顱腦伽瑪刀的適應症隨著伽瑪刀認識的加深和對機器的不斷改進逐步得到擴大。開始主要是治療一些腦功能性疾病，比如震顫麻痺、頑固性疼痛、三叉神經痛等，以後逐漸發展到治療腦腫瘤。治療的範圍也從顱內擴大到治療一些顱外的腫瘤，比如眼眶內的腫瘤和鼻咽部的腫瘤，近年又用於治療青光眼。1997年筆者在《醫學與哲學》雜誌上提出了伽瑪刀適應症選擇的四項基本原則：
一、必須由臨床經驗豐富和科學態度嚴謹的神經外科醫生把關。
二、必須樹立具體病人具體分析的觀點。
三、必須把追求最佳療效放在一切工作的首位。四、必須用發展的眼光看待伽瑪刀的適應症。現在看來這一基本原則仍然適用。
概括起來顱腦伽瑪刀的適應症包括以下幾方面的內容：
（1）腦血管疾病：腦動靜脈畸形（AVM）、腦海綿狀血管瘤（CA）、硬腦膜動靜脈瘻（DAVF）。
（2）顱內腫瘤：包括顱內良性腫瘤和惡性腫瘤，如垂體瘤、顱咽管瘤、腦膜瘤、聽神經瘤、神經鞘瘤、脊索瘤、室管膜瘤、脈絡叢乳頭狀瘤、松果體區腫瘤、腦膠質瘤、腦轉移瘤、生殖細胞瘤、淋巴瘤等。
（3）顱外腫瘤：眼眶內眼球后和眼球內的腫瘤，比如眶內腦膜瘤和視網膜黑色素細胞瘤。鼻咽部的腫瘤，比如鼻咽癌、鼻竇癌等。
（4）開顱手術後殘留和術後復發的腫瘤、腦動靜脈畸形術後及血管內栓塞後殘留的畸形血管巢。
（5）放療後復發的腦腫瘤及鼻咽部腫瘤。
（6）腦功能性疾病：三叉神經痛、癲癇、頑固性疼痛、震顫麻痺（帕金森氏病）等。
（7）其它：近年國外還有用於治療青光眼的報道。
（8）顱腦伽瑪刀尤其適合治療那些位於重要功能區、開顱手術危險性大的腫瘤和腦腦動靜脈畸形等疾病。另外對年老體弱、合併身體其它部位嚴重疾病而不適合外科手術者，或者拒絕外科手術者，顱腦伽瑪刀也是良好的治療選擇。
顱腦伽瑪刀適應症的選擇是非常重要的，在很大程度上決定了治療的效果，必須由經驗豐富的立體定向神經放射外科的醫生來把握。以上只是羅列了適合伽瑪刀治療的病種和治療的範圍，具體到個體病人，必須結合患者病灶的性質、部位、大小、周圍重要結構、風險程度等情況來進行綜合評估，然後才能決定是否適合伽瑪刀治療。
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