Профилактическая лучевая терапия головного мозга может значительно снизить вероятность развития метастазов в головной мозг при мелкоклеточном раке легкого. Профилактическая лучевая терапия головного мозга должна проводиться при ограниченном мелкоклеточном раке легкого в стадии полной ремиссии после химиотерапии, а также может быть полезна пациентам с обширными метастазами, достигшим полной ремиссии при индукционной химиотерапии. Радиотерапия менее эффективна при метастазах в мозг, развившихся после химиотерапии, и метастазы могут прогрессировать после радиотерапии; увеличение дозы радиотерапии может увеличить продолжительность ремиссии. Показатель немедленной ремиссии после радиотерапии при мелкоклеточном раке легкого составляет 60-80%, но продолжительность ее невелика. Медиана выживаемости пациентов с метастазами в головной мозг составляет всего 4-5 месяцев после постановки диагноза. Радиотерапия всего мозга является стандартом лечения пациентов, также эффективны некоторые режимы химиотерапии (например, карбоплатин + тенипозид, режим VPC онихотиозид + цисплатин + симустин, режим VmP онихотиозид + цисплатин, режим системной химиотерапии интратекальным метотрексатом и дексаметазоном).