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神經外科（neurosurgery，neurological surgery，NS）又稱神經外科學、腦外科（brain surgery），簡稱神外、腦外，為外科的一個分支學科，是以外科的方法來診斷與治療中樞神經系統、周圍神經系統和自主神經系統及其支撐結構（顱骨、脊柱等）疾病的醫學。
神經外科被公認為醫學上地位最高的領域，其原因是要完成這樣的手術對醫生所需要的極其複雜的知識基礎，以及獲得進行這樣的手術的允許所需要經過的嚴格的篩選。在允許進行神經外科手術前，一個醫生至少需要經過六至七年的訓練，這也是所有醫學專業中最長和要求最高的。
神經外科的歷史可追溯至西元前1700的古埃及。艾德溫·史密斯紙草文稿是史上最早的醫學著作，一般相信由埃及的醫學之神印何闐撰寫，其中詳細記載四十八個外傷病例，包含對於腦部以及腦外傷的詳細敘述。
通過顯微外科夾閉手術或血管內介入治療顱內動脈瘤、腦動靜脈畸形。顱內外血管搭橋術或頸內動脈內膜剝脫術等腦血流重建。治療大面積腦梗塞、煙霧病等缺血性腦血管病。
急性腦血管病、顱腦脊髓損傷等。
椎管內腫瘤、頭頸結合部疾病、脊柱內血管病、脊髓空洞症等。
高齡患者神經外科疾病包括腦血管病、顱內腫瘤、正常壓力腦積水、慢性硬膜下血腫等。
白血病累及腦和脊髓引起占位壓迫或白血病、再障穩定期骨髓移植前伴有顱內腫瘤治療、凝血異常如血友病等所致腦出血治療等。
腦積水、腦室系統周圍疾病、腦出血、顱底腫瘤、腦深部手術等的內鏡治療或輔助治療。
顱底外科是一門以神經外科為主的邊緣學科。專業範圍包括神經外科、耳鼻咽喉—頭頸外科、口腔頜面外科、神經影像科、介入神經外科、整形外科、脊柱外科（上頸椎）等。治療顱底內面腫瘤、側顱底腫瘤等。
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