经颅磁刺激(Transcranial Magnetic Stimulation,TMS)是脑科学研究和临床治疗中的主流神经刺激技术之一,主要原理为借助高压脉冲电流产生感应磁场在颅内诱发感应电场,进而刺激神经细胞以达到神经调控的目的。H线圈是经颅磁刺激深部线圈中的一种典型代表,主要利用矢量叠加的原理达到刺激大脑深部组织的目的。当前的H线圈研制成本高,设计难度大,且主要依据标准头模型设计H线圈的轮廓,在线圈结构固定的情况下所形成的感应磁场固定。但是因每个受试者的头部轮廓存在差异,且不同疾病的病变靶区也各不相同,因此,探究如何在线圈结构和机器输出不变的情况下调控H线圈在颅内诱发的感应电场的聚焦性能和刺激强度具有重要意义。本文借助ANSYS有限元分析软件,建立了基于真实头部电导率模型的H线圈模型,并在不同位置建立了高磁导率模型、高电导率模型以及导磁块导电块综合模型,通过仿真结果对比分析了不同模型的聚焦体积、聚焦位置、刺激强度和深度特性等参数。结果表明,在不同位置增加导磁块或者导电块模型后,可以显著提高或者降低模型下方颅内的感应电场强度,而对其他位置影响较小,降低H线圈在浅层皮质的聚焦体积,对深度特性影响不大,基于该结果建立导磁块导电块综合模型后,可以同时发挥导磁块和导电块各自的优势,显著提高“窗口”所在位置的感应电场强度,同时降低其他区域的感应电场强度,进一步提高H线圈的聚焦特性,同时减少对大脑浅层皮质的损伤,但会略微降低H线圈的深度特性,影响不明显。此外,本文还进行了线圈绕制的物理参数、加工工艺、外壳和模具设计等方面的探索,进行了 8字、锥形和H线圈绕制,搭建了磁场测试平台,对绕制的三种线圈进行了三维磁场测试和对比分析。结果表明,8字线圈可以聚焦于线圈中心较小区域,聚焦性能好,但深度特性较差,锥形线圈的聚焦区域大于8字线圈,但深度特性要优于8字线圈,H线圈在头部两侧和前额部分都会出现聚焦区域,聚焦性较差,但是深度特性最好。综上所述,本文提出了一种在H线圈结构固定且不增加机器输出的情况下调控H线圈在颅内诱发感应电场的聚焦特性和刺激强度的方案,并探索了线圈的绕制工艺,为经颅磁刺激H线圈颅内电场调控和研制提供依据。