经颅磁刺激技术作为21世纪研究脑科学重要工具,因其无痛、无创、非侵入的特点受到广大科研专家和医学工作者的喜爱。目前经颅磁刺激技术仍然面临很多的挑战,能否提供仿真可用的高分辨率真实头模型,如何设计出刺激效果更好的线圈,以及如何对线圈进行优化等。该文根据问题现状并结合现有条件,做出了些许工作。首先,为解决经颅磁刺激仿真缺少真实头模型问题,研究一种利用核磁共振医学图像数据构建真实头模型的新方法。利用了具有高分辨率和高代表性的核磁共振数据,分析数据中包含的脑部组织结构,研究基于图像数据的建模方法;探讨了可用于仿真的最佳有限元网格文件,分析有限元网格划分的重要指标,并将图像数据的网格模型成功转换成仿真可用的几何模型。其次,为便于分析刺激线圈对头部的电磁场影响,建立了基于有限元的经颅磁刺激仿真系统。设置了仿真环境与线圈参数,确定了仿真具体过程,建立了经典的传统八字形线圈,并分析其在人脑各层组织的感应电磁场分布;设计了传统八字形线圈、圆形线圈、弹簧八字形线圈、倒扣碗状八字形线圈等四种不同线圈,重点对比分析了因线圈结构的差异对感应电场产生的影响。最后,为设计具有更好聚焦效果的刺激线圈,建立了一种新型紧凑八字形线圈。定义了可用于判断线圈聚焦性优劣的评价指标,说明了两种线圈结构推演方法,对新型线圈与传统八字形线圈进行对比分析;对新型线圈进行优化设计,分析不同参数下线圈聚焦性的优劣;为便于线圈的参数化设计,该文还建立了基于传统八字形线圈和新型紧凑八字形线圈经颅磁刺激参数分析系统。