La technique repose d’abord sur la réalisation d’une IRM encéphalique selon un protocole très précis. L’IRM sera couplée dans un deuxième temps aux données de la TDM encéphalique spiralée.
Pour localiser le noyau sous-thalamique, il est nécessaire de définir au préalable la ligne bicommissurale commissure antérieure-commissure postérieure (CA-CP), et de localiser les noyaux rouges et la substancia nigra. Le noyau sous-thalamique est situé immédiatement en dehors de la partie antérieure du noyau rouge et en dedans de la capsule interne. Il est en hyposignal T2, et se trouve à 5 mm en bas, 1–2 mm en arrière et 9–12 mm en dehors du point médio-commissural.
L’efficacité du traitement par stimulation du noyau sous-thalamique dépend de la précision du repérage de ce dernier, d’où la nécessité d’utiliser les séquences adaptées et les repères appropriés.