L’encefalopatia acuta si manifesta, dopo la prima o la seconda irradiazione, con cefalea, nausea, vomito, sonnolenza e peggioramento dei segni neurologici, soprattutto quando l’ipertensione intracranica sia stata inadeguatamente trattata con corticosteroidi. L’encefalopatia si presenta con minor gravità dopo le irradiazioni successive e in seguito a trattamento con ormoni steroidei.

L’encefalopatia precoce si manifesta dopo i primi 2-4 mesi di terapia radiante. Nei bambini sottoposti a irradiazione profilattica whole-brain, per il trattamento di una leucemia, si manifesta con sonnolenza; tale sindrome migliora spontaneamente nel giro di vari giorni o settimane, potendo inoltre essere controllata con trattamento corticosteroideo. Negli adulti deve essere differenziata, mediante la TAC e la RMN, dalle neoplasie cerebrali in accrescimento o recidivanti. La mielopatia precoce da radiazioni si manifesta dopo terapia radiante del collo o del torace ed è caratterizzata dal segno di Lhermitte (sensazione di scossa elettrica lungo la schiena fino alle gambe, alla flessione del collo). Tale quadro si risolve spontaneamente.

Il danno tardivo da radiazioni all’encefalo può comparire nel bambino, a mesi o anni di distanza da un trattamento profilattico per la leucemia e, nell’adulto, dopo profilassi o trattamento di tumori cerebrali. La demenza progressiva, senza segni focali, ne costituisce il quadro tipico, con frequente instabilità della marcia negli adulti. Il reperto TAC è quello di un’atrofia cerebrale. Dopo l’irradiazione di neoplasie extracraniche o dopo il trattamento con alte dosi di neoplasie intracraniche (p. es., brachiterapia, radiochirurgia), i sintomi hanno un carattere focale. La TAC o la RMN dimostrano una massa, assumente mezzo di contrasto, difficile da differenziare da una recidiva del tumore primitivo. La biopsia a cielo aperto della massa spesso migliora il quadro sintomatologico e consente la differenziazione della lesione dalla recidiva tumorale. La mielopatia tardiva da radiazioni compare a distanza di mesi o anni dal trattamento di tumori extraspinali (p. es., morbo di Hodgkin). Essa è caratterizzata da deficit di forza progressiva e perdita di sensibilità, spesso tipo Brown-Séquard (debolezza e perdita della sensibilità propiocettiva in un lato del corpo con perdita della sensibilità termodolorifica nel lato opposto). La rapidità del decorso è variabile, ma la maggior parte dei pazienti andrà incontro a paraplegia. La mielopatia tardiva da radiazioni compare in genere a distanza di mesi o anni dopo il trattamento dei tumori extraspinali.

Meno frequentemente, a distanza di anni dalla loro applicazione, le radiazioni possono provocare l’insorgenza di gliomi, meningiomi o tumori della guaina del nervo periferico.