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作为一种无创、无痛、安全可靠的新型医疗技术，经颅磁刺激（Transcranialmagneticstimulation，TMS）已经广泛应用于众多医学领域和临床研究中。它利用时变低频脉冲磁场刺激人体中枢神经组织，产生感应电场，引起电流在生物组织中传导，从而改变大脑皮层神经细胞的动作电位，影响脑内代谢和神经电活动。真实脑部有限元模型的建立是TMS仿真的关键一步，也是TMS感应电磁场和能量场分布计算的重要前提。本论文在此方面进行的主要研究工作如下。
首先，应用COMSOLMultiphysics5.3软件构建8字型线圈和单层球模拟简单头TMS模型，设置该模型相应的电生理参数，验证常规有限元方法对TMS刺激模型研究的可行性。
然后，基于课题组对磁共振成像（MRI）图像分类的研究，在已分割出的头皮、颅骨、脑脊液、灰质、白质5类组织图像的基础上，建立三维脑模型。特别地对于大脑灰质的数据，将数据点矩阵绘制成二维点阵图，将脑灰质部分150层点阵图导入到医学图像处理软件中，经过图像分割、图像顺滑等处理方法，得到脑灰质三维可视化模型，并绘制了脑灰质的表面网格，为体网格剖分打下基础。
最后，将上述几何导入到多物理场建模软件COMSOLMultiphysics5.3中，添加8字型刺激线圈的几何结构信息，构建真实脑部有限元剖分模型。通过添加磁场和刺激线圈参数，对该TMS模型进行电磁场分析。
本文通过对简单模型和真实脑模型分别构建TMS模型，分析了线圈内电流大小以及线圈与脑部的不同距离等因素对脑部产生的电磁场影响。另外，对比线圈刺激脑部不同位置（如前额叶和顶叶），发现两种情况下脑内产生相似的磁场效应。期望本文工作有助于TMS在未来临床上得到更好地应用。
首先，应用COMSOLMultiphysics5.3软件构建8字型线圈和单层球模拟简单头TMS模型，设置该模型相应的电生理参数，验证常规有限元方法对TMS刺激模型研究的可行性。
然后，基于课题组对磁共振成像（MRI）图像分类的研究，在已分割出的头皮、颅骨、脑脊液、灰质、白质5类组织图像的基础上，建立三维脑模型。特别地对于大脑灰质的数据，将数据点矩阵绘制成二维点阵图，将脑灰质部分150层点阵图导入到医学图像处理软件中，经过图像分割、图像顺滑等处理方法，得到脑灰质三维可视化模型，并绘制了脑灰质的表面网格，为体网格剖分打下基础。
最后，将上述几何导入到多物理场建模软件COMSOLMultiphysics5.3中，添加8字型刺激线圈的几何结构信息，构建真实脑部有限元剖分模型。通过添加磁场和刺激线圈参数，对该TMS模型进行电磁场分析。
本文通过对简单模型和真实脑模型分别构建TMS模型，分析了线圈内电流大小以及线圈与脑部的不同距离等因素对脑部产生的电磁场影响。另外，对比线圈刺激脑部不同位置（如前额叶和顶叶），发现两种情况下脑内产生相似的磁场效应。期望本文工作有助于TMS在未来临床上得到更好地应用。