Radioembolizacja to forma brachyterapii, w której wykorzystuje się mikrosfery zawierające izotopy promieniotwórcze do bezpośredniego dotętniczego niszczenia zmian nowotworowych wątroby dzięki skumulowaniu w guzach wysokiej dawki promieniowania, z jednoczesnym niewielkim wpływem terapii na zdrową tkankę wątroby. W tej metodzie wykorzystuje się to, że guzy wątroby są unaczynione głównie przez gałęzie tętnicy wątrobowej, a zdrowa tkanka wątroby – przez żyłę wrotną. Podanie mikrosfer do tętnicy wątrobowej zapewnia odpowiednią skuteczność i bezpieczeństwo terapii. Wykorzystywane w tej metodzie izotopy promieniotwórcze są trwale związane z mikrosferami, dzięki czemu nie przedostają się do innych narządów ani płynów ustrojowych, a pacjent nie stanowi zagrożenia radiacyjnego dla swojego otoczenia i nie wymaga izolacji ani specjalnego postępowania.

Technika ta została po raz pierwszy zastosowana w 1961 r. Mikrosfery zostały podane do tętnicy wątrobowej po jej chirurgicznym wypreparowaniu. Ze względu na liczne ograniczenia technologiczne szersze zastosowanie kliniczne radioembolizacji stało się możliwe w latach 80. dzięki opracowaniu bezpiecznych oraz stabilnych mikrosfer żywiczych i szklanych. Wdrożono ponadto bezpieczniejszą metodę dotętniczej iniekcji z wykorzystaniem mikrocewnika. Od tego czasu radioembolizacja z użyciem mikrosfer z ⁹⁰Y stała się uznaną terapią zarówno pierwotnych, jak i wtórnych nowotworów wątroby zaaprobowaną na początku XXI w. przez amerykańską Food and Drug Administration (FDA). Mikrosfery z ¹⁶⁶Ho oferujące dodatkowe korzyści, takie jak możliwość obrazowania rezonansem magnetycznym (MR) i efektywniejszą dozymetrię, wprowadzono do rutynowej praktyki klinicznej po 2010 r.

Obecnie SIRT jest stosowana w wyspecjalizowanych ośrodkach na całym świecie w leczeniu nieresekcyjnych guzów wątroby, w tym HCC, mCRC, guzów neuroendokrynnych, czerniaka gałki ocznej, a w mniejszym zakresie także innych nowotworów złośliwych. Pierwszy zabieg radioembolizacji w Polsce przeprowadzono w 2009 r. w Wojskowym Instytucie Medycznym w Warszawie.