经颅磁刺激技术(Transcranial Magentic Stimulation,TMS)自20世纪80年代诞生以来,因其无创、无痛等优点在神经治疗、康复治疗等方面具有广泛应用。刺激区域聚焦性差、刺激深度不足、磁刺激电路参数调节较为单一等问题,一定程度上限制了该项技术的临床应用。本文对多种结构线圈及电路进行研究与分析,以提高目标区域感应电场聚焦性、刺激深度及刺激形式的多参数可控等。主要研究内容如下。首先,针对线圈结构的聚焦性能方面,采用改变线圈形状的方法,对圆形8字、三角8字、正方形8字、五边形8字线圈等进行仿真与分析。结果表明,三角8字线圈聚焦性较好,圆形线圈次之,且圆形8字线圈刺激强度较高,同时为实现线圈多结构设计,选择圆形8字线圈作为基准线圈进行分析。其次,针对圆形8字线圈聚焦性及刺激深度不足等问题,对圆形8字线圈的半径、匝数、绕法、角度等参数进行仿真,研究空间中的场分布,并设计优化出双8字线圈。与传统8字线圈相比,在目标平面内双8字线圈的聚集性提高了20.9%,刺激强度提高了57.8%。接着,在双8字线圈的基础上提出一种线圈阵列,以实现多靶点刺激,并对该阵列的中心线圈再次优化,由仿真结果可知,在相邻两点刺激时,目标平面内的聚焦性提高了15.51%,刺激强度提高了9.12%。然后,为分析线圈刺激的实际效果,采用较为真实的头部模型与传统型8字线圈、双8字线圈联合仿真,分析了头部不同区域的场分布,并对聚焦性及刺激深度进行分析,结果表明双8字线圈有较好的刺激性能。同时为提高线圈磁刺激设计效率,对头部和线圈联合仿真过程进行了可视化友好界面设计,可实现线圈半径、匝数及电流激励等参数的方便设置,直观显示仿真结果,为线圈刺激效果分析提供便利。最后,针对磁刺激波形单一的问题,采用微控制器控制充放电回路的方法,设计TMS脉冲电路,实现对脉冲电流的频率、脉宽、幅度等参数的控制,进而实现磁场的频率、脉宽及幅度等参数的变化。结果表明,该电路能较好地实现脉冲电流波形的脉宽在10~100μs,频率在1~100 Hz、幅度在0.812~4.01 A变化。本文通过对8字线圈的研究,并基于此设计双8字线圈及阵列,提高了刺激聚焦性及刺激深度,并实现多点靶区域刺激。同时设计脉冲产生电路,实现了对脉冲电流幅值、频率、脉宽等多参数控制,在临床应用中具有一定价值。