目的探讨图像引导大分割调强放疗(IGIMHR)同步化疗治疗局部晚期非小细胞肺癌(NSCLC)的疗效及对血清肿瘤标志物的影响。方法选取2014年3月至2016年1月间中国医科大学附属第一医院收治的136例局部晚期NSCLC患者,采用随机数表法分为观察组与对照组,每组68例。两组患者均给予培美曲塞及顺铂的联合化疗,观察组患者给予IGIMHR,对照组患者给予常规分割的三维适形放疗,治疗12周后比较两组患者的疗效、血清肿瘤标志物水平、不良反应发生率及近期生存率。结果治疗12周后观察组总有效率为72.1%,高于对照组的51.5%,差异有统计学意义(P<0.05)。治疗12周后观察组糖类抗原125(CA125)、细胞角蛋白19片段(CY211)、癌胚抗原(CEA)、鳞状上皮细胞癌抗原(SCC)和糖链抗原199(CA199)水平均低于对照组,差异均有统计学意义(均P<0.05)。两组患者各项不良反应发生率比较,差异均无统计学意义(均P>0.05)。观察组患者6个月和1年生存率分别为95.6%和85.3%,分别高于对照组的83.8%和70.6%,差异均有统计学意义(均P<0.05)。结论采用IGIMHR同步化疗治疗局部晚期NSCLC患者的疗效较好,可有效降低患者血清肿瘤标志物水平,提高患者生存率,值得推广。