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神经外科（neurosurgery，neurological surgery，NS）又称神经外科学、脑外科（brain surgery），简称神外、脑外，为外科的一个分支学科，是以外科的方法来诊断与治疗中枢神经系统、周围神经系统和自主神经系统及其支撑结构（颅骨、脊柱等）疾病的医学。
神经外科被公认为医学上地位最高的领域，其原因是要完成这样的手术对医生所需要的极其复杂的知识基础，以及获得进行这样的手术的允许所需要经过的严格的筛选。在允许进行神经外科手术前，一个医生至少需要经过六至七年的训练，这也是所有医学专业中最长和要求最高的。
神经外科的历史可追溯至公元前1700的古埃及。艾德温·史密斯纸草文稿是史上最早的医学著作，一般相信由埃及的医学之神印何阗撰写，其中详细记载四十八个外伤病例，包含对于脑部以及脑外伤的详细叙述。
通过显微外科夹闭手术或血管内介入治疗颅内动脉瘤、脑动静脉畸形。颅内外血管搭桥术或颈内动脉内膜剥脱术等脑血流重建。治疗大面积脑梗塞、烟雾病等缺血性脑血管病。
急性脑血管病、颅脑脊髓损伤等。
椎管内肿瘤、头颈结合部疾病、脊柱内血管病、脊髓空洞症等。
高龄患者神经外科疾病包括脑血管病、颅内肿瘤、正常压力脑积水、慢性硬膜下血肿等。
白血病累及脑和脊髓引起占位压迫或白血病、再障稳定期骨髓移植前伴有颅内肿瘤治疗、凝血异常如血友病等所致脑出血治疗等。
脑积水、脑室系统周围疾病、脑出血、颅底肿瘤、脑深部手术等的内镜治疗或辅助治疗。
颅底外科是一门以神经外科为主的边缘学科。专业范围包括神经外科、耳鼻咽喉—头颈外科、口腔颌面外科、神经影像科、介入神经外科、整形外科、脊柱外科（上颈椎）等。治疗颅底内面肿瘤、侧颅底肿瘤等。
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