腦組織被密閉的顱骨所包圍，顱內某個部位發生病變只能根據患者症狀體徵及必要的儀器檢查來診斷。現代醫學影像技術的發明和發展，比如CT、MRI、DSA、PET-CT、腦磁圖等，使得顱腦疾病的診斷相對比較容易，也能明確病變的部位甚至病變的性質，為治療方法的選擇特別是術式的選擇提供客觀的依據，使得神經外科手術越來越安全。但是對於那些位置深在的腦核心團、較小病變以及病變活檢等特殊手術時，就需要一種精確確定顱內病灶（靶點）的方法，以期達到精確手術操作和儘量減少對正常腦組織損傷的目的。腦立體定向技術的創立和發展較好地解決這一問題。
腦立體定向技術最早由Horsley和Clarke於1908年創立，他們介紹了一種裝置，當把它固定於解剖標誌時，可以將電極精確固定於實驗動物腦內，並且描述瞭如何精確放置電極的腦定點陣圖譜技術。他們還創造了名詞“立體定向（stereotactic）”。stereotactic這個名詞來源於希臘字母stereo（三維的意思）和taxic（系統或排列的意思）。1945年美國學者spiegel和wycis完成了有史以來第一次人腦立體定向手術。以後還有德國的Riechert、法國的Talairach、美國的Cooper、日本的杉田等學者對腦立體定向技術的發展作出了重要貢獻。特別是瑞典神經外科學家和發明家Lars Leksell教授（圖1-1）1950年發明了一種腦立體定向儀，受其臨床使用的啟發，1951年他提出了立體定向放射外科（stereotactic radiosurgery,SRS）的概念，並由此概念發明了伽瑪刀（Gamma knife），開創了一門新的分支學科，極大地豐富和拓展了立體定向技術。Leksell定向儀也越來越完善，成為經典的腦立體定向儀（圖1-2），現仍然在臨床廣泛應用。
立體定向的原理是在患者頭部建立一個三維座標系，座標系的中心點為0點。根據三個平面相交才能確定一個點的原理，這樣腦內的每一點就被三維座標值X、Y、Z確定下來。三維座標系的建立正是由腦立體定向儀來實現的。
腦立體定向技術包括了兩方面的內容，一是定位，二是導向。定位就是精確確定顱內病灶或靶點的三維座標值X、Y、Z。在上世紀七十年代以前，靶點定位主要是通過X線腦室造影顯示的一些解剖標誌及骨性標誌來推算出不可見靶點的三維座標，主要治療一些功能性疾病，比如震顫麻痺。七十年代後CT、MRI相繼問世，腦立體定向儀與之結合，患者頭部安裝定向儀後進行CT或MRI等掃描，計算機便可計算出腦內任意一點（靶點）的三維座標值X、Y、Z。靶點直觀又精確，使得腦立體定向手術更為簡便、安全，優勢更為明顯，應用範圍也進一步擴大。導向就是根據三維座標值X、Y、Z，將手術器械精確匯入到預定的病灶（靶點）進行手術操作。
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