顱腦創傷研究室于2005年4月正式掛牌成立，立足于北京市神經外科研究所，依托北京天壇醫院顱腦創傷病房。自成立伊始，在科室負責人劉佰運主任醫師的帶領和科室全體人員團結努力之下，本室有了迅速和長足的發展。本研究室與神經影像中心、神經生理室、電鏡室等聯合開展研究，組建了一支結構合理的學術隊伍，主要致力于顱腦創傷的基礎與臨床研究，是國內僅有的幾個專門從事顱腦創傷領域研究的實驗室之一。
  顱腦創傷室以臨床患者和嚙齒類動物為研究對象，以細胞生物學、免疫組織化學、分子生物學、基因組學、蛋白組學等為手段，主要從事腦創傷的發生機制和皮質類固醇受體平衡治療策略、創傷性腦損傷特異性標志物的鑒別診斷以及中樞系統損傷后代償修復和促進修復方法(“大骨瓣開顱減壓術技術標準”與可逆性，無創神經阻斷治療痙攣性癱瘓研究與臨床應用)等方面的研究。
  本科室發現了去骨瓣減壓不僅可改善顱腦創傷動物模型的腦水腫和神經功能評分，對伴有固定擴張瞳孔的重型顱腦損傷患者也有明顯的保護作用。研究TBI后MR與GR表達及激活表達及激活比例的變化及其對神經元存活、認知、精神及內分泌的作用及其機制，尋找有保護作用的糖皮質激素及其受體拮抗劑，為TBI后繼發性神經損傷的診治提供新靶點和新策略。評價了氫水促進創傷性腦損傷后神經突觸可塑性重建，改善動物認知功能，顯示氫水對腦損傷的保護作用。通過循證醫學評價了顱腦創傷臨床診治體系，完成了慢性硬膜下血腫規范化治療適宜技術推廣，并建立了中國顱腦創傷臨床實踐循證醫學數據庫。
  本科室與美國佛羅里達大學神經創傷蛋白質組學&生物標志物課題組及東南大學進行深入合作；與美國弗吉尼亞聯邦大學醫學院附屬醫院在神經外傷與神經重癥方面開展技術交流。
  目前科室現有主任醫師1名，助理研究員2名，博士后1名，研究生5名。已培養博士研究生5名，碩士研究生15名。