近年来,随着磁共振成像(MRI,magnetic resonance imaging)技术的不断发展,对高质量成像和快速成像提出了更加迫切的要求。梯度系统作为MRI的重要组成部分,为核磁共振信号提供三维正交的梯度场,以完成其空间编码。伴随着各种成像技术的该进,对梯度场场强和梯度场切换速率提出更高的要求。因此,本文针对梯度线圈的设计方法和加工制作工艺提出改进,以提高梯度线圈的整体性能。针对现有梯度线圈制作工艺流程中存在的问题,加工制作复杂度高,难以加工复杂形状的梯度线圈,制作工艺容易引起设计结果的性能下降等,提出采用3D打印的加工工艺进行梯度线圈的加工制作。采用3D打印技术加工制作梯度线圈,制作的线圈精度高,制作的梯度线圈与设计结果匹配度高,能够充分利用骨架空间,操作十分简单。采用改进的目标场方法设计横向梯度线圈,将面电流密度函数以三角函数形式展开,以梯度场的均匀性为目标,以线圈的储能和功耗为约束条件,建立目标函数。得到面电流密度的分布后,采用流函数方法进行导线的离散,得到最终的梯度线圈形状。计算过程采用MATLAB平台,然后将到导线的分布数据采用CAD建立三维模型,并采用COMSOL有限元仿真软件进行仿真实验。结果表明,所设计的梯度线圈满足设计要求。采用改进的遗传模拟退火算法设计纵向梯度线圈,将遗传算法强大的全局寻优能力和模拟退火算法的“爬山能力”相结合。首先对编码方式进行改进,使得圆环线圈的位置和匝数同时作为优化变量;其次对Metropolis准则进行改进,在退火温度较高时,增强算法的全局寻优能力,在温度较低时,强化算法的局部寻优能力。实验结果表明,所设计的梯度线圈满足要求。