磁共振成像(MRI:Magnetic Resonance Imaging)又称为核磁共振成像技术，是继电子计算机X射线断层扫描技术(CT)后医学影像学的又一重大进步。由于其对人体没有辐射损害，多参量、多核、多功能、多成分以及空间定域（活体）波谱学的丰富内涵，逐渐形成了一个极有发展前途的分支学科领域。　　相对于永磁型MRI设备，超导MRI可以完成各种高级临床应用，包括血管造影、神经病学和心脏病学检查，特别适用于疾病的早期定性分析和治疗计划。而随着超导材料价格下降和4.2K制冷机技术的完善，也使得超导MRI制造成本和运行费用大幅降低。超导MRI系统已经逐步取代永磁型MRI成为市场上的主流产品。但国内与国外的超导MRI技术还存在着较大差距，由于国外公司的技术垄断使超导MRI仪器的销售价格居高不下。因此自主开发高性价比的国产超导MRI系统意义重大。　　为推动超导MRI设备的国产化进程，本工作对超导MRI系统中的超导主磁体和梯度线圈两大核心部件的优化设计方法进行了研究:　　针对超导主磁体，提出了一种基于0-1整数线性规划的自屏蔽磁共振成像(MRI)超导主磁体设计方法。在磁体线圈可行载流区内按照所用线材尺寸划分网格，同时综合考虑线材内最大磁感应强度、成像区磁场均匀度、漏场范围等设计要求，以超导线材使用量最小为目标函数，采用0-1整数线性规划算法得到主磁体线圈的初始导线集中区块分布;然后通过合理的限制各分离导线区块截面尺寸及其中心位置的调整。得到最终易于实际加工和绕制的矩形磁体线圈结构。利用这种方法可以得到满足设计要求的全局最优解，并且所得设计结果为整数匝，有效地避免了通常方法中的取整误差。　　针对超导MRI设备中的圆柱形梯度线圈，通过引入非对称类椭圆双鞍形线圈的基本形状实现了对横向梯度线圈空间轨迹的参数化描述，然后将线圈的空间轨迹参数作为优化变量，以成像区域的梯度强度值和均方差值作为目标函数对横向梯度线圈进行优化设计。利用这种方法可以较为简单直接地得到线性度高、易于加工制作的横向梯度线圈。