磁刺激是利用外界交变磁场对人体的可兴奋组织进行刺激的一项新兴技术,该技术已广泛应用于医学实验研究、诊断和治疗等领域中。典型的磁刺激过程是将时变磁场作用于待刺激区域,从而在人体内诱发出电场,激活体内的可兴奋组织。磁刺激装置在工作时与人体无直接的物理接触,整个过程无创、无痛,且易于重复;同时,由于骨骼等不良电导体不会对进入人体的磁场有较大的衰减作用,因此相对于传统的刺激方式,磁刺激技术更具其明显的优势。针对现有脑部磁刺激仪只能对一个靶位置进行磁刺激的缺点,本文研制了多导脑部磁刺激仪,可实现对人脑多个部位的同时磁刺激。磁刺激仪线圈的工作位置、刺激频率以及产生磁场的形状分布均由使用者通过操作界面进行预定义;在磁刺激过程开始后,磁刺激仪便会根据定义的方式自动对人脑进行刺激。本文用大型有限元分析软件ANSYS对线圈阵列产生的磁场进行了仿真,其结果可以描述多导脑部磁刺激仪所产生磁场的分布状况及其在不同模式下的磁场特征。实测表明,仿真值与测量值之间的误差较小,从而说明了模拟结果可以对磁刺激仪的磁场进行真实的描述,并可作为磁刺激实验设计和结果分析的可靠依据。本文还利用所研制的多导脑部磁刺激仪,对人体进行了不同方式的磁刺激实验。实验结果表明,磁刺激仪产生的磁场能够对人脑进行有效的磁刺激,并可达到预计的效果。本文首次将不同频率及不同部位刺激的磁场交替作用于人脑,并将EEG复杂性测量作为考察磁刺激效应的指标,研究了交替磁刺激与传统的单一磁刺激对人脑作用的不同,以及磁刺激对人脑EEG随机性和无序性的影响。通过以复杂性测量作为衡量磁刺激效应的手段,本文得出以下结论:与单一磁刺激方式相比,交替磁刺激能引起受试者大脑广泛区域的EEG复杂性有显著性增加,交替磁刺激能使人整个脑区的EEG变得无序,向随机性发展。