经颅磁刺激（Transcranial Magnetic Stimulation,TMS）是一种安全、无痛的脑刺激技术,在过去30多年的发展过程中己经广泛应用到临床和病理学研究中。一直以来,经颅磁刺激线圈是研究的重点和热点,线圈整体结构、线圈工作时温升以及在线圈作用下大脑中感应电场与温度场的分布都是我们的重点研究对象。本文首先针对传统TMS线圈刺激下,颅脑内感应电场强度不足、聚焦性不高的问题,在传统圆形线圈中加入了铁芯。通过对比了材料的性能特点,选择了五种磁感性能好,低磁滞损耗的铁芯材料,分别为:硅钢、铁粉芯、高磁通粉芯、铁镍钼合金和铁氧体。使用COMSOL Multiphysics有限元仿真软件模拟,研究不同参数的铁芯线圈对刺激强度、聚焦性能和刺激深度的影响,提出铁芯参数优化方案并对各个材料的适用情况给出建议;设计了折叠-铁芯线圈与偏轴折叠-铁芯线圈,优化颅脑中的感应电场分布,分析优化后的线圈结构对刺激效果的影响;模拟铁芯线圈工作时,铁芯线圈与头部组织的温升情况,根据电子医疗设备与人脑组织温度的安全标准来判断,是否会对头部组织以及工作中的线圈造成损伤。结果表明:与空心圆形线圈相比,硅钢材料作为铁芯时,铁芯线圈提高线圈刺激靶区的磁场强度效果最佳,其最优参数可以增强靶点46.2%的磁场强度;高磁通粉芯材料作为铁芯时,可以显著提升刺激靶区的电场强度,增强率最高可达60.6%;铁镍钼合金与高磁通粉芯材料具有更好的提高聚焦性的效果,最优参数分别能减少聚焦面积9.63%和9.08%。折叠-铁芯线圈结构可以很好弥补折叠线圈与空心圆形线圈的劣势,通过调节铁芯位置可以在提高刺激聚焦度的同时,实现刺激深度的灵活调节。相比于圆形线圈,折叠-铁芯线圈可以提高聚焦性38.2%;与折叠线圈相比,其刺激强度提高了23.8%。相对于折叠-铁芯线圈,偏轴折叠-铁芯线圈刺激强度提升了17%,聚焦性提高了11.5%。最后,本文对铁芯线圈工作在不同频率、不同激励大小、不同工作环境的温升变化进行仿真对比,结果表明制造强对流环境可以减少线圈温升,为铁芯线圈的冷却技术提供一定的参考,同时在铁芯线圈作用下大脑中最大温升可达0.23℃,表明该铁芯线圈不会对人脑造成伤害,是安全可靠的,具有实际应用意义。