颅内病变定位对于神经外科手术至关重要，定位的精准性与手术的难易程度以及手术顺利实施紧密相关。
现代意义颅内病变的定位主要依赖于CT和MR的影像学技术的发展。除了采用解剖标志定位外，根据对影像检查资料的后处理不同，借助定位工具，发展出了几种主要方向：脑立体定向框架定位、神经导航系统辅助定位、手术机器人、数字神经外科辅助定位等。
下面就这些定位方法特点一一介绍。
一、脑立体定向框架
脑立体定向框架以Leksell为代表，采用基座和头架、头钉、头托与患者颅骨建立笛卡尔坐标系，通过三维坐标进行精准定位，国内几家品牌也采用相近的原理。
这种脑立体定向头架最早用于γ刀治疗手术，其定位精准误差可以控制在1mm范围内，后来逐渐在颅脑手术中广泛应用，尤其应用于功能神经外科。在治疗帕金森的DBS手术和治疗癫痫的SEEG手术，目前还在广泛使用。
脑立体定向框架以精准、可靠特点受到医生的信任，但在使用中，需要患者在清醒状态下在患者颅骨上安装基座，对患者易造成恐惧心理；昏迷患者不能配合，需要三至四名医生进行安装，对于夜间急诊手术，很难操作；安装时需要头钉将基座固定在患者颅骨上，容易造成皮下出血，甚至是颅骨骨折、硬膜外出血；对医生的操作有较高的要求。
二、神经导航系统
神经导航系统是无框架定位，按照定位原理主要分为电磁导航定位和光学导航定位。
电磁导航需要患者在头皮上贴磁点，CT影像检查之后，通过软件建立颅骨和病灶的三维模型，建立虚拟手术通道。在手术中，需要根据贴磁点进行器械的注册，电磁导航遇到的最大问题在于定位精度偏低，且容易受到干扰，每半个小时会出现影像漂移现象，需要重新注册。
光学导航在患者做CT检查前在患者头皮上贴多个Mark点，通过三维重建，建立具有Mark的颅骨模型和病灶模型，在术中通过近红外定位仪捕捉Mark点位置信息，根据术前规划的针道方向和深度引导器械到达病灶位置。光学导航的XY方向定位精度高，在Z轴方向定位精度较低，Z轴定位精度问题已经受到临床医生的关注；光学导航在手术中容易受到遮挡。
两种导航系统偏重于精准定位，在操作中，需要临床医生对解剖关系有较好的认知，选择安全的手术入路，才能实现微创手术的目的。
三、手术机器人
神经外科手术机器人通过面部扫描注册，引导机械臂将穿刺针、电极送至靶点。
神经外科手术机器人近年来得到飞速的发展，但还有很多技术需要提高，神经外科手术机器人在颅内病变治疗中，由于机械臂的灵活性不够，动作比人手要慢；脑组织性状接近，机械臂触觉和压力反馈需要提高，NASA研制的有多种显微感受器的探针较好的解决这个问题，目前还没有应用于临床；因此能够做的手术仅限于将手术器械或电极送至靶点。由于采用面部扫描注册，对额叶入路的手术能够实现高精度定位，比如治疗帕金森的DBS手术对STN核团的定位以及癫痫的SEEG手术，属于适应症。在国外，将从后路进针的后颅窝手术和脑干手术列为禁忌症，国内专家常采用加骨性标记点注册实施后颅窝以及脑干手术，术前先局部麻醉经头皮钻入注册螺钉固定在颅骨上，用来提高定位精度，但是螺钉的使用容易造成患者恐惧，也增加感染几率，与医生的微创治疗理念相悖。
在国内，大量宣传的是缩短了手术时间，而其操作的繁琐性和总手术时间的延长少有提及。这也是采购了机器人的医院利用率不高的重要原因。
由于颅内结构的解剖学复杂性和神经外科医生必须操作的密闭空间，与其他外科专业相比，神经外科手术对小错误的容忍度明显较低，因为神经结构的任何损伤都是永久性的；这些固有的风险可能阻碍了机器人辅助在神经外科领域的采用。
四、数字神经外科辅助定位
