手术通常是甲状腺癌治疗的第一步，也是最常使用的治疗手段。有时，手术是唯一的治疗手段。
外科医生将采用下述手术方式，尽可能彻底地切除甲状腺癌：
腺叶切除术：切除甲状腺癌一侧的甲状腺腺叶。对这个区域的淋巴结可能也要进行病理检查以确定是否存在肿瘤转移
甲状腺近全切除术：切除几乎所有的甲状腺，仅留下很少的一部分
甲状腺全切术：切除全部甲状腺
淋巴结切除术或颈廓清术：切除颈部出现甲状腺癌转移的淋巴结。常分为中央区淋巴结清扫和侧方淋巴结清扫
需要记住的是：
由经验丰富的甲状腺外科医生实施手术，可获得最佳的手术效果和最少的手术并发症。经验丰富意味着每年进行台以上的甲状腺手术
当患者与手术医生见面时，应当询问这名医生多久做一次甲状腺手术，特别是多久做一次甲状腺癌手术
第一次手术是治疗中最重要的环节
分化型甲状腺癌的手术治疗（乳头状甲状腺癌和滤泡状甲状腺癌）
手术前，美国甲状腺学会和欧洲甲状腺学会的指南均建议进行颈部超声，仔细检查颈部中央区和侧方的淋巴结是否存在转移。成年患者和儿童患者均需如此。有的医生也会采用其它影像学手段，如CT检查
非微小甲状腺癌的治疗常常需要甲状腺全切或近全切。对乳头状甲状腺微小癌或可疑恶性的甲状腺结节，腺叶切除术可能已经足够
此外，手术当中外科医生通常会检查淋巴结是否存在肿大
外科医生会根据肿瘤的大小以及是否存在甲状腺转移和/或附近颈部组织侵袭，改变手术的范围。颈部软组织的肿瘤常常可在不损伤颈部肌肉或喉返神经（支配声带运动）的情况下被切除
外科医生会切除看上去异常或活检证实为发生转移的淋巴结。美国甲状腺学会和欧洲甲状腺学会均建议：如果发现了淋巴结转移，就应当把区域内所有淋巴结均切除掉
对肿瘤侵袭程度较高的患者，有的外科医生会预防性切除所有中央区淋巴结
甲状腺髓样癌的手术治疗
手术切除甲状腺是甲状腺髓样癌的治疗选择
外科医生对几乎所有的术前确诊为甲状腺髓样癌的患者，都将切除其颈部淋巴结
但是一旦甲状腺髓样癌已经转移到淋巴结，再次手术通常也不能治愈
甲状腺未分化癌的手术治疗
仅少部分甲状腺未分化癌患者可接受手术治疗
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