受手术治疗，但仍然要术前先放疗然后再手术，术后还应常规用放射治疗。甲状腺未分化癌是甲状腺癌中恶性程度最高的一种，多见于年老体弱者，其发病迅速，早期即可发生全身转，患者常因肿瘤压迫气管、食管、颈静脉及喉返神经而出现呼吸困难、吞咽困难、颈静脉怒张、声音嘶哑、颈部疼痛等表现，患者痛苦万分。用外放射治疗，能使原发灶明显缩小，使压迫解除，疼痛消失，短期效果是十分满意的。不过缓解期较短，常为3-6个月，最后仍可能死于远处转移。放疗虽然不能挽救其生命，但能解除痉挛，改善生存质量，仍不失为一种良好的姑息性治疗手段。

不能手术切除的甲状腺癌。

手术切缘不净或残留者，且不摄取131I的甲状腺癌的患者。

无手术切除适应症患者可酌情考虑行姑息性放射治疗。

部分远处转移病灶，131I治疗无效者，尤其是骨转移，可行局部姑息性放射治疗。

有下列情况时不宜做外放射治疗：

一是颈部及颈前区曾做过放射治疗，局部已有严重的放射损伤者；

二是有严重恶液质，体质虚弱者不能耐受放射治疗者；

三是病灶过于广泛，且有气道明显压迫者。