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폐암의 이상적인 치료법은 조기발견하여 수술로 완전히 암을 제거하는 것이다. 그러나 폐암의 진단시 환자의 반수 이상이 수술할 수 없을 정도로 진행된 상태이므로 조기치료는 현실적으로 쉽지 않다.

비소세포암은 외과적 수술을 할 수 있을 만큼 진행되지 않은 경우라면 우선 수술을 시행하는데, 근치절제술을 시행할 수 있는 경우는 30％ 정도에 불과하다. 수술 후 완치 여부를 판정하는 5년 생존율은 암의 진행 정도에 따라 다르나, 근치절제술을 시행한 전체 환자를 대상으로 보면 편평상피암 37％, 선암 27％, 대세포암 27％ 정도가 완치되었다. 물론 1기 폐암을 수술하면 5년 생존율이 60~70％에 이른다. 수술을 시행할 수 없을 경우에는 방사선요법이나 항암화학요법을 시행할 수 있다.

방사선요법은 수술을 거부하는 환자나 다른 전신질환이 심해 수술할 수 없는 환자를 근치할 목적으로 사용하기도 한다. 대개의 경우에는 수술 후 보조적인 치료방법으로, 종양에 의한 증상을 완화할 목적으로 쓰인다. 항암화학요법도 새로운 약제의 개발에 따라 발전하고 있지만 아직도 수술이나 방사선요법에 비해 치료율이 떨어진다.

소세포암은 진단 당시 이미 전이된 경우가 많으므로 치료하지 않을 경우 평균생존율은 2.8개월이다. 수술은 보조적인 치료수단이고 방사선요법도 완치목적으로는 시행되지 못하고 뇌로 전이된 경우에 사용된다. 항암화학요법은 완치목적으로 쓰이는데, 진단 당시 종양의 범위가 제한되어 있었을 경우에는 평균생존기간이 18개월이고, 환자의 15~20％가 장기생존한다. 종양의 범위가 광범위할 때는 평균생존기간이 9개월이고 장기생존율은 1~2％에 불과하다.→ 암