如果能够获得早期诊断和治疗，非小细胞肺癌（NSCLC）脑转移通常对治疗有反应。治疗计划将取决于肿瘤的大小、数量和发生部位、癌细胞的遗传特征以及大脑外疾病的程度，还有患者的整体健康状况。非小细胞肺癌（NSCLC）脑转移患者的治疗方法包括：
外科手术。来自费城宾夕法尼亚大学医院专攻非小细胞肺癌（NSCLC）治疗的肿瘤学专家Abigail Berman博士说道：“对于只有一个或两个易于接近的非小细胞肺癌（NSCLC）脑转移瘤，或是出现压迫症状的更大肿瘤患者，手术是非常有效的治疗方法。”手术包括完全或部分切除肿瘤以帮助缓解症状，通常在术后进行全脑放疗。
放疗。这种治疗方法是使用X光或其他高能束杀死癌细胞。可用不同的放疗方法来治疗非小细胞肺癌（NSCLC）脑转移。非小细胞肺癌（NSCLC）脑内转移灶少于5处的患者或许更适合采用立体定向放疗。来自加州大学洛杉矶分校（UCLA）Jonsson综合癌症中心的血液学与肿瘤学副教授Jonathan Goldman博士说道：“这种放疗方法可以有效地治疗非小细胞肺癌（NSCLC）脑转移瘤，同时对大脑其他部位的辐射量很小，副作用也很小。”如果非小细胞肺癌（NSCLC）患者的整个脑部有多个转移瘤，或者大脑深部有一个大肿瘤的话，医生可能会推荐全脑放疗，这种放疗方法能够作用于整个大脑，杀死肿瘤细胞。Goldman博士解释道，“这种方法可用于治疗整个脑部，但不幸的是，它会带来更多的副作用，如头痛、疲劳、恶心、脱发和一些认知障碍。”
全身疗法。包括化疗、靶向治疗和免疫治疗，是通过血流将药物到达全身癌细胞处。由于许多化疗药物无法跨越血脑屏障，靶向疗法是治疗非小细胞肺癌（NSCLC）脑转移的主要其实治疗方式。靶向疗法可以识别并攻击特定的癌细胞，对正常细胞的伤害很小。对于肺癌细胞携带特异性突变（如EGFR和ALK突变）的患者，这种疗法非常有效。
姑息疗法。这种特殊的医疗处置方法包括物理治疗、放松技巧、体育锻炼、言语治疗和疼痛管理，也是治疗转移性非小细胞肺癌（NSCLC）患者的关键组成部分。这些互补的方法有助于减轻转移性非小细胞肺癌（NSCLC）及其治疗带来的副作用，并显著提高患者的生活质量。
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