預防性腦部放療能明顯降低小細胞肺癌腦轉移概率。對化療後完全緩解的侷限性小細胞肺癌應行預防性腦部放療，對通過誘導性化療取得完全緩解的廣泛轉移患者進行預防性腦部放療亦可獲益。化療後出現的腦轉移灶放療效果較差，放療後轉移灶仍會進展，提高放療劑量可延長緩解時間。
小細胞肺癌放療後的近期緩解率為60%~80%，但持續時間較短。腦轉移患者確診後的中位生存期僅為4~5個月。全腦放療是患者的標準治療，某些化療方案（如卡鉑+替尼泊苷、鬼臼噻吩苷+順鉑+司莫司汀的VPC方案、鬼臼噻吩苷+順鉑的VmP方案、鞘內注射甲氨蝶呤和地塞米松的全身化療方案）也有一定效果。
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