经颅磁刺激(Transcranial magnetic stimulation，TMS)是一种无创的神经调控技术，现在已经广泛地应用于神经疾病治疗、精神疾病治疗及脑功能研究。目前基于光学定位追踪系统的图像导航方法是常用的TMS线圈定位方法，通过与功能核磁等影像学结合，提高了TMS线圈定位的准确性。但是由于目前的刺激靶点定位方法稍显粗糙，加上大脑结构较为复杂，导致TMS治疗各种疾病的效果并不是很稳定，尤其是激活靶点不确定性使其在脑功能研究中的应用受限，因此就需要探寻进一步提高线圈定位精准性的方法。
　　本课题提出了基于神经走向的真实头模型TMS线圈定位优化和刺激电流幅值优化方法。该方法首先构建了具有各向异性电导率特性的真实头模型和真实走向的神经纤维模型，然后通过有限元分析方法仿真计算TMS刺激时真实头模型和神经纤维上的感应电场分布。本文基于神经纤维的感应电场分布对线圈定位和刺激电流幅值进行优化，获得TMS线圈的优化位置，方向及刺激电流幅值。基于该方法的优化结果，可以发现在指定任意不同走向的神经纤维为刺激靶点时，得到的线圈最优定位和刺激电流幅值结果有较大差异，由此证明了对TMS线圈定位和刺激电流幅值进行优化的必要性。
　　为了验证本课题提出方法的有效性，本文搭建了一个离体实验平台以体外培养大鼠脊髓组织并采集其复合动作电位。本文首先对离体实验平台的TMS刺激下离体大鼠脊髓组织的感应电场分布进行了仿真计算并优化TMS线圈定位，然后由离体大鼠脊髓组织的TMS刺激实验获得了复合动作电位，最后对比仿真结果和离体实验结果，发现仿真结果中最容易被激活的离体脊髓组织范围和离体实验中激活的离体脊髓组织范围一致，由此证明本文提出方法的有效性。因此，本文提出的线圈优化定位方法对TMS线圈定位具有指导意义。
　　本文提出的方法不仅可以优化TMS线圈定位和刺激电流幅值以实现精准刺激，还可以仿真TMS刺激下真实头模型中和神经纤维上的感应电场分布以实现刺激效果的可视化。因此，本文提出的方法可以使TMS在临床应用和脑功能研究中发挥更大作用，并为TMS研究提供理论基础和技术支撑。