磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging,MRI)是一种具有高前景的医学影像技术。梯度线圈是MRI系统的重要组成部分,用于在成像区域产生沿三个正交方向线性变化的梯度磁场,对成像对象的空间信息进行编码。梯度线圈包括横向和纵向梯度线圈,其性能直接影响MRI系统的成像质量。本文使用正则化方法进行超导MRI系统横向自屏蔽梯度线圈的设计。分别对梯度线圈主线圈和屏蔽线圈的电流密度进行傅里叶级数展开,以成像区域和屏蔽区域磁场偏差作为优化目标函数。采用Tikhonov正则化方法,引入梯度线圈功率损耗作为惩罚函数。用流函数方法对电流密度进行离散,得到梯度线圈的绕线形式,完成自屏蔽梯度线圈的设计。梯度线圈工作时需要通入大电流,线圈绕线会在系统内产生热点温度,热点温度过高会影响线圈的性能甚至损坏线圈。在完成横向梯度线圈设计后计算梯度线圈温度分布,分析不同冷却机制下对线圈温度分布的影响。计算出线圈的温度分布可用于在制作梯度线圈时找到冷却管的最佳位置。本文采用与横向梯度线圈设计类似的方法进行纵向自屏蔽梯度线圈设计。从设计结果发现,梯度线圈有线圈间距过小的情况,不利于梯度线圈的制作。针对这种情况,本文提出基于0-1整数规划的方法对纵向自屏蔽梯度线圈进行设计。此方法将线圈所在区域划分为若干一维网格,以线圈材料用量为目标函数,以成像区梯度磁场非线性度、屏蔽区域磁场和线圈间距为约束条件,寻找最优解,得到梯度线圈沿磁体轴向的位置分布。