放射性腦病患者的急性期症狀以急性顱高壓表現為主：頭痛、頭暈。嚴重時有噁心、嘔吐、視乳頭水腫等。
早期臨床表現多可見較典型的嗜睡綜合徵、學習、記憶力下降，部分患者可以出現煩躁、不自主哭鬧等精神異常症狀；晚期患者主要為放射性腦壞死及嚴重的神經功能障礙：額、顳葉受損患者可出現定時、定向力障礙，甚至出現痴呆、癲癇發作；腦幹損傷可有顱神經和錐體束損害症狀，如複視、嗆咳、Binskins徵陽性等；小腦受損導致共濟失調（走路時步履不穩，肢體搖晃，動作反應遲緩及準確性變差)、肌張力異常。腦功能區損傷可造成相應的神經功能缺失，如偏癱、失語、失認等。
依據各種不同症狀的發生時間，放射性腦損傷可分為三期：急性期、早期遲發反應期（早遲發期）和晚期遲發反應期（晚遲發期）。
1.急性期：放療開始後數天或數週發生，表現為精神狀態和神志的改變，包括頭痛、噁心、嘔吐、顱內高壓和意識障礙等。一般認為是可逆的。
2.早遲發期：照後1～6月發生，可出現一過性脫髓鞘。患者可表現為興奮性提高、食慾不振、頭暈、嗜睡、學習記憶力減退、易怒和乏力等症狀，甚至出現腫瘤相關症狀和體徵的加劇。上述症狀和體徵多是可恢復的。
3.晚遲發期：此期為不可逆損傷。在照後6月後至數年出現，造成明顯的毛細血管內皮細胞和少突膠質細胞損傷；病變較重甚至是致命的，包括腦萎縮、腦白質病、壞死、內分泌功能障礙、認知能力降低和痴呆。侷限性放射性壞死表現為運動、感覺、語言、接受能力的改變，癲癇和顱壓升高等。瀰漫性白質損傷表現為從輕微倦怠到記憶力減退，性格改變，共濟失調，最終導致痴呆或死亡。
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