经颅磁刺激（TMS）是一种作用于中枢神经系统的非侵入式刺激技术，它利用时变磁场，在目标区域中感应出感生电场，从而改变细胞膜内外电位差达到引起组织细胞兴奋地目的。由于颅骨对磁场具有通透性，磁场能直接穿过头皮和颅骨刺激深部神经组织。相比于传统的电极刺激方式，磁刺激具有更大的优势，其无创伤性、安全性、方便性、易于重复操作等优点，在临床上的应用研究越来越广泛。但现有的系统体积庞大、成本过高、刺激线圈磁聚焦效果差等缺点，限制了经颅磁刺激在临床上的应用，这些都是经颅磁刺激技术待解决的问题。为了实现磁聚焦，本文构建了分别包括8个子线圈和20个子线圈的圆环面线圈阵列模型。因影响磁聚焦的因素很多，解空间较大，本文提出利用群集智能优化算法优化线圈模型的方法。在基本粒子群优化算法和标准遗传优化算法的基础上，提出改进的混合遗传-粒子群算法，并用测试函数测试算法收敛于全局最优解的效率和成功率。结果表明，改进后的混合遗传-粒子群算法性能良好，在收敛速度和收敛率上有明显的优势。最后用该算法对影响线圈阵列模型磁聚焦性的各种参数进行优化求解，并将优化结果与传统的8字形线圈比较，结果显示，两种线圈阵列模型均有良好的磁聚焦性，20个子线圈的圆环面线圈模型基本上实现了点聚焦。另一方面，本文详细介绍了经颅磁刺激的生理基础和物理学原理、经颅磁刺激激励源系统的工作机理，对激励系统中影响感应磁场强度的因素进行分析，并得出结论，刺激线圈中电流的变化率和电流大小直接影响感应磁场强度和感生电场大小。在此基础上设计并实现了实际硬件电路，包括高压主回路、整流滤波电路、控制回路等，详细分析了电路中各参数对系统安全性、稳定性、磁场能量的影响，并提出改进方案。最后在180V电源电压供电情况下，刺激线圈中获得峰值为320A，脉宽400us的脉冲电流，电流变化速度快，实现了脉冲大电流的产生。对获得的电流进行频谱分析，其主要能量集中在0-20kHz。本文对目前经颅磁刺激系统的缺点提出了改进的方案，对经颅磁刺激技术的发展有一定的指导作用。