經(jīng)顱磁刺激現已廣泛應用于心理認知科學(xué)、神經(jīng)精神類(lèi)疾病等領(lǐng)域的臨床實(shí)驗和研究中。經(jīng)顱磁刺激設備中，刺激線(xiàn)圈的設計在顱內電場(chǎng)的形成過(guò)程中起著(zhù)至關(guān)重要的作用。磁刺激線(xiàn)圈在大腦中產(chǎn)生的誘發(fā)電場(chǎng)需要達到一定的閾值才能達到刺激的目的。由于線(xiàn)圈表面磁場(chǎng)隨著(zhù)離線(xiàn)圈距離的變大迅速衰減，為了保證靶區電場(chǎng)刺激強度，線(xiàn)圈需要通以大電流，一般在數千個(gè)安培以上。在線(xiàn)圈中引入鐵磁材料可輔助提高線(xiàn)圈誘發(fā)電場(chǎng)值，降低電流需求，但在實(shí)際使用過(guò)程中，鐵芯帶來(lái)的線(xiàn)圈的重量是一個(gè)不可忽視的問(wèn)題，且位置對電磁場(chǎng)分布的影響也需要進(jìn)一步探討。目前鐵芯大小、位置對于刺激線(xiàn)圈性能的影響尚未有文獻研究。 

　　針對此需求，蘇州醫工所楊曉冬桌面磁共振波譜組提出一種基于鐵芯改進(jìn)的經(jīng)顱磁刺激線(xiàn)圈結構。針對最常用的8字形線(xiàn)圈及slinky線(xiàn)圈引入鐵芯，分析鐵芯位置、大小對結構線(xiàn)圈的性能改善，通過(guò)改變線(xiàn)圈中鐵芯的填充因子及鐵芯在線(xiàn)圈中的位置，得出鐵芯線(xiàn)圈誘發(fā)電場(chǎng)最大值、刺激深度、聚焦性及鐵芯功耗的比較結果，為不同情況下在線(xiàn)圈中添加鐵芯的方法給出參考。根據合成的品質(zhì)因數，填充系數為0.4，鐵芯靠近線(xiàn)圈的內側時(shí)，兩種鐵芯線(xiàn)圈的總體性能最佳。最后加工設計的三個(gè)線(xiàn)圈模型進(jìn)行測試，結果證明電感、磁場(chǎng)檢測結果與仿真結果吻合良好。 

　　文章提出的基于8字型線(xiàn)圈和slinky基本結構的鐵芯線(xiàn)圈系統優(yōu)化方法可用于改善鐵芯經(jīng)顱磁刺激線(xiàn)圈性能，降低功耗要求，并指導其他類(lèi)型鐵芯經(jīng)顱磁刺激線(xiàn)圈的設計。下一步，團隊將基于此優(yōu)化的鐵芯線(xiàn)圈結構，進(jìn)行介質(zhì)中和在體的電場(chǎng)測試，促進(jìn)研究成果在人體經(jīng)顱磁刺激物理調控中的應用。 

　　相關(guān)的研究成果以題為“Optimal Design of Transcranial Magnetic Stimulation Coil with Iron Core”發(fā)表在期刊Journal of Neural Engineering上，第一作者為徐雅潔，蘇州市廣濟醫院顧衛國主任，溫州市人民醫院余穎聰院長(cháng)為共同通訊作者。 

　　論文鏈接：https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1741-2552/ac65b3（DOI: https://doi.org/10.1088/1741-2552/ac65b3） 

　　圖1 slinky鐵芯線(xiàn)圈，a)無(wú)鐵芯；b)填充因數為0.4的鐵芯線(xiàn)圈；c)填充因數為1的鐵芯線(xiàn)圈。 

 圖2 不同填充因子的鐵芯線(xiàn)圈實(shí)測和仿真數據對比