Wird seit Jahren routinemäßig bei Operationen am Gehirn, an der Wirbelsäule und bei peripheren Nerven verwendet. Durch variable Vergrößerung und optimale Ausleuchtung des Operationsgebietes hilft es, kleinste Strukturen zu erkennen und somit den Patienten schonender und sicherer zu operieren. Schwestern und Narkoseärzte können so ebenfalls den Fortgang der Operation verfolgen.

Mit diesem Verfahren ist man in der Lage, das Bewegungszentrum im Gehirn und einzelne Hirnnerven genau zu lokalisieren durch Ableitung elektrischer Impulse direkt von der Hirnoberfläche bei Operation in der Nähe von wichtigen Hirnzentren. Die direkte elektrische Reizung von Hirnnerven erlaubt, diese bei Tumoroperationen aufzufinden und zu erhalten. Auf der Intensivstation kann man bei schweren Schädel-Hirnverletzungen und bei ausgedehnten Hirnschwellungen (nach Schlaganfall) Verlaufsprotokolle der Funktion des Gehirns erstellen und so eine genauere Aussage über die Prognose treffen.

Diese Methode ermöglicht über kleine Zugänge (Schlüsselloch) in Hohlräumen (Hirnkammern) Eingriffe vorzunehmen. Über Fernsehmonitor und mit Hilfe von Zieleinrichtungen (Ultraschall, Neuronavigation) können kleinste Herde aufgesucht und behandelt, Verlegungen der Hirnkammern eröffnet und Liquorzirkulation wieder hergestellt werden. Bei Bandscheibenoperationen und Nervenfreilegungen (z. B. Carpaltunneloperation) kann häufig der Eingriff „kleiner” gehalten werden.

Im Ultraschall können nicht nur innere Organe dargestellt werden, sondern auch periphere Nerven. Intraoperativ ist die genaue Lagebestimmung von Tumoren, Hämatomen und Zysten möglich. Mit einer Zieleinrichtung können diese Strukturen und Hirnkammern risikoarm punktiert werden. Postoperativ kann das Operationsergebnis kontrolliert werden. Eine zusätzliche Darstellung der Hirngefäße erlaubt auch Gefäßmissbildungen sichtbar zu machen. Im Intensivbereich wird zur Darstellung der Flussgeschwindigkeit in den Hirngefäßen die transkranielle Dopplersonographie angewandt. Hiermit kann auf eine Verkrampfung der Hirngefäße meist nach Hirnblutungen geschlossen werden. Verlaufsbeobachtungen helfen frühzeitig Komplikationen zu erkennen und vorzubeugen. Ultraschallgetriebene Gewebsonden werden eingesetzt, um Tumorgewebe vorsichtig von Hirngefäßen und Nerven oder anderen wichtigen Strukturen abzulösen.

In der Neurochirurgie (z. B. bei Bandscheiben, Tumoren und Blutungen) hat sich der Laser nicht durchgesetzt. Da er berührungsfrei arbeitet, fehlt dem Operateur der wichtige Tastsinn. Es kann daher mit dem Laser im Gegensatz zur Mikrochirurgie nur unkontrolliert geschnitten und verschorft werden, dies ist aber im Bereich des Gehirns, Rückenmarks, der Nervenwurzeln bei Bandscheiben nicht zu verantworten.

Um kleine Herde im Inneren des Gehirns gezielt anzusteuern, bedarf es einer komplizierten dreidimensionalen Zieleinrichtung (Stereotaxie). Über einen Rahmen werden im Computer- oder Magnetresonanztomographen die Koordinaten des Herdes errechnet, die dann auf das spezielle Zielgerät übertragen werden. Die eigentliche Punktion erfolgt dann millimetergenau über ein kleines Bohrloch im Schädel. Die Stereotaxie eignet sich besonders für Probeentnahme und Zystenpunktionen. Sie ist auch die Grundlage für die Durchführung der Neuro-Radiochirurgie.

Der Schädel bildet eine Höhle, die das Hirn vollständig umschließt. Bei Verletzungen, Blutungen und Infarkten kann es durch Hirnschwellung zu einer starken Volumenzunahme im Schädelinneren mit einer lebensgefährlichen Drucksteigerung kommen. Um eine solche bedrohliche Entwicklung rechtzeitig erkennen zu können, wird in allen kritischen Fällen eine Hirndruckmessung durchgeführt. Über ein Bohrloch wird eine sehr dünne elektronische Drucksonde ins Hirngewebe eingelegt. Die Veränderungen des Schädelinnendrucks werden auf einem Monitor registriert und der Verlauf kontrolliert. So kann schon bei drohendem Druckanstieg eine gezielte Behandlung (abschwellende Maßnahme, Entlastungsoperation) eingeleitet werden.