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Frecuentemente, la radiación se usa además de la cirugía y/o la quimioterapia. La radiación también puede ser usada por si sola como tratamiento paliativo. La manera cómo se usa depende del estadio del cáncer, de la salud en general del paciente y de su capacidad para ser operado o manejar otros tratamientos.

La radioterapia emplea radiación de alta energía para eliminar células cancerosas y reducir tumores. También se emplea algunas veces después de la cirugía para evitar que el cáncer crezca en el lugar de las incisiones. Un oncólogo radioterapeuta - un médico que se especializa en el uso de radiación para tratar el cáncer - supervisará el proceso.

Como medida paliativa, la radiación puede controlar la diseminación de la enfermedad después de procedimientos penetrantes como la biopsia con aguja, la torascocopia y el drenaje del pecho, para evitar que el cáncer se disemine en esos sitios. Asimismo puede ayudar a tratar síntomas tales como el dolor y la falta de aire.

Hay diferentes tipos de radioterapia. Algunos pacientes reciben ambos tipos.

Radioterapia con haz externo
Este método usa una máquina externa para dirigir rayos de alta energía al cáncer. Una de las maneras es la Radioterapia de Intensidad Modulada (IMRT, por sus siglas en inglés) que usa rayos X de diferente intensidad, guiados por imágenes generadas por computadora, para dirigir la radiación directamente a las células cancerosas y reducir la cantidad de radiación a los tejidos sanos.

Braquiterapia (también llamada radiación interna)
Este proceso usa isótopos radioactivos, usualmente encapsulados en semillas y colocados directamente en la cavidad pleural cerca del tumor. También puede ser usado para ayudar a tratar el derrame pleural recurrente (acumulación de líquido).