神经导航外科的起源与发展
　　中枢神经系统是人体中最复杂，最重要的组织结构。对中枢神经系统结构进行三维（3D）定位，在错综复杂的神经血管结构中准确地寻找和切除病灶，而不损伤这些结构，一直是神经外科医生的梦想和面临的挑战。纵观神经导航外科的发展史，也像人类航海一样，经历了由初级向高级，由单功能向多功能的发展，经历了脑表面结构的定位（早期神经外科），有框架导航外科和显微外科（现代神经外科），以及无框架导航外科和术中影像导航外科（微侵袭神经外科）的转变和发展。
　　1、脑表面结构的定位
　　考古学家发现，在新石器时期（公元前7000－3000年）出土的人类颅骨上，有一些奇怪的孔。用现代放射衍射技术证实，这些洞穴并非外伤或自然风化造成，而是人用工具所为。因此，可以推测，人类的祖先在与自然斗争中，就掌握了在颅骨上凿洞DD最简单的开颅技术，来治疗颅内疾患。
　　公元前2600年的古埃及纸莎草文稿和中国黄帝经素问中，有钻颅治病的记载。古希腊伟大的医生、诗人和哲学家Hippocrates（公元前460－370）在其不朽的著作中，记载脑和脊髓手术的病例。我国的华陀（公元2）不仅专长中医外科和发明了“麻沸汤”（比西医麻醉早一千年！），而且会开颅治病。
　　公元14－16世纪，文艺复兴后资本主义在欧洲出现。当时外科医生出身于传教士或剃头匠，除了开展创伤外科和普通外科外，一些外科医生还会做些简单的开颅手术，治疗脑外伤。其中法国的Paré医生为法王II世诊治过脑外伤。由于受时代限制，早期的外科医生只能根据受伤的着力点进行开颅。以后，通过尸体解剖的研究，根据头皮或颅骨表面的隆起和沟缝等解剖结构标志可进行脑表面结构的定位。例如，Broca（1860）发现了主管讲话的运动语言区，Horseley（1857－1916）发表了专著，描述脑沟回与其上颅骨的关系。
　   由于早期外科医生兼做神经外科手术，只能粗略地定出脑表面的一些沟回，为了避免定位误差（以厘米计）以及照明差和手术工具粗大等原因，往往要做很大的皮肤切口和骨窗。对脑深部结构则无法定位，在脑实质内手术非常困难，宛如汪洋行船，常常迷失方向。
　　3、有框架导航外科－脑深部结构的定位
　　有框架导航外科又称立体定向外科，它是用一个能固定在头颅上的金属支架，附有刻度，通过X线摄片、CT或MRI扫描可定出颅内靶点的位置，并用坐标数表达。1906年英国Horsley和Clarke研制出立体定向仪，用于动物实验研究。1947年美国Spiegel和Wycis发明了人类的立体定向仪，并利用脑室造影术定位，毁损脑深部结构以治疗精神病。以后，相继出现了Leksell、Reichert等定向仪，我国蒋大介在1960研制中国自己的定向仪，并成功应用于病人。
　　由于早期有框架导航外科应用脑室或气脑造影和X线摄片技术，不仅定位欠准确，而且具有相当的创伤性，20世纪60－70年代后，由于CT和MRI技术的广泛应用，大大提高了有框架导航外科的准确性和安全性，使有框架导航外科重新焕发青春。但是，有框架导航外科装置具有以下难以克服的缺点，限制它的应用：①定位和导向装置笨重，缺少灵活性；②框架装置引起病人不舒服；③定位和导向非实时、非直觉且计算方法繁琐复杂；④不适用于儿童或颅骨较薄者；⑤由于定位架影响气管插管，对需全麻者须先行气管插管，再戴定位架，这样将增加麻醉和手术时间，而且不能作功能MRI检查。基于本身的局限，目前有框架导航外科主要用于治疗锥体外系疾病如帕金森病、恶痛、精神病、癫痫、破坏垂体、摘出异物、活检和放置深电极。
　　4、无框架导航外科DD脑脊髓全方位定位
　　无框架导航外科又称影像导航外科或神经导航外科。由于有框架导航外科具有上述缺点，许多有识之士致力于寻找新的解决方法。20世纪80年代后期，下列一些科技发展，为无框架导航外科的诞生奠定了基础：①高分辨、3D神经影像技术的发展和应用，如CT和MRI不仅扫描时间缩短，而且能薄分层成像和3D重建；②3D数字转化器的问世，能把图像信息准确传送给电脑；③高速、大容量电脑或工作站的应用、保证导航外科在短时间内处理大量数据和图像资料。1985年Kwoh等应用工业用机器人PUMA在CT定位下进行脑病手术，但因机器人太笨重，使用有限。1986年Roberts（美国）、Schlondroff（德国）和Watanabe（日本）先后研制出各种无框架导航系统。经历10余年的发展，导航系统由关节臂定位系统发展为主动或被动红外线定位装置；手术显微镜导航由单纯定位发展到动态定位和导航。我国上海、北京、广州和天津先后在1997年引进神经导航设备，开展临床应用和研究。近几年，国产神经导航设备已在深圳和上海投入生产，例如复旦大学数字医学研究中心和华山医院研制开发的FDM神经导航系统已获国家批准上市[3]。由于导航外科把现代神经影像诊断技术、立体定向外科和显微外科技术，通过高性能计算机结合起来，能准确、动态和近实时地显示神经系统解剖结构和病灶的3D空间位置及其比邻关系。因此，它与有框架导航外科相比，具有以下的优点：①术前手术方案的设计；②术中近实时3D空间定位；③显示术野周围的结构；④指出目前手术位置与靶灶的3D空间关系；⑤术中实时调整手术入路；⑥显示入路可能遇到的结构；⑦显示重要结构；⑧显示病灶切除范围。通过改进扫描和注册技术，无框架导航系统的定位误差已经可与有框架系统媲美（＜1-3mm）。无框架导航不仅克服了有框架导航的缺点，而且大大扩大了手术范围，现在它应用于颅内各种占位性病变，如脑肿瘤、囊肿和脓肿、血肿、血管畸形、硬脑膜动静脉瘘、颅底肿瘤以及癫痫，先天或后天畸形，鼻窦和副鼻窦、脊柱和脊髓病变等。
　　现在，无框架导航外科已成为微侵袭神经外科的重要组成。导航技术不仅使几代神经外科医生的梦想成真，而且使显微神经外科、锁孔外科、内镜神经外科、颅底外科如虎添翼，改变了现代神经外科虽有先进的影像诊断手段和微侵袭外科技术，却在手术方案设计、病灶定位和切除等方面凭主观和经验的落后局面，使现代神经外科手术更趋于微创、精确、安全和有效。
　　无框架导航技术也应用于医学其他学科，如颌面外科、耳鼻喉科、放射外科和常规普通放射治疗。后者应用导航定位技术后，已发展为适形放射治疗和3D调强放射治疗。