数字神经外科是利用计算机技术，结合先进的以Mimics、3D Slicer和3D eMIPs为代表，将患者的CT、MR等影像检查资料进行三维重建，实现二维图像向三维模型转换，简化病灶周围的毗邻关系，实施模拟手术，提高容错度，降低手术风险。并通过3D打印的方式将手术导板制作出来，结合脑立体定向头架的特点，克服磁导航和光学定位等间接定位的一些漂移或遮挡的弊端，直接进行物理定位，在保证定位精度前提下，提高了手术操作便利性。
（一） Mimics是比利时马瑞斯公司的一款三维重建产品。使用患者影像检查资料，能够进行多模态数据联合配准，充分利用CT、MR等不同的影像检查特点，获取更多与病灶特性相关的影像资料，将二维图像建成三维模型，能够在一个三维空间显示，能够大幅度降低病灶周围的毗邻关系复杂性，简化手术设计。手术规划后，使用Materialise 3-matic设计软件进行手术导板设计。通过3D打印机输出所需要的模型。
（二）3D Slicer是美国国家卫生研究院（National Institutes of Health）支持开发的开源软件，在全球有广泛的应用。与Mimics相同，3D Slicer软件也是通过对患者的影像检查资料处理，将二维图像转化为三维模型，通过第三方软件设计手术导板，通过3D打印方式输出实体模型。3D Slicer软件功能强大，更新速度快，模块多，因此深受计算机爱好者青睐，在国内的神经外科专家中有广泛的用户群体。能够充分满足神经外科医生的临床需求，在国内有大量的文章和材料用于3D Slicer的技术推广。
由于是开源软件，设计思路属于发散式，模块之间虽然可以共享平台，但操作思路迥异，导致学习曲线长，建模时间长。
3D Slicer不属于医疗器械产品，在其官网的使用许可（License）中，明确使用范围，限于非商业用途，在医疗上不建议不阻止。
在法律风险上，2020-12-27 英国伦敦的《经济学人》报道，“美国国家卫生研究院的官员已经对60余家美国机构中的200名国立卫生研究院资助的研究人员进行了调查，他们有可能会违反国立卫生研究院的利益冲突、承诺冲突或研究诚信规定。其中许多想法和技术都对国家安全至关重要。”
（三）3D eMIPs（多模态三维医学影像处理系统）
3D eMIPs是以患者的影像检查资料为基础，对开放性手术、内镜手术所涉及的病灶、组织和器官进行三维重建，规划合理手术方案，建立手术通道并在术中进行定位的整套产品。
3D eMIPs 是具有自主知识产权的国产软件，全中文界面，操作流程简洁，实现功能专业。3D eMIPs吸收Mimics和3D Slicer的优点，采用模块化设计，功能独立，衔接紧凑，能够快速实现二维图像到三维模型的转化；界面友好，在与临床结合中，3D eMIPs广泛吸取临床专家的建议，增加一些实用功能，不仅有利于手术规划，也可以减少患者的影像检查。产品应用特点可以总结为“3分钟手术设计，30分钟打印定位导板，1mm定位精度”。
3D eMIPs通过设计手术入路，在术前进行手术模拟，在术后能够进行回顾性分析，简化了医患沟通，3D打印的手术导板能够实现物理定位。
Mimics、3D eMIPs两个产品以及3D Slicer软件伴随医学影像的发展，功能在快速同步增加，在影像检查数据后处理上具有明显优势，能够更好满足临床应用场景。除了使用3D打印方式输出模型以外，还可以使用MR头显设备、投影设备、激光定位等进行三维模型的应用。
随着微创手术理念的不断深入，手术的指导思想从解决病灶向保护功能迈进，不仅要把手术做好，更要有良好的预后。无论是硬件的发展还是软件的进步，都会最终作用于手术的效果，两者相互影响，共同构建神经外科微创手术的基石。
