在中国工程院王忠诚院士的倡导和积极支持下，医院于2002年6月6日与世界三大神经外科研究中心之一的北京天坛医院合作成立了神经外科协作中心。为保障神经外科协作中心用天坛医院的模式开展工作，用天坛医院的技术起步，医院先后派出了神经外科临床医师、护师、手术麻醉师及手术护士、影像诊断医师、病房管理及ICU护理全套医疗技术人员到北京天坛医院进修学习。同时医院改造了无尘净化手术室、购置了美国GE公司1.5T核磁共振(MR)和数字减影血管造影机(DSA)、德国zeiss手术显微镜、美国stryker动力开颅系统、Maytieid手术头架、日本电动手术床、多功能监测仪、多功能呼吸机、自体血液回收机等一系列神经外科手术器械和医疗设施。在专家技术力量上，常年聘请北京天坛医院王忠诚院士等十二位全国著名教授作为客座专家，由天坛医院轮派专家长驻神经外科协作中心，主持专家门诊、与医院专家共同开展各种显微神经外科手术。中心采取多种手术方式，以最轻的手术损伤、最佳的手术视野、最少的出血量、最彻底的肿瘤切除手术效果，巳成功开展了涉及颅内、髓内各类肿瘤近30个病种以及癫痫、脑出血、脑外伤等手术治疗。其中脑干肿瘤切除术、高颈段髓内肿瘤切除术、三脑室肿瘤切除术、联合手术治疗顽固性癫痫等手术，脊柱椎板复位、后颅窝骨瓣复位等技术，其疗效和治疗水平处于国内领先地位，填补了省内神经外科领域的多项空白，得到同行高度的认同，其手术技巧、手术难度、手术成功率一步跨入全国先进水平行列。2004年4月被武汉市卫生局批准为重点专(学)科建设单位。中心以微创手术效果好，并发症少，住院时间短，费用低，方便了广大神经外科疾病患者和家属，深受广大患者称赞。中心主要收治各种颅脑外伤、颅内肿瘤、脑血管病(动脉瘤、脑血管畸形、高血压脑出血等)、功能性神经疾病(顽固性癫痫、帕金森病、三叉神经痛、脑积水等)、脊髓肿瘤等各种疾病，患者在中心可以全面享受北京天坛医院的医疗技术服务。